【摘 要】 井位测量是油田勘探开发中最具基础性和不可替代性的工作，它为勘探开发人员提供各种比例尺的井位图，并把设计人员在井位图上设计的井位在现场放样出来，完井后并为他们提供最终的准确的三维坐标，以供做下一步设计。近几年， GPS-RTK（ Real Time Kinematic）技术的不断完善，提高了井位测量工作的效率和测量成果的精度。在井位测量中，利用RTK无需点间通视，观测时间短，定位精度高的特点，在较短的时间内，配合地质人员完成了探井和开发井的测量工作，为油田生产提供了优质高效的技术服务。
【关键词】 油气田地面工程 数字化 RTK PPK 数据处理
1 油田地面工程数字化的重大意义
油气田地面工程数字化是为油气田地理信息系统提供地面工程涉及到的系统、专业、流程及实体的空间数据和属性数据，集计算机技术、地理信息系统技术、数据库技术、网络技术、现代测绘技术和工程设计文件数据处理技术为一体。
2 GPS-RTK定位的基本原理
RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上（基准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。作业时，可在已知点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则移动站可随时给出待测点的厘米级的三维坐标（如图1）。
3 井位测量的作业流程
内业准备在实施RTK外业测量前，首先应以设计单位所提供的井位条件与所附的井位图为基础，以井位测量特点为要求，进行内业的准备工作，其主要内容如下：
（1）如果井位条件直接提供的是要放样的井位的三维坐标，那么把它用Excel编辑并保存成YDD.CSV形式。（2）如果设计人员只提供井位图和相对位置，而没有直接坐标，那么利用Mapinfo等辅助工具，把井位坐标读出来并存成YDD.CSV形式。（3）整理测区的已知点资料，控制点应尽量均匀分布在测区的周围，使得所测点均在已知点的范围之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推，控制点所处的位置和周围条件应符合GPS作业的要求，并把已知控制点保存成XYZ.CSV形式。（4）如果该测区以前求定过转换参数和地方坐标系统，把该坐标系统、YDD.CSV和XYZ.CSV一同上传到GPS接收机内。
求定测区的转换参数GPS卫星定位所使用的坐标是WGS-84坐标系统，而井位测量是在地方坐标系统上进行的，这就需要进行坐标转换。不同的坐标系统之间存在着平移和旋转的关系（在无SA影响下，WGS-84坐标系与54北京坐标系之间的误差约为50m，54坐标y值东偏30m左右，x值南偏40m左右），测区转换参数的求解过程如下：WGS-84坐标系与我国国家坐标系转换通常是在空间直角坐标系中进行的。为此，必须首先将两坐标系各自的大地坐标（B，L，H），按下列关系式转换为相应的空间直角坐系（X，Y，Z）：
其中，N为椭球卯酉圈曲率半径（N=a/（1-e2sin2B）1/2，a为采用的参考椭球长半轴；e=（（a2-b2）/a2）1/2为第一偏心率；b为采用的参考椭球短半轴；H=h+（该处H为该点我国坐标系中的大地高，h为正常高，为高程异常值。
4 GPS-RTK在井位测量中应注意的问题和对策
（1）因为RTK测量精度会受到卫星分布精度因子与数据链性能的作用，同时各个观测值是在独立观测的基础上得到的，因而正式测量前应对其它已知点进行联测，并对比测量结果，进而对参考站与流动站的各参数设置进行判断，并对数据链通讯的正常性进行判断，保证观测成果应有的可靠性。
（2）白天的状态下，卫星信号传输中受电离层的影响比较大，尤其是在共用卫星数量少的情况下，无法对5颗卫星进行接受，进而会导致初始化时间长的情况，严重的甚至无法进行初始化，不能进行测量，因而应用GPS-RTK测量作业的时间不应选择中午。
（3）障碍物容易对RTK数据传输链路产生影响，如山峰丘陵等障碍物，油田中存在的大沙梁就会造成数据链传输信号的额外衰减。面对这些问题，解决的方法主要有两种，一种是将参考站架设到测区中央的高点，若没有高点可通过搬站的方式来解决问题，把参考站搬到适合作业的范围内；另外一种通过把流动站中的天线利用加长杆升高的方式来提高接收信号的强度，同时应避免由于电台电量不足而造成性能下降的出现。
（4）控制点比较稀少或者较难到达的区域，从便捷RTK测量成果检核与预防作业盲点出现的要求出发，应在测区内存在的环境不良的区域增加控制点。
5 结语
GPS-RTK技术的应用，促使石油地质勘探与开发中井位测量工作发生了极大的进步，促进了石油行业测量工作的发展。在实践中，应不断的克服不利因素，因地制宜的确定合理的作业方案，进而达到事半功倍的效果。应用中的一些体会存在局限性是必然的，仅希望对行业内利用GPS-RTK技术进行井位测量工作有一定的参考作用。
参考文献：
[1]冯林刚，赵永贵.在GPS导航定位中坐标转换参数的确定[J].现代测绘.2004年02期.
[2]刘应学，黄鹤.清河采油厂地面工程地理信息系统（GIS）的建立与应用[J].石油天然气学报，2011年06期.
[3]柳安清，刘淮，袁知宇.GPS定位技术在油田井位测量应用中的点滴体会[A].全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C].2003年.
【关键词】 油气田地面工程 数字化 RTK PPK 数据处理
1 油田地面工程数字化的重大意义
油气田地面工程数字化是为油气田地理信息系统提供地面工程涉及到的系统、专业、流程及实体的空间数据和属性数据，集计算机技术、地理信息系统技术、数据库技术、网络技术、现代测绘技术和工程设计文件数据处理技术为一体。
2 GPS-RTK定位的基本原理
RTK测量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上（基准站），另一台或几台接收机放在待测点上（移动站），同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其精度。作业时，可在已知点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则移动站可随时给出待测点的厘米级的三维坐标（如图1）。
3 井位测量的作业流程
内业准备在实施RTK外业测量前，首先应以设计单位所提供的井位条件与所附的井位图为基础，以井位测量特点为要求，进行内业的准备工作，其主要内容如下：
（1）如果井位条件直接提供的是要放样的井位的三维坐标，那么把它用Excel编辑并保存成YDD.CSV形式。（2）如果设计人员只提供井位图和相对位置，而没有直接坐标，那么利用Mapinfo等辅助工具，把井位坐标读出来并存成YDD.CSV形式。（3）整理测区的已知点资料，控制点应尽量均匀分布在测区的周围，使得所测点均在已知点的范围之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推，控制点所处的位置和周围条件应符合GPS作业的要求，并把已知控制点保存成XYZ.CSV形式。（4）如果该测区以前求定过转换参数和地方坐标系统，把该坐标系统、YDD.CSV和XYZ.CSV一同上传到GPS接收机内。
求定测区的转换参数GPS卫星定位所使用的坐标是WGS-84坐标系统，而井位测量是在地方坐标系统上进行的，这就需要进行坐标转换。不同的坐标系统之间存在着平移和旋转的关系（在无SA影响下，WGS-84坐标系与54北京坐标系之间的误差约为50m，54坐标y值东偏30m左右，x值南偏40m左右），测区转换参数的求解过程如下：WGS-84坐标系与我国国家坐标系转换通常是在空间直角坐标系中进行的。为此，必须首先将两坐标系各自的大地坐标（B，L，H），按下列关系式转换为相应的空间直角坐系（X，Y，Z）：
其中，N为椭球卯酉圈曲率半径（N=a/（1-e2sin2B）1/2，a为采用的参考椭球长半轴；e=（（a2-b2）/a2）1/2为第一偏心率；b为采用的参考椭球短半轴；H=h+（该处H为该点我国坐标系中的大地高，h为正常高，为高程异常值。
4 GPS-RTK在井位测量中应注意的问题和对策
（1）因为RTK测量精度会受到卫星分布精度因子与数据链性能的作用，同时各个观测值是在独立观测的基础上得到的，因而正式测量前应对其它已知点进行联测，并对比测量结果，进而对参考站与流动站的各参数设置进行判断，并对数据链通讯的正常性进行判断，保证观测成果应有的可靠性。
（2）白天的状态下，卫星信号传输中受电离层的影响比较大，尤其是在共用卫星数量少的情况下，无法对5颗卫星进行接受，进而会导致初始化时间长的情况，严重的甚至无法进行初始化，不能进行测量，因而应用GPS-RTK测量作业的时间不应选择中午。
（3）障碍物容易对RTK数据传输链路产生影响，如山峰丘陵等障碍物，油田中存在的大沙梁就会造成数据链传输信号的额外衰减。面对这些问题，解决的方法主要有两种，一种是将参考站架设到测区中央的高点，若没有高点可通过搬站的方式来解决问题，把参考站搬到适合作业的范围内；另外一种通过把流动站中的天线利用加长杆升高的方式来提高接收信号的强度，同时应避免由于电台电量不足而造成性能下降的出现。
（4）控制点比较稀少或者较难到达的区域，从便捷RTK测量成果检核与预防作业盲点出现的要求出发，应在测区内存在的环境不良的区域增加控制点。
5 结语
GPS-RTK技术的应用，促使石油地质勘探与开发中井位测量工作发生了极大的进步，促进了石油行业测量工作的发展。在实践中，应不断的克服不利因素，因地制宜的确定合理的作业方案，进而达到事半功倍的效果。应用中的一些体会存在局限性是必然的，仅希望对行业内利用GPS-RTK技术进行井位测量工作有一定的参考作用。
参考文献：
[1]冯林刚，赵永贵.在GPS导航定位中坐标转换参数的确定[J].现代测绘.2004年02期.
[2]刘应学，黄鹤.清河采油厂地面工程地理信息系统（GIS）的建立与应用[J].石油天然气学报，2011年06期.
[3]柳安清，刘淮，袁知宇.GPS定位技术在油田井位测量应用中的点滴体会[A].全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C].2003年.
