地球物理勘探测量与全球卫星定位技术发展

发布时间：2019-11-28

　　摘　要 ：测量工作在地球物理勘探中发挥着越来越重要的作用，地球物理勘探对测量工作提出了更高的要求。对地球物理勘探测量技术的发展进行了总结回顾，介绍了测量使用的全球卫星定位系统，概述了测量技术的发展方向。

　　关键词 ：地球物理勘探 ;测量 ;卫星定位

　　1 地球物理勘探测量技术发展概略

　　地球物理勘探(简称物探)测量具有作业面积大、施工范围广、地形条件复杂的特点，在测量行业中具有特殊性，一直保持着先进的理念。在20世纪80年代以前，由于测量的特殊性，物探测量一直应用传统的经纬仪加测绳进行导线测量的方式。进入20世纪80年代后，这一情况得到了改变，首先是物探测量精度实现了质的飞跃，其次是物理点的可靠性大幅度加强，这一切得益于光学测距技术的发展。

　　2 全球卫星定位技术发展

　　石油物探的测量技术最早是从经纬仪导线测量开始的，逐步发展到包含卫星、地面跟踪站、数据处理中心、数据注入站的 GPS 系统，目前正在向多星座多频全球卫星导航系统(GNSS)发展，这一系统包括 GPS、GLONASS、GALILEO、 Compass 等系统，大约有55~120颗卫星提供定位服务。

　　2.1 GPS全球定位系统

　　GPS 全球定位系统是目前应用最为广泛的全球、全天候的定位系统，由美国国防部建设运营，经过几十年的完善，目前拥有31颗在轨运行卫星，包括10颗 GPS-2A 星、12颗 GPS- 2R 星、GPS-2R-M 和 GPS-2F 卫星共9颗，增加民用频率 L5。该系统实时导航精度5m 左右，可实现厘米级的差分定位精度。

　　GPS 全球卫星定位系统由三部分组成 ：空间部分即 GPS 星座、地面控制部分即地面监控系统、用户设备部分即 GPS 信号接收机。它的特点是全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效率、应用广泛多功能。

　　2.2 GLONASS系统

　　GLONASS 系统是由前苏联主导建设的，目前在轨卫星也达到了30颗，导航精度在5~10m，差分定位精度也达到了厘米级。同 GPS 一样，GLONASS 系统也广泛应用于测量、测绘工作，同时可以为各用户提供全天候、连续的高精度三维位置、速度和时间信息。

　　2.3 GALILEO系统

　　为了和美国抗衡，欧盟斥资 30 多亿欧元主导研发了 GALILEO 系统，这是新一代的民用全球卫星导航系统，比 GPS 系统更先进，更可靠。该系统由两个地面控制中心和30 颗卫星组成，其中27颗为工作卫星，3颗为备用卫星。卫星轨道高度约2.4万 km，位于3个倾角为56°的轨道平面内，能够提供精度更高的信号。GALILEO 的卫星能够识别地球上1m 长的物体，而其竞争者 GPS 系统只能识别10m 长的物体，这就好比 GPS 系统可以找到你家所在的街道，而 GLILEO 系统可以找到你家的门。

　　2.4 Compass系统

　　Compass 是我国自主建设的卫星导航系统，也就是著名的北斗二代导航系统。该系统分为三部分 ：空间段、地面段和用户段，由轨道卫星和静止同步卫星提供定位、导航和授时服务服务，而且还具备短报文通信功能。定位精度达到10m，测速精度0.2m/s，授时精度10ns。与其他定位系统不同的是，北斗卫星导航系统虽然是中国自主建设和运行的，但它同时也是开放的，它的建设、发展和应用欢迎世界各国参与，致力于各种卫星导航系统之间的兼容，为用户提供高质量的免费服务。

　　2.5 GNSS系统

　　GNSS全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，是由欧洲空间局主导建设的，能够在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。GNSS技术是现有卫星导航定位技术的总称，美国的 GPS、中国的北斗卫星导航系统都属于 GNSS 技术的范畴。GNSS主要是实现卫星与地面的信号传输，提供精准的导航及定位，可以快速获取三维坐标和其他信息。使用 GNSS技术进行测量不仅不受外界气候、环境因素的干扰，还不需要满足监测站的通视即可完成测绘工作，也不需进行边角测量，测量过程较为简便。

　　2.6 GIS技术应用

　　位置信息在石油物探作业中具有举足轻重的作用，最新的 GIS 技术的发展趋势是基于互联网的位置数据管理，是一种标准化、数字化的技术，它通过网络实现地理定位、空间数据及其属性数据的共同管理，提供的信息具备完整性、便捷性、高精度的特点，同时扩展性和兼容性好，还可以二次开发。因此 GIS 技术可以对各种资源环境信息进行有效管理，可以快速重复地对资源进行分析测试，并且可以对不同时期的物探资料进行动态比较分析，用信息流的形式整合数据收集、空间分析和决策过程，大幅度提高工作绩效，保障物探生产决策。

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　　3 结束语

　　在测量技术中，全球卫星定位技术是十分关键的一环。随着物探生产导航与同步控制、快速高精度定位、远程质量控制、陆上无桩号施工等逐步得以推广应用，物探测量定位技术在物探作业中将发挥更重要的作用。目前将多元化空间定位系统和网络技术、大数据、云计算相结合更加符合物探测量定位技术的发展方向，物探测量的设备和软件会更上一层楼。