物探測(cè)繪設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展論述

白大明

（中石化石油工程地球物理有限公司中南分公司，湖南 湘潭 411100）

1 物探測(cè)繪設(shè)備的現(xiàn)狀

1.1 衛(wèi)星定位

衛(wèi)星定位最初是從多普勒衛(wèi)星定位開(kāi)始，隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，衛(wèi)星定位已經(jīng)發(fā)展成為穩(wěn)定成熟的應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)叫高精確度的全球定位，其中包括GPS、北斗體系、伽利略、格格納斯等多種應(yīng)用體系。GPS 是目前在物探測(cè)繪中應(yīng)用最為廣泛的一種，將傳統(tǒng)的物探測(cè)繪方法進(jìn)行了大量的替代，已成為物探測(cè)繪工作種必不可少的一部分。

（1）GPS 衛(wèi)星定位簡(jiǎn)介。GPS 的發(fā)明與應(yīng)用是在20 世紀(jì)70 年代，經(jīng)由美國(guó)軍方耗時(shí)20 年所鉆研開(kāi)發(fā)出的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，主要是由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分三大部分組成，能夠達(dá)到全天候、自動(dòng)化、高精度、高效益的行為效果，其對(duì)用戶連接的數(shù)量也沒(méi)有限制，可向全球范圍的大量用戶提供實(shí)時(shí)定位信息。所在眾多需要大量測(cè)量、勘察、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的行業(yè)中得以廣泛的應(yīng)用。

（2）GPS 衛(wèi)星定位在石油物探測(cè)量中的應(yīng)用。物探測(cè)繪就屬于大量測(cè)量、勘察、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的行業(yè)，由于物探測(cè)繪工作的范圍廣、面積大，GPS 衛(wèi)星定位的應(yīng)用能夠起到高質(zhì)量的引導(dǎo)作用。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，首先建立測(cè)繪操控網(wǎng)點(diǎn)，對(duì)日后GPS 衛(wèi)星定位應(yīng)用的物理點(diǎn)進(jìn)行放樣操作，形成完善的信息傳輸結(jié)構(gòu)。其次是對(duì)GPS 衛(wèi)星定位的定位進(jìn)行選擇，其中包含兩種定位方式，一個(gè)是肯定定位，另一個(gè)是相對(duì)定位?？隙ǘㄎ挥捎诙ㄎ坏木_度較低，并不是物探測(cè)繪工作中首選的定位方式，但是其能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的單機(jī)操作，也叫做單點(diǎn)定位，能夠適用于某些特殊的工作環(huán)境。相對(duì)定位就是在物探測(cè)繪工作中普遍應(yīng)用的定位方式，又能夠分為靜態(tài)相對(duì)行為和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位，每種方式的定位精確度均較高，可以根據(jù)具體的物探測(cè)量工作情況進(jìn)行選擇。GPS 衛(wèi)星定位已經(jīng)通過(guò)多年的應(yīng)用實(shí)踐的以證明，其能夠幫助物探測(cè)繪工作達(dá)到高質(zhì)量的工作目標(biāo)，提高工作效率等。不論是在工作中的操控網(wǎng)布設(shè)，還是物理點(diǎn)的放樣，從最早應(yīng)用時(shí)的靜態(tài)測(cè)量的作用，隨著GPS 衛(wèi)星定位的不斷革新提高，已能夠進(jìn)行快速的動(dòng)態(tài)測(cè)量，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.2 GIS 地理信息系統(tǒng)

GPS 衛(wèi)星定位是基于衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)備，而GIS 是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)地理信息的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理而得到的物探測(cè)繪信息的計(jì)算系統(tǒng)。其本身屬于綜合性極高的、系統(tǒng)系極復(fù)雜的應(yīng)用設(shè)備，對(duì)于物探測(cè)繪信息的計(jì)算需要結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、測(cè)量學(xué)等多種專業(yè)學(xué)科技術(shù)。同時(shí)，基于GIS 地理信息系統(tǒng)，又具有多種軟件分支，對(duì)物探測(cè)繪工作所需要具體信息進(jìn)行針對(duì)性的計(jì)算整理，如MAPGIS 軟件就是針對(duì)圖像和空間處理的軟件之一，能夠?qū)⑽锾綔y(cè)繪信息中的地表情況、空間情況進(jìn)行進(jìn)行多樣性的分析，并根據(jù)分析結(jié)果制作出精準(zhǔn)度極高的電子地圖，為物探測(cè)繪工作提供重要的幫助。

1.3 遙感（RS）設(shè)備

物探測(cè)繪工作要對(duì)大量的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如缺少專業(yè)設(shè)備的幫助，僅靠效率低下的人工進(jìn)行操作，即使是具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算設(shè)備，也仍然需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的工作量，且還具有測(cè)量不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題存在。遙感設(shè)備就是具有極高準(zhǔn)確度和速度的設(shè)備，能夠形成分辨率極高的衛(wèi)星搖感照片，提供物探測(cè)繪工作所需要的大量信息，大大減少了勘探測(cè)繪工作對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)信息的收集和整理工作。

（1）遙感（RS）設(shè)備的概念。遙感二字顧名思義，就是來(lái)自于遙遠(yuǎn)的感知，能夠不必進(jìn)行切實(shí)的實(shí)地接觸，就能夠?qū)δ繕?biāo)信息有所掌握。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，可以通過(guò)遙感設(shè)備對(duì)范圍廣大的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，不論是從空間到地上、地上到空間或是從空間到空間的事物信息，都能夠不受到距離因素的限制，得到精確的信息，為后續(xù)工作提供專業(yè)依據(jù)。

（2）遙感（RS）設(shè)備的原理。遙感聽(tīng)起來(lái)的神秘，但其實(shí)都是源自于每樣物體自身所具有的電磁波能量，遙感設(shè)備能夠?qū)Σ煌挛锼l(fā)的不同的電磁波進(jìn)行吸取，經(jīng)過(guò)分析和總結(jié)，形成最終的遙感信息。所以還能夠針對(duì)不同的使用目的和使用方向，結(jié)合不同目標(biāo)物體的電磁波能量，設(shè)計(jì)出具符合要求的遙感設(shè)備。且電磁波能量并不是一成不變的，會(huì)收到不同物體之間的相互影響，產(chǎn)生電磁波能量的互動(dòng)效果，包括吸收、反射、融合等，遙感設(shè)備同樣能夠?qū)@些電磁波的交互能量進(jìn)行識(shí)別和反應(yīng)，投射到遙感信息的呈現(xiàn)中，幫助物探測(cè)繪工作對(duì)測(cè)量目標(biāo)的整體信息把握。

2 物探測(cè)繪設(shè)備發(fā)展

物探測(cè)繪設(shè)備的發(fā)展伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)國(guó)家對(duì)于物探測(cè)繪工作的重視與投入，如隨著當(dāng)前最高科學(xué)技術(shù)水平所設(shè)計(jì)的4D 產(chǎn)品，包括DLG、DRG、DEM 和DOM 設(shè)備，都對(duì)物探測(cè)繪工作的發(fā)展與提高起到較大的影響作用。

2.1 DLG（數(shù)字線劃地圖Digltal Line Graphie）

是一種能夠快速生成專題地圖、數(shù)據(jù)承載量較小、便于建立分層信息的地圖系統(tǒng)，在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，DLG的使用能夠進(jìn)行隨機(jī)的數(shù)據(jù)選擇，同時(shí)與其他商品疊加，并能夠應(yīng)用GIS 設(shè)備進(jìn)行相關(guān)空間數(shù)據(jù)的分析與整理，方便工作中隨時(shí)進(jìn)行討論。

2.2 DRG（數(shù)字柵格地圖Digital Raster Graphie）

是一種經(jīng)由紙質(zhì)地圖的信息進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理后獲得的柵格數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)形式以矢量為主，與紙質(zhì)地圖的內(nèi)容、幾何精度和色彩等信息保持完全一致。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，可作將數(shù)據(jù)信息作為背景參照，結(jié)合其他數(shù)據(jù)信息進(jìn)行工作討論。

2.3 DEM（數(shù)字高程模型Digital Elevatlon Modle）

DEM 是通過(guò)地形高程數(shù)據(jù)對(duì)地標(biāo)信息進(jìn)行計(jì)算處理后得到的有序數(shù)值組陣列組合表達(dá)的實(shí)體地面模型，地面模型中包括了坡度、坡向、透視、等高線等。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，會(huì)與其他數(shù)字信息作為結(jié)合應(yīng)用，形成立體化、具象化的信息表達(dá)，進(jìn)行工作討論。

2.4 DOM（數(shù)字正射影象圖Digital Orthopoto MaP）

DOM 是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，其地圖分幅、投影、精度、坐標(biāo)系統(tǒng)和比例尺等信息與地形圖保持一致，是對(duì)遙感照片進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌處理，并按照?qǐng)D幅范圍剪裁后生成的數(shù)字影像。具有極高的精確度、豐富的信息數(shù)據(jù)、直觀寫實(shí)的觀感體驗(yàn)和生成快速等諸多優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，能夠根據(jù)圖像中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行工作討論，也能夠作為地圖分析的背景控制信息，結(jié)合其他信息進(jìn)行工作討論。

2.5 全站儀的發(fā)展趨勢(shì)

全站儀是集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量設(shè)備，測(cè)量功能非常豐富，包括集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差等測(cè)量功能。新式全站儀在舊式的基礎(chǔ)之上，被稱為主動(dòng)盯梢全站儀，是因?yàn)橹鲃?dòng)盯梢、無(wú)水平制動(dòng)螺旋、主動(dòng)測(cè)量體系的功能添加而得名。并裝有數(shù)據(jù)鏈，能夠通過(guò)數(shù)字圖像技術(shù)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算分析和信息轉(zhuǎn)化。將來(lái)全站儀的發(fā)展趨勢(shì)可能在于更多功能的添加，使全站儀的功能性更加全面，如增加內(nèi)置的電腦體系，將多種功能進(jìn)行菜單化或功能卡式管理，建立雙向通信息技術(shù)，更加適用于實(shí)際物探測(cè)繪工作中的復(fù)雜環(huán)境使用。

2.6 GPS 定位儀的發(fā)展趨勢(shì)

GPS 定位儀已經(jīng)是物探測(cè)繪工作必不可少的重要設(shè)備，隨著衛(wèi)星地位技術(shù)更新發(fā)展，GPS 地位儀仍具有較高的發(fā)展空間。目前GPS 定位儀已經(jīng)達(dá)到極高的精度、功率、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等，在使用方面，地圖學(xué)的數(shù)據(jù)更新、測(cè)量方法等也具有極高的方便性。在實(shí)際的物探測(cè)繪工作中，靜態(tài)測(cè)量精度和相對(duì)測(cè)量精度都以達(dá)到極高的精確度，在發(fā)展趨勢(shì)上，查分定位方式的發(fā)展能夠完成GPS 衛(wèi)星定位的一次大幅度提高。

（1）方位差分原理。方位查分使最基礎(chǔ)的查分方法，對(duì)于GPS 接納機(jī)的功能和質(zhì)量沒(méi)有任何要求，任何GPS 接納機(jī)都能夠成功應(yīng)用方位差分體系。其主要運(yùn)行原理在于利用基準(zhǔn)站上的GPS 接納機(jī)進(jìn)行三位定位后，對(duì)解算坐標(biāo)時(shí)存在的軌跡、時(shí)鐘、大氣、多徑效應(yīng)等差錯(cuò)和影像，導(dǎo)致定位出的坐標(biāo)于實(shí)際坐標(biāo)位置存在著誤差。再通過(guò)基準(zhǔn)站將糾正誤差的數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去，應(yīng)用數(shù)據(jù)鏈對(duì)誤差坐標(biāo)進(jìn)行糾正。

（2）偽距差分原理。偽距差分是在目前大部分商用差分GPS 接納機(jī)所選用的差分技術(shù)，具有最廣泛的使用范圍和頻率。是在基準(zhǔn)站根據(jù)觀測(cè)的各位行的坐標(biāo)信息，計(jì)算出每顆衛(wèi)星到基準(zhǔn)站的實(shí)際距離，通過(guò)實(shí)際距離與偽距距離的對(duì)比，計(jì)算出改正數(shù)據(jù)鏈傳送，達(dá)到修正精確度的作用。

（3）載波相位差分原理。載波相位差分是對(duì)兩個(gè)測(cè)站載波相位量進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的一種差分方法，通過(guò)基準(zhǔn)站的載波相位發(fā)送，進(jìn)行求差坐標(biāo)的結(jié)算，提高定位準(zhǔn)確度。但是基準(zhǔn)站對(duì)載波相位的觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)增加物探測(cè)繪工作的工作時(shí)間，影像工作進(jìn)度，如果能夠增加觀測(cè)時(shí)間，就能夠使物探測(cè)繪工作的工作效率和質(zhì)量再次有所提高。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)代高科技測(cè)繪設(shè)備的應(yīng)用，使物探測(cè)繪工作擁有了較高的工作質(zhì)量和工作效率?，F(xiàn)代科技還處于持續(xù)的發(fā)展進(jìn)程中，測(cè)繪設(shè)備也會(huì)隨之而不斷更新發(fā)展，為物探測(cè)繪工作的深遠(yuǎn)發(fā)展提供有力保障。