石油物探測(cè)量高程異常確定方案

李積成

摘 要：在我們的傳統(tǒng)石油物探測(cè)量中，通常采用一些高程異常軟件來(lái)獲得高程異常值，從而求的正常高，但是在一些特殊情況下我們可能不能獲得適合于該測(cè)區(qū)的高程異常軟件。本文就是試圖提出一種新的方案來(lái)提高測(cè)量成果高程精度及減少內(nèi)業(yè)工作量，同時(shí)也可以為將來(lái)我們進(jìn)行更高精度的測(cè)量提供一種測(cè)量方法。

關(guān)鍵詞：石油物探測(cè)量；高程異常模型；大地高；正常高

中圖分類號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0160-02

1 現(xiàn)狀分析

1.1 高程異常利用現(xiàn)狀

近年來(lái)，在石油物探測(cè)量中，我們常常遇到以下幾種情況：無(wú)法獲得高程異常軟件；能夠獲得，但需要較長(zhǎng)時(shí)間等待；甲方要求的高程精度高于現(xiàn)有的軟件。為了解決這些現(xiàn)實(shí)的問題，也為了我們將來(lái)開展石油物探測(cè)量以外的更高精度的測(cè)量工程，我們應(yīng)該改進(jìn)工作方式，解決束縛的同時(shí)提高測(cè)量精度。

1.2 勝利探區(qū)控制網(wǎng)現(xiàn)狀

在勝利石油物探測(cè)量中，還沒有進(jìn)行過高精度的高程控制測(cè)量，也沒有進(jìn)行過區(qū)域高程擬合，所得到的RTK成果的正常高的精度是有限的。如果用這種工作方式進(jìn)行高精度的道路（如高速公路、國(guó)家一級(jí)公路）、橋梁、水利甚至大比例尺的地形測(cè)量等，是不能達(dá)到規(guī)范要求的，CQG2000等軟件更不能滿足這樣的測(cè)量項(xiàng)目的精度要求。

2 高程異常及常用的高程異常軟件

2.1 高程異常

GNSS測(cè)量采用的是大地高程系統(tǒng)，是以橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。大地高的定義是，由地面點(diǎn)沿通過該點(diǎn)的橢球面法線，到橢球面的距離，通常以H表示。利用GNSS定位技術(shù)，可以直接測(cè)定觀測(cè)站在WGS-84坐標(biāo)系中的大地高程[1]。

似大地水準(zhǔn)面與橢球面之間的高程差，稱為高程異常。正常高與大地高之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

H=Hγ+ζ

其中，Hγ為正常高，ζ為似大地水準(zhǔn)面的高程異常。

2.2 常用的高程異常軟件

我們常用的高程異常處理軟件有COOR、CQG2000等，全國(guó)整體精度約為±0.2m。比我國(guó)第一代大地水準(zhǔn)面成果（CQG1980）提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。但是就局部而言精度可能非常低，所以不適合于較小區(qū)域、較高密度的測(cè)量項(xiàng)目。而西方發(fā)達(dá)國(guó)家的高程異常處理軟件已經(jīng)達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度了。高程擬合的常用方法有均值掛靠法、三次樣條曲線擬合法、曲面擬合法。

3 高程異常在石油物探測(cè)量中的確定方法的建議

在實(shí)際石油物探測(cè)量工作中，對(duì)于二維物探測(cè)量而言，測(cè)線往往很長(zhǎng)，有的甚至達(dá)到一二百公里，適合使用三次樣條曲線擬合，它既避免了整體擬合精度差的弊端，也避免了分段擬合的不連續(xù)性；對(duì)于三維物探測(cè)量而言，由于測(cè)線分布均勻，適合使用曲面擬合；對(duì)于小區(qū)域低精度測(cè)量項(xiàng)目可以考慮使用均值法。

3.1 高程控制測(cè)量

由以上分析我們已經(jīng)知道，變我們可以改傳統(tǒng)的作業(yè)模式，使用一種新的方法進(jìn)行測(cè)量施工。首先，獲得盡可能多水準(zhǔn)點(diǎn)。然后加密控制點(diǎn)后進(jìn)行高程控制測(cè)量（一般情況下，對(duì)1/2個(gè)測(cè)區(qū)控制點(diǎn)進(jìn)行控制測(cè)量就可以了）。進(jìn)行高程控制測(cè)量時(shí)可以采用精密的水準(zhǔn)測(cè)量或者是三角高程測(cè)量。已經(jīng)可以證明，三角高程測(cè)量可以代替四等甚至三等水準(zhǔn)測(cè)量[2]。

3.2 GNSS控制測(cè)量

利用GNSS進(jìn)行三維控制測(cè)量，然后通過后一定的高程擬合方法就可以獲得高程擬合模型（WGS84橢球到似大地水準(zhǔn)面），由于建立這個(gè)模型的數(shù)據(jù)來(lái)源是工區(qū)內(nèi)的點(diǎn)，且點(diǎn)的分布密度要大于CQG2000在本工區(qū)的分布密度，所以該模型的精度應(yīng)該高于CQG2000。以下是對(duì)比數(shù)據(jù)表1所示。

從表1可知，5至9個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)參與計(jì)算出待定點(diǎn)的高程，分別與水準(zhǔn)高程比較，相差最大的為0.0131m；最小的為0.0001m。相同點(diǎn)不同已知條件計(jì)算出的高程之差最大為0.0090m；最小的為0.0015m。所以說精度是相當(dāng)高的。

這一步涉及到轉(zhuǎn)化參數(shù)求取的問題，因?yàn)樵谑臀锾綔y(cè)量中我們往往只能獲得工區(qū)內(nèi)極少數(shù)的三角點(diǎn)，其高程為1956年黃海高程。我們可以變換一種思路來(lái)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，方法如下：GNSS定位儀利用工區(qū)內(nèi)已知控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)和當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)及水準(zhǔn)高程求解WGS-84橢球到當(dāng)?shù)貦E球的轉(zhuǎn)換參數(shù)。當(dāng)利用這套參數(shù)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，對(duì)測(cè)量點(diǎn)的平面坐標(biāo)精度幾乎沒有影響。事實(shí)是，這一點(diǎn)無(wú)論理論上還是從實(shí)際對(duì)比數(shù)據(jù)上都已經(jīng)被證明了。這樣我們就可以利用這一套參數(shù)獲得RTK測(cè)量點(diǎn)的當(dāng)?shù)仄矫孀鴺?biāo)，而正常高則通過WGS-84的大地高及我們建立的高程異常模型來(lái)獲得

3.3 獲取測(cè)量點(diǎn)正常高

利用求取的高程異常模型獲得測(cè)量點(diǎn)的正常高，統(tǒng)方式如圖1所示。

可見其流程比較繁瑣，我們可以采用更為簡(jiǎn)便的方式，有兩種方式，如果第一種方式能夠?qū)崿F(xiàn)，這種方式將是一種值得應(yīng)用于石油物探測(cè)量、特別是值得應(yīng)用更高精度的工程測(cè)量的測(cè)量方式。

圖2所示，第一種方式使GPS定位儀具有這樣的功能：在測(cè)量作業(yè)時(shí)要求用戶輸入工區(qū)轉(zhuǎn)化參數(shù)，同時(shí)還可以調(diào)用用戶自己的高程異常模型（WGS-84橢球到似大地水準(zhǔn)面），這樣我們就可以直接獲得RTK測(cè)量點(diǎn)的更高精度的正常高，而不必每天都要進(jìn)行橢球高到正常高的轉(zhuǎn)換。這個(gè)功能應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)或者是一些品牌的定位儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

圖3所示，第二種方式就是利用我們自己建立的高程異常模型來(lái)確定RTK測(cè)量點(diǎn)的正常高，其原理同利用已知的高程異常軟件相同。只是要把這個(gè)模型調(diào)用于數(shù)據(jù)處理軟件中（如TGO），從而直接獲得各個(gè)點(diǎn)的正常高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過上述方式獲得的高程異常模型，不但能夠滿足石油物探測(cè)量的要求，而且能夠滿足更高的工程測(cè)量的要求。所以在以后的石油物探測(cè)量中，如果我們難以獲得滿足甲方精度要求的高程異常軟件的話，我們可以考慮自己建立高程擬合模型。而且采用這種方式，也能很簡(jiǎn)單的求取精度較高的轉(zhuǎn)換參數(shù)，不必像以往那樣通過三角點(diǎn)水準(zhǔn)高+高程異常軟件的方式獲取。

參考文獻(xiàn)

[1]SY/ T517121999.石油物探測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量規(guī)范[S].

[2]楊波.GPS高程代替四等水準(zhǔn)高程的應(yīng)用與探討.廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（1）：22-24.