国际资讯｜校正服务如何改善远程测量
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编译：方天炜
审校：王芙蓉，朱浩然
西澳大利亚州是澳大利亚的资源中心。据澳大利亚矿业和石油部（Department of Mines and Petroleum）的数据显示，澳大利亚约58%的矿产和能源出口自该州。西澳大利亚州260万居民中有92%生活在该州的西南角，其余地区则是“狂野大自然”的真实写照——人口稀少、基础设施贫乏的城镇，崎岖的地形以及呈红色、绿色、铜色和棕色的景观一直延伸到地平线。换句话说，当有人想到澳大利亚内陆时，实际上想象的是西澳。上述的乡村美景和与世隔绝使测量成为一项挑战。
“西澳的内陆是对我适应能力和后勤技能的真正考验，”专业测量师、RM Surveys公司驻珀斯副总监菲尔·理查兹说。“到你的第一个测站点可能需要一天半，而且一旦到了那里，你就完全与世隔绝，没有任何资源，那里的气温可以从0摄氏度到50摄氏度不等。稀疏崎岖的道路系统使前往任何地方都将是一段漫长的旅程。如果作业时天气变坏而你的计划并不周全，可能会使自己完全陷入困境。”
除了内陆地区固有的不可预测性外，还有一些技术上的局限增加了其复杂性：有限的手机覆盖范围、不稳定的RTK单元和无线电通信信号以及难以抵达的大地控制点。
精密单点定位（PPP）技术的进步有助于解决这些障碍，使测量人员能够在不影响精度的情况下提高实时生产力。对于专门从事远程测量工作的理查兹来说，这项新一代GNSS增强技术有助于他们在荒蛮的西澳洲开展工作，也使他能够提高数据收集效率，降低成本，提高公司利润。
主动式矿产开采实例
理查兹擅长远程测量，他在西澳州的大部分工作都集中在为主动式矿产开采公司提供支持上。例如，在过去的15年中，一家铁矿石生产商与理查兹签订了合同，让他从珀斯出发，驱车600多公里，去测量勘探钻铤。钻铤是钻井活动的残余物，一般为厚达3毫米、直径约150毫米的PVC(聚氯乙烯段)，以呈60度角伸出地面约300毫米为特色。在勘探过程中，测量地表环的中心位置对于公司建立地下矿产资源地质模型至关重要。
在300公里范围内的10个勘探点中，钻孔数量每年都可能有所不同，但通常会有100个钻孔分布在几个勘探点上。自2007年以来，理查兹一直在使用Trimble®R8，以及最近又开始使用Trimble R10 GNSS接收机和RTK技术来获取钻铤测量值。
每个勘探区的平均尺寸是5公里×2公里，有自己的坐标网。根据套环的数量和到每个套环的距离，理查兹会在已知的控制点上建立一个RTK基站阵列（介于2到9之间）来设置项目控制。他开车或步行到每个钻铤，将距离杆脚放在地面钻铤中心位置，使用GNSS接收器，通过Trimble Access™读取读数并将测量值记录在Trimble TSC3控制器的软件上。尽管对多个基站的需求增加了项目所需的时间，但RTK方法确保了准确性。
水平测量精度达到目标
2015年，该铁矿石公司调整了矿产勘探计划。新的项目重点不再是仅在几个勘探区大量钻孔，而是在整个项目区域内少量钻孔。这对理查兹的传统RTK测量来说是个难题。
理查兹说：“以前，当时间主要用于静态测量而非动态测量时，尽管建立基站很费时，但是RTK方法很有效。但是，当时间主要用于搬站时，继续使用RTK会增加成本，因为每次我都必须额外花一个小时建立基站，如果有10个钻铤区，就将是10小时。如果我的基站在10分钟的路程之外，如果基站出现问题或者不能得到可靠的信号，还将花费更多的时间和费用来修复它。套环数量的减少和套环之间距离的增加要求有一种更有效的方法来使项目盈利。”
理查兹的理想解决方案将使他能够使用单一的GNSS接收器系统，就像在澳大利亚人口较多地区可用的VRS网络一样。这种方法将使他的测量更具机动性和灵活性，并能进行稳定的实时GNSS测量。
他开始测试其他现代解决方案，包括Trimble的CenterPoint®RTX校正服务。
CenterPoint RTX是建立在全球GNSS跟踪站网络上的，该网络将多频率、多星座的数据传输到公司的网络控制中心。先进的数据处理算法分析了三个主要误差源：卫星轨道、钟差和大气延迟误差，并建立了模型和修正数据。这些信息通过L波段卫星通讯系统传送给GNSS接收机。接收机将校正后的数据与自己的卫星观测数据结合起来，获得精确的位置信息。
理查兹结合各种勘探调查进行了五次试验，以测试RTX方法作为RTK替代方法的可靠性、效率和准确性。他在1000公里的地形上选择不同的测试点，用R10对测量控制点进行RTX测量，并将它们与RTK获得的位置进行比较。理查兹说，虽然CenterPoint RTX在西澳州获取达到低于2厘米水平精度的数据需要15分钟，但该技术在性能上十分稳定。最重要的是，这项技术能够在没有基站的情况下工作，并在任何地方进行厘米级精度的实时GNSS定位——即使是在偏远的西澳大利亚。
在试验结果的基础上，他将CenterPoint RTX技术整合到他的调查工作流程中。
进入内陆
R10和CenterPoint RTX技术是理查兹自钻井项目以来每个项目的核心技术。
理查兹说：“有了CenterPoint RTX，我一到第一个钻铤现场就可以开始工作了，而不需要花时间在基站上，这样我的移动能力就大大提高了，仅此一项就可以节省一整天的工作。我不受距离或基站信号的限制。CenterPoint RTX是一个出色的工具，也是远程测量的游戏规则改变者。”
几年前，理查兹受聘调查了十个潜在客户周围分布的40个钻铤孔。理查兹和他的同事将R10 GNSS接收器安装在车上，并在早晨日出时出发前往第一个地点。在到达现场约30分钟后，他们启动了CenterPoint RTX，并在驾驶室内通过蓝牙监控初始化。在RTX解决方案初始化并准备就绪的情况下，理查兹小心地卸下R10，并将测距杆安置在他先前为校准现场控制而建立的控制点上。他导航到指示套环的第一根桩，验证给出的套环编号，将R10设置在套环的中心，通过TSC3的软件输入套环编号并记录RTX 3D位置。然后，他前往下一个桩，在两天半内重复39次同样的流程。
理查兹说：“鉴于这个项目所涉及的距离和我们工作区域面积之广，CenterPoint RTX在这个项目中真正发挥了自己的作用。如果我使用RTK方法，10次建立多基站，将至少增加一天的工作量。如果把所有的车程排除在外，将实际测量时间从10小时减少到1小时。这样节省的费用不仅可以支付我每年的CenterPoint RTX订阅费用，而且还能增加额外的利润。”
他们在珀斯的办公室里处理数据。测量结果均经过验证并输入到客户机的电子表格中。
在去年的竞标中，理查兹和一位同事签订了合同，为相距约150公里的两个主要勘探区的13个钻铤孔获取准确的三维位置。他们感兴趣的地区（AOI）位于珀斯东北部约700公里处。
他们以西澳大利亚州小镇库伊为基地，驱车前往约60公里外的第一个探矿区，利用行程时间初始化CenterPoint RTX定位解决方案。在15公里宽的区域内，他们对8个钻铤孔进行了测量。他们将R10接收器校准到最近的控制点，以连接到现场的坐标系中，并在该区域移动，有条不紊地记录每个钻铤孔的位置。因为崎岖的地形使这里难以行进，尽管要测量的套环相对较少，理查兹和他的同事仍花了大约5个小时收集数据。
天亮后，他们驱车前往下一个探矿区，那里有五个相距很远的洞。当他们到达现场时，只能完成一个洞的测量，所以他们在现场扎营，第二天测量剩下的四个洞。总之，他们在一天半内完成了两个探勘点的测量——如果使用RTK，这个项目将需要两天半。
“考虑到项目的形式，有较多耗费在路程上的时间而测量时间较少，RTX是真正能解决这个问题的唯一方法。”理查兹说：“这比建立基站要快得多——我在这次活动中使用RTX节省了50%的时间。CenterPoint RTX效率更高，能够降低成本，我对系统有信心，这有利于我准时交付成果，其他方法很难做到这一点。”
在西澳偏远地区几乎无法减少路程上的时间，但使用可靠且成本效益高的工具冒险进入野外，可以在几秒钟内产生实时、厘米级的准确位置，这是保持竞争力的一个巨大的优势。
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