海洋石油勘探中的GPS动态精密定位研究

牟振北 佘航 米江红 徐玉超

中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司海洋物探分公司 天津 300457

前言

我国在海洋石油勘探中所使用的定位设备一直在不断更新。从一开始的经纬仪和六分仪光学定位，经历了使用各种类型的地面无线电定位系统的时期以及使用精确度较高的自动化定位系统时期，这些技术的更迭使得我国海洋石油勘探的发展不断增快。但是由于我国对海洋开发领域的增加以及勘探深度的增加，现有的许多技术已经不足以满足海洋石油勘探对目标定位的日益精密的需求了。因此，本文将重点介绍GPS动态精密定位技术在海洋石油勘探活动当中的应用。

1 GPS精密定位技术

对于我国目前的海洋定位技术，通过GPS定位系统，目前已经能够满足国家海洋定位的准确度要求。例如在大比例尺沿岸海道的测量方面，它已经能够满足该活动对于导航、定位的要求。但是对于一些更加精细的海事测量定位活动，它还是无法满足。而双频GPS动态观测数据的事后精密处理技术[1]则可以满足这样的测量精度。因此，在海洋石油勘探的活动中，相关的工作人员可以采用无线电指向标差分GPS定位系统与双频GPS动态观测数据的事后精密处理技术相结合的技术方法。

在使用该方案时，工作人员可以通过RBN/DGPS，即无线电指向标差分GPS定位系统获得实时的导航定位信息，该技术提供的定位信息准确度可以控制在三米以内。而双频载波相位测量的部分可以向工作人员提供载波相位的数据，对数据进行处理之后，可以得到米级精度水平的平面位置，也可以得到GPS大地高，该数据可以用来对水位的改正。该方案的实行对技术设备的要求也较低，一般来说只要配备一台大地测量型双频GPS接收机，并拥有可以接收、采集测量数据的电脑即可[1]。

2 GPS技术在海洋石油勘探中的应用

2.1 GPS用于水深测量

一般来说，我国现在运用最广泛地用于水深测量的方法是多波束水深测量法。该方法每次测量时，可以获取在航道垂直方向上的多点水深数据。该方法高效、准确，能够帮助工作人员在短时间内探测到一定范围内的水深情况，进而了解海底的面貌。

GPS运用于该工程时，需要用到的工具除了承载测船之外，还需要用到GPS接收机、数字测深仪、计算机以及安装的专用软件。在进行测量时，整个过程可以大致分为以下几个步骤：

（1）在进行测量环节之前，要先对所用到的工具做准备工作。主要包括：选择一个地理位置较合适，基本要求是在选择位置上能方便地观测到所测量范围的全貌，并适合安装测量设备，在所选的测量位置架设RTK基准站。通过测量区域已知的两个点坐标，推算出相应的转换参数。若没有测深作业线，则需要布设，若已经存在，由于保密原则，需要对测深作业线进行重新加密，否则只能重新布设。

在对所要用到的工具进行事前准备之后，就可以开始测量的工作了。首先要检验基准站的坐标信息，以免造成因为信息不准确而出现的误差情况。其次，将测量所用到的系统进行连接并启动。在测量前要对各个工具进行检查，特别是对于定位仪与测深仪的接口状况检查测试、要确保接收机数据格式能在各设备间顺利传送、在正式测量前需要对设备天线进行校正等。在完成上述工作之后，就可以着手开始进行测量工作了。C水深测量的原理是：水底高程H底=H-(h+Z)；水深Zm=Z+Z0；公式中的参数含义：H底指的是水底高程，H为RTK测量得出的高程，h是测深仪探头到GPS天线的高度，Z是测出的水深，Z0是设定吃水，Zm是绘图水深。

（2）得到相关数据之后，要对这些数据进行处理，即内业数据处理。在进行处理时，要使用专门的软件，通过软件得到需要的结果，例如水深图及其他相关报告，随后将结果输出用于使用。

2.2 DGPS

DGPS既是差分全球定位系统。它是在GPS的基础上发展而来，通过差分技术对GPS数据进行进一步校准，从而得到更精确的定位数据。它的工作原理如下：①GPS装置需要放置在已知定位的测量基准台上；②通过基准台上的GPS系统接收信号数据，并利用该数据计算出基准台到卫星的伪距；③利用伪距与精确距离这两个数据，通过一定的算法算出测量点的伪距测量误差。④将上一步计算得出的伪距与精确距离相比较，计算得出该点的伪距测量误差。⑤将得出的误差作为修正值，并且使用正确的格式播发给相邻的DGPS用户。⑥周围的DGPS用户在得到误差值后，根据此来修正自身的GPS测量值，加大自己所测得的定位的精确程度[2]。

在海洋石油勘探过程当中，许多数据的测量都可以运用DGPS技术。通过搭建DGPS系统，该技术可以帮助工作人员实时获得GPS浮标的坐标、检测水下收发机所发送出来的定位信号、测量水声信号所到达的时间等等，并且DGPS系统还可以将数据发送到系统的控制中心，利于工作人员开展进一步的工作[2]。

3 结束语

本文主要围绕海洋石油勘探当中能够利用到GPS技术的地方进行讨论，讲解了几种在开展工作时利用到GPS技术的环节。本文认为利用GPS技术对于海洋石油的勘探工作有着非常重大的意义，现有的技术已经可以帮助工作人员提高水上定位的精确度等。但是在很多方面，例如船只的姿态改正、吃水改正、导航定位数据的记录等，该技术仍然需要进一步的研究。相信在未来的时间里，通过GPS技术的不断发展，将会为海洋石油勘探提供更加优质的定位服务。