gps和gps在石油物理测高程中的对比分析

gps和gps在石油物理测高程中的对比分析

gps静态测量和rtk动态测量已成为石油勘探的重要手段。如何获得一个异常的高度，并将gps观测的土壤高度转换为正确、可靠的正常高度，是地球物理勘探的中心主题。根据sy和t5171-2003的石油地球物理勘探规范，应优先使用cqg2000高度异常模型或高度异常图方法。我特别选择了广西桂中、云南东部、新疆塔利木、河南河口和东北三江施工中获得的高度异常。1北京坐标系统1.1WGS-84坐标系统是目前GPS所采用的坐标系统,GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统;WGS-84坐标系统的全称是WorldGeodicalSystem-84(世界大地坐标系-84),它是一个地心地固坐标系统;WGS84椭球的主要参数:长半径为6378137米,短半径为6356752.3142米,扁率为1/298.257223563。1.21954年北京坐标系统是根据前苏联1943年普尔科沃坐标系,以1956年黄海高程系统作为高程基准,通过联测和天文大地网局部平差所建立的大地坐标系;采用克拉索夫斯基椭球,椭球主要参数:长半径为6378245米,短半径为6356863.0188米,扁率为1/298.3。石油行业一直采用该系统作为石油勘探的坐标系统。1.3WGS-84坐标系统与1954年北京坐标系统之间转换常采用布尔沙模型,又称为七参数转换法;一般根据工区范围选取国家三角点(一般3个以上),作为起算点,布设GPS控制网,求取WGS-84坐标系统到1954年北京坐标系统的转换参数。1.4利用求取的转换参数,可得到GPS测量点的北京54平面坐标成果,北京56海拔高要通过获取高程异常求取。2高系统2.1以点到点的计算距离文学公式为识别法线法线下的萃取点的距离大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高,大地高一般用符号H表示。大地高是一个纯几何量,不具有物理意义,同一个点,在不同的基准下,具有不同的大地高。2.2高系统正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离,正高用符号Hg表示。2.3正常高正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离,正常高用h表示。2.4平均海水面为海上水准面我国石油行业一直用沿用1956年黄海高程系统的平均海水面作为大地水准面,似大地水准面极接近大地水准面,正常高的数值与正高很接近,又能精确计算求得,在实际工作中有重要意义。2.5异常高度似大地水准面到参考椭球面的距离,称为高程异常,记为ζ。公式为:ζ=H-hH-大地高,h-正常高,示意图如下:3高程异常数字模型CQG2000-我国分米级精度(似)大地水准面,简称CQG2000;由国家测绘局完成。覆盖面包括了我国大陆和海岸线以外400公里的洋区,参考椭球为GRS80(或WGS84),成果有15^×15^格网平均高程异常数字模型软件和1∶100万比例尺标准图幅高程异常等值线图等。CQG2000高程异常数字模型软件和中油测绘以CQG2000开发的自动拾取塔里木盆地和准噶尔盆地(WGS84坐标系下东经93度以西,北纬36以北)的高程异常值软件,统称CQG2000软件。在物探测量施工用到的CQG2000软件与高程异常等值线图见图1-图4。4测量数据处理在已知海拔高程的国家三角点上,布设GPS网,观测2个时段,每时段同步观测2个小时,在WGS84坐标系下网平差求取WGS84坐标,用CQG2000高程异常数字模型获取高程异常,得到三角点海拔高程,再与已知三角点海拔高程相比较,进行验证。在2010年广西桂中二维勘探项目中选择国家三角点公朝山(Ⅱ)、黄村大山(Ⅱ)、高峒山(Ⅲ)和班峒(Ⅲ)作为起算点,布设GPS首级控制网,观测2个时段,每时段同步观测2个小时。采用Trimble随机商用软件TrimbleGeomaticsOffice1.63处理,处理的重复基线、同步环、异步环精度统计如下(表1)。在WGS84坐标系下无约束网平差点位精度和坐标如表2。用高程异常数字模型CQG2000获取三角点高程异常如表3。由CQG2000高程异常数字模型软件获取的三角点海拔高程,与三角点已知海拔高程进行比较,比较结果如表4。通过表4CQG2000获取的三角点海拔高程与已知海拔高程的较差统计,可得到工区采用CQG2000高程异常数字模型获取的高程异常平均误差为:0.394m[(0.629+0.217+0.166+0.565)/4=0.394],误差结果与CQG2000大地水准面精度达到分米级,在东经102°以西,纬度36°以南地区中误差为±0.5m精度完全吻合;证明CQG2000成果即CQG2000高程异常数字模型与1∶100万比例尺高程异常等值线图获取高程异常准确可靠。5gps定位结果根据自己多年物探测量处理的资料,选取新疆塔里木,云南个旧,广西桂中,河南周口,东北三江共5个工区使用CQG2000成果获取的在WGS84基准下GPS网起算点高程异常数据,分析变化趋势。数据列表如表5。有上表高程异常数据可以看出在WGS84基准下,高程异常新疆最大,到河南变小,再向东北又稍增大。由此推测我国范围在WGS84基准下高程异常呈西大东小趋势。6cqg200关于高程异常的分析验证随着GPS测量成为石油物探测量主要手段,获取高程异常尤为重要;利用CQG2000高程异常数字模型软件求取了广西桂中工区高程异常的平均误差为:0.394m,误差精度与CQG2000大地水准面精度达到分米级,在东经102°以西,纬度36°以南地区中误差为±0.5m精度吻合,验证了CQG2000成果即CQG2000高程异常数字模型和1∶100万比例尺高程异常等值线图方法获取的高程异常准确可靠,由衷的赞