GPS 静态与常规测量方法在国外复杂地形中的联合应用

2019-01-27李佃锋叶友龙马春丽

中小企业管理与科技 2019年24期

李佃锋，叶友龙，马春丽

（中石化石油工程地球物理有限公司华东分公司，江苏扬州225007）

1 引言

加蓬某区块二维地震勘探项目是中国石化集团国际石油勘探开发公司与加蓬政府能矿部的一个合作项目，该区块中部和南部为国家级森林自然保护区，森林覆盖率极高，工区中西部分布有与大西洋沟通的大面积的泻湖，东部为山丘地形，地形起伏大，中部有一条大河横贯东西，在泻湖四周和大河两岸沼泽密布，工区内交通极为匮乏，道路稀少。这些复杂的自然条件给物探测量工作出了一个极大的难题，即如果全部采用GPS 作业，由于森林覆盖率极高，可实施性基本为零，如果采用全站仪作业，由于控制点太少，交通困难，首级控制测量工作都难于完成，对此，测量技术主管召集技术骨干研究对策，最终决定采用GPS+全站仪联合作业的方法，即利用GPS布设首级控制网及导线控制点，利用全站仪进行物理点放样。

2 布设首级控制网及导线控制点

①首级控制。工区内分布有加蓬国家等级三角点3 个，确定使用这三个点为首级控制网的起算点，控制网采用GPS 静态方法按石油物探II 级GPS 网要求布设。由于工区内森林覆盖率极高，供GPS 静态观测的场地很少，只有几个面积很小的草原，如果在靠近森林的地方选点，由于首级控制精度要求高，必须进行清场工作[1]，将方圆50m 范围内的树木伐倒并清理干净，工作量非常大且会对环境造成很大破坏，同时影响作业进度，因此，控制网的设计和选点成为首级控制的关键环节，既要将点位选在开阔、无须太多清场工作的地方，又要使点数能满足施工的需要，即以最少的网点满足控制的需要。首先根据工区遥感图在小草原和大路附近设计了7 个网点，点位分布比较均匀，控制距离均在15km 以内，能控制到整个工区。在经过几天的实地踏勘后，确定都能到达点位，并且观测环境较好。埋石稳定后，进行观测，为了保证后期处理能一次通过，不耽误生产，采取2 时段观测方法，每个时段采集时间大于2h。最终控制网一次通过处理，各项指标均达到规范要求，并通过了甲方的验收。

②加密控制。加密控制点的作用是为导线放样提供起闭方位和坐标，由于工区范围大，所需控制点多，前期全部布设到位不现实，因此，采用边生产边加密的方法进行，即先加密一定数量的控制点，满足前期生产需要，然后专门成立一个加密控制组，只负责加密控制的工作，保持加密控制进度始终快于放样工作进度，使放样工作有控制点可用[2]。加密形式是一对一对地加密，即每次加密最少两个点，两个点之间必须通视，两点间距离满足SY/T 5171—2003《石油物探测量规范》对导线起闭边长的要求。加密控制采用单环（三边环）静态方法布设，即在首级控制网点架设一台GPS，在两个加密点上分别架设一台GPS，同步观测1h 以上。由于加密控制点必须靠近测线，以减少上线过程中的砍伐树木工作，选点基本没有灵活性，绝大部分点位均在森林中，每个点都要进行清场工作，并且交通极差，车辆无法到达点位，因此，做点效率较低，一天最多只能做两对点，大部分时间只能做一对点。加密控制点时必须遵循这样的原则，即先布设供导线起始使用的控制点，后布设导线闭合使用的控制点，这样的好处是使放样工作不至于等待起始点。然后在放样过程中，再选择合适的位置布设闭合控制点。

3 测线放样

本区块陆上部分基本覆盖了原始森林，RTK 方法根本无法作业，只有泻湖可以采用RTK 方法进行放样，而工区陆上部分占了90%之多，因此，放样工作主要使用全站仪采用导线方法进行，只有泻湖上使用RTK 方法。

在加密一定数量的控制点后开始测线放样，放样采用的形式是：清线组和放样组综合在一个组里，边清线边放样，在测站上线后，由测站指挥清线组一直沿着测线方向前进，使导线成直伸形[3]。这样的形式有三个好处：一是走最短的路线完成放样工作；二是清线后形成的通道可供后序班组使用；三是直伸形导线可减小由角度引起的点位误差。

本次项目我们使用的是徕卡公司的TC802 全站仪，该型号是针对放样工作设计的，在设站输入起算数据后，就可根据室内上传至仪器内的物理点桩号和坐标进行放样，同时进行导线观测。在导线观测过程中，各导线点的坐标就已经由仪器实时计算出来并存贮，仪器搬至下一站后，设站时输入导线点名，仪器自动调用该点的坐标，后视定向后就可以进行坐标放样[4]。这样的作业方式方便了野外操作，不需要在导线处理完后再重新走一遍通道进行物理点放样，节省了大量的人力和时间，但必须考虑到的问题是，仪器计算各导线点的坐标时使用的边长是野外观测值，并未加入曲率改正，随着导线越来越长，累积的误差也将越来越大，根据计算，本区块每公里的曲率改正为33cm，而由于加密控制点布设难度大，导线长度一般都在5km 左右，有的甚至达到10km，可见累积误差并不小，离导线起始点越远的物理点放样值与理论值误差越大。由于地形复杂，各小组每天的工作量均在1km 左右，在困难地段只有几百米，一天下来的累积误差并不大，最大的才30cm 左右，远远小于二维地震采集规范限制的最大值，因此，当天内的数据并不会出现问题，要解决的是第二天、第三天，直到导线闭合这几天的改正问题。我们解决这个问题的措施是每天收工后将数据下载到计算机中，使用国际物探市场通用的Gpseismic 软件按支导线计算一遍（计算过程中软件自动加入曲率改正），得到各导线点的新坐标。第二天设站时本站和后视坐标均手工输入新坐标，不调用仪器内的坐标，收工后再将第二天的原始数据与第一天的原始数据连接起来按支导线计算，以此类推。这样就很好地解决了曲率改正的问题，整个工区未出现误差超限的物理点。