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2022车5月HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGMay,2022
引文格式:张天宇,杜明,霍素霞,[J].海洋测绘,2022,42(3)=43-47.
DOI:.l671-
星站差分在海上油气平台界址测量中的应用
张天宇1,杜明1,霍素霞1,王颖玉2,温国义1
(,山东青岛266011;
(青岛地质勘查开发局),山东青岛266100)
摘要:为准确掌握用海单位海域使用情况,开展海域使用权续期、变更工作,获取海上油气开采平台高精度界
址信息,根据实际工作经验和相关规范要求,提出并验证了MarineSTAR星站差分技术在海上油气开采平台高精度
测量中的应用,以MarineSTAR星站差分观测成果作为首级平面控制施测,进而测量平台各层甲板精确的界址位置
信息,作为海域使用申请或海域使用监督管理基础数据。实测数据表明,长时间观测的星站差分数据可用于海上
油气开采平台的控制测量,测量成果符合相关规范要求,通过进一步坐标转换,其成果精度可达到厘米级,可以实
现对远离陆地的油气开采平台等特殊区域用海设施界址的高精度测量。
关键词:控制测量;界址测量;全球导航卫星系统;星站差分;海域使用;油气开采平台
中图分类号::B文章编号:1671-3044(2022)03-0043-05
星站差分技术是近年来快速发展并且应用较为
1引言
广泛的一种定位技术,该系统基于全球不同地点的
精确获取海上油气开采设施的用海界址对海域GPS观测站组成的观测网,对GPS进行连续跟
的使用、监督与管理是十分必要的。传统的海洋工踪同,将已知位置的参考站获得的数据,经过处理
程测量大多集中在离岸较近的港口⑷、码头或人工后生成差分改正信息,由卫星宜接发送到用户,地面
岛区域,这类区域一般直接使用各省市的CORS服用户在使用带有差分系统的GPS设备测量时应用
务施测,或通过布设GNSS静态控制网,联测附近高这些信息进行实时改正,使用户定位精度可以得到
等级控制点,完成控制测量闵,但是对于离岸较远显著提高⑺,相关研究表明星站差分定位技术在海
的海上设施或海岛,传统控制测量方法难以实上中短基线(W150km)的定位中相比PPP技术具
现⑶,尚无对远海油气开采平台高精度界址测量的有更高的精度和技术可靠性⑷。目前常见的差分
实际案例。目前的海域管理工作中一般直接采用设技术主要有RTK常规差分、Beacon信标差分、日本
计方案中的相关位置信息确定海域使用范围,而实MSAS和中国精度等〔I。],国内外部分学者、行业已
际建设过程中往往与设计位置存在一定的偏差,这经开展了星站差分技术在远海测量中的探究与实际
就导致确权的用海范围不能真实反应海上设施的实应用,验证了星站差分技术在远海岛礁控制测量和
际用海情况。地形测量、水深测量、远海打桩定位等方面的可行性
精密单点定位(precssionpointingpositioning,并验证了其精度可以达到厘米级,证明了星站差分
PPP)是目前远离陆地高精度测量的常用技术手段,技术在远海礁屿测量中具有高精度,高稳定性及高
通过长时间观测的GNSS定位数据再辅以精密星历效的特点,具有明显的经济效益⑴「⑷,其观测成果
文件进行解算可以获得符合地形测量精度要求的控可以应用于控制测量,完成远海区域相应的测量
制点坐标⑷,可提供厘米级的服务⑸,但是精密星任务。
历是在观测之后12天后才会发布,而平台界址测量以往对于远离海岸线的海上油气开采设施的确
需要实时获取控制点坐标,才能进行后续的界址点权、核查工作,难以真实、准确地反映油气开采平台
碎部测量,时效性差,不能满足测量要求。的实际用海范围,对国家及用海单位的权益产生不
收稿日期:2021-05-16;修回日期:2021-11-09
基金项目:国家重点研发计划(2016YFC1402303);自然资源部北海局课题(202101)。
作者简介:张天宇(1989-),男,山东青岛人,工程师,硕士,主要从事海洋测绘与海域使用管理研究。
44海洋测绘第42卷
利影响,也不利于海域使用的监督与管理。根据实产的RIOGNSS接收机,经多次观测实验,实际观测
际工作需求,在结合相关学者的研究成果及工作经时间应在2h以上才能得到可靠成果。控制点选点
验的基础上,提出了基于星站差分技术的海上油气采取以下原则:①点位均有利于其他手段的扩展和
平台高精度界址测量方法,并对渤海海域多个平台联测,相邻点之间通视,便于加密、扩展和寻找。
进行了现场测量及成果分析。实测数据表明,该方②观测视线避开发热体和强电磁场的干扰,且超越
法测量成果精度可靠,成果符合相关规范要求,可以(或旁离)。
对远陆地区的油气开采平台实现快速、高精度的界控制点的布设情况:①对单个的井口平台或者
址测量。生活平台测量时,在条件允许的情况下分别在平台
顶端飞机甲板和平台最远端架设GNSS接收机进行
2测量实施
测量;在平台最远端不具备架设GNSS接收机条件
,全部架设在飞机甲板,并用全站仪进行校核,检
首先在油气开采平台上选取3处以上视野开阔核点的平面位置较差均不大于图上5cm作为控制
的控制点架设GNSS接收机,采用MarineSTAR星站点。②在多个(两个以上)平台相连接的情况下,分
差分定位技术进行数据采集,获取控制点的WGS84别在每个平台布设控制点,且相互通视良好,距离尽
坐标作为首级平面控制,根据实际工作经验,一般在可能远,并用全站仪进行校核,检核点的平面位置较
直升机甲板端及平台另一端选取控制点;第二步通差均不大于5cm作为控制点,见图2O
过全站仪对油气平台的各层甲板标志点进行碎部测
量,获取标志点的数据成果(WGS84坐标);第三步
通过对控制点观测成果(WGS84坐标)进行坐标转
换,得到符合《宗海图编绘技术规范)(2016)的2000
国家大地坐标(以下简称CGCS2000)0最后将标志
点成果利用转换前后的控制点进行测站改正,得到
CGCS2000坐标系统下的界址测量成果。技术路线
ZK意图见图1。
图2平台控制点布置示意图

根据《海籍调查规范XHYT124-2009),油气开
采平台用海范围根据平台实际最大外缘线确定。在
大部分无人小平台及生产、生活平台上,都具备架设
全站仪的条件,因此对这些平台的外沿标志点使用
全站仪测量。在已经观测完成的控制点上架设全站
仪,把观测成果点(WGS84坐标)输入全站仪施测,
对各层甲板的拐点和作为最外层边界的标志点进行
碎部测量。
测量过程中对平台的每层甲板的标志点尽可能
全部测量,最外沿标志点必须测量,测量完成后将数
据导入成图软件,标志点按照甲板分层连接成面,完
图1技术路线示意图
成平台标志点测量示意图。作业过程中全站仪的对
,选取较远的控制点作为后视定
平面控制测量采用MarineSTAR星站差分技术向点,并测量另一控制点进行检核,检核点的平面位
来完成。根据各油气开采设施现场实际情况布设平置较差应不大于10cmo以某海域4个平台为例,检
台测量的首级控制点,见图2,—般布设于飞机甲板核点较差均小于3cm,见表1,各项精度指标符合测
端及平台另一端,测量仪器采用美国Trimble公司生量规范要求,测量成果可靠。
第3期张天宇,等:星站差分在海上油气平台界址测量中的应用45
表1某海域4个平台检核点较差统计表系统动态测量的内符合精度及仪器的稳定性。
XYXY较差
平台
(检核点)(测点)(cm)
CEP*.961*.547*.988*.;△为最或是值与观
WHPC*.147*.200*.161*.,即每两个坐标反算的距离和对应全站仪
WHPD*.551*.503*.561*.,反映系统实时
WHPE*.832*.836*.859*.。
以调查海域4个平台所测控制点间距离差进行

统计计算,见表2,,

说明星站差分观测数据在观测时间达到2h以上时
以星站差分观测成果(WGS84坐标)作为首级
内符合中误差较小,稳定性较好,可以作为控制点
平面控制施测,根据全站仪测得的平台甲板标志点,
施测。
分层进行描绘作图,最后叠加各平台多层甲板的标
表2某海域4个平台测量较差统计表
志线,形成WGS84坐标系下的平台测量成果图,见
控制点间距离全站仪测量的距离AL=IL1-Z2I
平台
£l(m)Z2(m)(m)




WHPE]&








数据成果为WGS84坐标成果,因此测量完成后需MarineSTAR星站差分系统在全球范围内提供
对选定的控制点观测成果进行坐标转换,获得控制GPS差分信号发布服务,它提供了独一无二的可靠
点的CGCS2000坐标成果。性和空前的精度,改正信号通过海事卫星进行传
根据《2000国家大地坐标系推广使用技术指播,无须建立当地的基准站或后处理,在76°N-
南》和《大地测量控制点坐标转换技术规程》的要76°S的任何地球表面,都能提供同样的精度[⑵。
求,对MarineSTAR观测成果进行坐标转换,经历元由于目前中远距离海域并无高等级控制点可供比
归算、板块运动改正、框架转换3个步骤,得到测,因此本文釆用陆地沿海区域控制点成果进行精
CGCS2000坐标成果,最后将平台甲板叠加图根据度验证。
控制点转换成果进行校正,得到CGCS2000坐标系在天津和大连分别收集1个C级GPS控制点
统下的油气开采平台测量成果。成果,对每个控制点进行星站差分观测,观测时间至
少为2h,分析其直接观测成果精度及坐标转换后的
3精度分析
成果精度。

通过对控制点间坐标反算的距离(£1)和用全比,计算二者平面坐标差值,X向最大误差绝对值为
站仪测量的距离(L2)做对比,,点位最大
内符合精度的中误差,,见表3。通过对比可见,利用
46海洋测绘第42卷
MarineSTAR星站差分技术直接观测的WGS84成果行坐标转换的情况下,该方法测量成果精度为亚米
与已知控制点成果平面误差一■,符合现行的《海域使用面积测量规范》
表3控制点星站差分观测成果(WGS84)(HY070—2003)中的规定;将星站差分观测成果转
与已知成果(CGCS2000)对比换为CGCS2000坐标并对测量成果进行校正后,其
点名AX(m)Ay(m)A£(m)平面精度可以达到5cm以内,满足《海籍调查规范》
(HY/T124—2009)的要求。如果外业条件允许,可
以在完成控制点WGS84成果至CGCS2000成果坐

标转换后施测,直接获得CGCS2000测量成果。实
通过历元归算、板块运动改正、框架转换,将星测数据表明,基于星站差分技术的油气开采平台测
站差分观测成果转换为CGCS2000坐标后,与控制量成果可靠,在远陆石油设施和岛礁等特殊区域可
点CGCS2000坐标成果对比,计算二者平面坐标差以实现快速控制测量和界址测量,有效提高作业效
值,,y向最大误差率,可以作为海上油气开采监督管理、确权申请的基
,,详见础数据,同时可有效提高海域使用精细化管理水平。
表4
表4控制点CGCS2000成果与星站差分观测成果
参考文献:
(转换后)(CGCS2000)对比
点名AX(m)Ay(m)A£(m)[1]-RTK技术在港口码头测量中的应用[J].
工程建设与设计,2020(9):86-87,90.

[2]刘鸿剑,
[J].测绘通
报,2020(S1):280-282.
因此,通过将各平台控制点的星站差分观测数
[3]李凯锋,欧阳永忠,陆秀平,
据(WGS84成果),经历元归算、板块运动改正和框
与成果质量评定[J].海洋测绘,2018,38(1):46-49.
架转换3个步骤进行坐标转换,得到CGCS2000坐[4]万家欢,蒋其伟,王玉峰,
标系下的控制点成果后,对平台测量成果进行测站控制测量的可行性分析[J].全球定位系统,2014,39
改正,可以得到高精度()的CGCS2000(2):71-73,
坐标系下的平台测量成果。[5]刘炎雄,周兴华,张卫红,
综上,通过对MarineSTAR星站差分直接观测的析[J].海洋测绘,2005,25(1):44-46,
成果(WGS84)实测数据检验,其观测成果(WGS84)[6][J].
铁路建筑技术,2019(12):147-152.
精度为亚米级,满足《海域使用面积测量规范》(HY
[7]王树连.***误差的克星[N].中国测绘报,2005-
070—2003)中“所测海域离岸20km以内,测量误差
06-07.
优于±1m,离岸3O~5Okm,测量误差优于±3m"的要
[8]田祥雨,柴洪洲,尹潇,
求;将MarineSTAR星站差分观测成果进行坐标转换
及PPP定位性能评估[J].海洋测绘,2020,40(2):71-
之后得到的CGCS2000坐标系成果,与C级GPS控74,78.
制点成果平面较差在5cm以内,满足《海籍调査规[9][J].
范》(HY/T124—2009)中“海籍测量平面控制点的定导航定位学报,2018,6(2):111-115,127,
位误差不应超过±”的要求。[10]王宏凯,钟斌,边少锋,等星站差分定位系统综述及分
析[J].舰船电子工程,2019,39(10):21-26.
4结束语[11]吴建梅,柯敏,
根据实际工作经验,结合相关研究成果,提出并应用分析[J]冰道港口,2019,40(3):367-372.
[12]李江,
验证了MarineSTAR星站差分技术在海上油气开采
测量中的应用[J].水运工程,2020(5):78-81.
平台高精度测量中的应用。经实测数据检验,星站
[13]郝建录,
差分长时间(2h以上)观测成果(WGS84)内符合
量方法[J].海洋测绘,2018,38(5):59-62,
中误差在3cm以内,稳定性较好,可以作为控制点[14]杨新发,[J].测绘
施测;在未对控制点星站差分观测成果(WGS84)进通报,2017(S2):12-15.
第3期张天宇,等:星站差分在海上油气平台界址测量中的应用47
Applicationofsatellitestationdifferenceinboundarysurveyof
offshoreoilandgasplatform
ZHANGTianyu1,DUMing1,HUOSuxia1,WANGYingyu2,WENGuoyi1
(,SOA,Qingdao266011,China;
.,Ltd.,Qingdao266100,China)
Abstract:Inordertomastertheuseofseaareasbyunitsusingseaareasaccuratelyandcarryouttheworkof
renewalandalternationtheuserightofseaareas,itisnecessarytoaccuratelymeasuretheseaboundarysites
,
thispaperproposesahigh-precisionmeasurementmethodforoffshoreoilandgasexploitationplatformbasedon
StarStationDifferentialtechonology,toobtainaccuratelocationinformationofeachdeckoftheplatformand

showsthatthelongtimeobservationdatacanbeusedinoffshoreoilandgasplatformcontrolmeasurement,
measurementresultsconformtotherequirementsoftherelevantspecification,throughfurthercoordinate
transformation,
measurementofoffshorefacilitiessuchasoilandgasproductionplatforms,andpromotethefinemanagementof
seaareause.
Keywords:controlsurvey;boundarysurvey;GNSS;starstationdifferential;seaareause;oilandgas
productionplatform
iioiii♦川l♦llll♦llll♦l川♦llll♦llll♦llll♦川l♦llll♦llll♦l川♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦川l♦llll♦llll♦l川♦llll♦llll♦llll♦川l♦llll♦llll♦l川♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦llll♦l川♦llll♦llll♦ll
(上接第26页)
GPSoceanloadingtidaldisplacementestimationmethodconsideringaverageeffect
ZHANGHuayi12,FENGYikai1'2,XUJun23,ZHOUDongxu12,YANGLong12
(,MinistryofNaturalResources,Qingdao266061,China;
,MinistryofNaturalResources,Qingdao266590,China;
,CollegeofGeodesyandGeomatics,Qingdao266590,China)
Abstract:WhenestimatingtheoceantideloadingdisplacementusingGPS,aimingattheproblemthatthelarge
samplinginterval(>2hours)ofGPSiseasytoleadtolargeestimationerror,basedontheoriginalestimation
methodofseatideloaddisplacement,thispaperreconstructsthetimeintervalaveragedisplacementaccordingto
thenonlinearchangeprocesstoobtainthetimeintervalaveragedisplacement,soastoreducetheerrorcausedby

smallwhenthesamplingintervalisW2hours;WhenthesamplingintervalsisM4hours,designalgorithmcan

newalgorithmcansignificantlyimprovetheaccuracyoftheoceantideloadingdisplacementparameterswitha
relativelylargesamplinginterval.
Keywords:oceantideloadingdisplacement;harmonicanalysis;thedesignedharmonicanalysis;oceantide
model;averageeffect;timewindow