RTKGPS技術(shù)在水深測量中的應(yīng)用初探

1、無驗潮法在航道測量中的應(yīng)用廣東正方圓工程咨詢有限公司霍熾漢摘要：介紹無驗潮水下地形測量方法在航道測量中的應(yīng)用，分析了使用該方法的優(yōu)劣性。關(guān)鍵詞：水下地形測量 GPS RTK 無驗潮1引言GPSRTK最早應(yīng)用于水上測量時，方法仍同 DGPS一樣，用來獲得平面定位數(shù)據(jù)，只 是定位精度提高了很多。很長一段時間 GPS只是作為確定平面位置的方法。近幾年隨著 RTK的普及和水上導(dǎo)航測量軟件的成熟，一種新型的水上測量方式得到推廣，并漸漸成為 日后發(fā)展的趨勢，這就是無驗潮水下地形測量方法。本文結(jié)合實踐經(jīng)驗，介紹無驗潮水下 地形測量方法應(yīng)用，以供參考。2無驗潮水下地形測量基本原理當(dāng)前GPS實時動態(tài)相位差分（R

2、TK）的定位精度普遍為：平面 10mm+1ppm,高程 20mm+1ppm。無驗潮水下地形測量的基本原理是利用 RTK測得的GPS天線精確的三維坐 標(biāo)（X, Y, H）,其中X、Y確定定位點的平面位置，RTK高程結(jié)合由測深儀同步測得的 水深換算出同一平面位置上的水下泥面的高程或水深值，從而獲得水下地形數(shù)據(jù)，見圖1c水面用戶可以測得的數(shù)據(jù)：h: GPS天線到水面的高度H: GPS接收機測得的高程（水準(zhǔn)高）S7水準(zhǔn)面水底S:測深儀測得的水面到水底的深度用戶需要得到的最終數(shù)據(jù)：B：水底到水準(zhǔn)面的距離即通常說的水深值C:水準(zhǔn)面到水底的距離即通常說的水底高程由圖1得出：C=(H-h)-S;B=S-(H-

3、h)3 航道水深測量的應(yīng)用水深測量的作業(yè)系統(tǒng)主要由GPSg收機、數(shù)字化測深儀、數(shù)據(jù)通信鏈和便攜式計算機及相關(guān)軟件等組成。測量作業(yè)分三步來進行，即測前的準(zhǔn)備、外業(yè)的數(shù)據(jù)采集測量作業(yè)和數(shù)據(jù)的后處理形成成果輸出。在東江中游航道測量中，為滿足航道整治施工圖使用的需要，根據(jù)項目設(shè)計要求，需對該水道進行1：2000水下地形圖測量。測區(qū)內(nèi)早期施測的I、II級導(dǎo)線點和IV等水準(zhǔn)點，可以作為1:2000水下地形圖測繪控制點。作業(yè)采用的儀器設(shè)備軟件有：法國THALESNavigation公司生產(chǎn)的雙頻RTKZ-MAX接收機2臺套，其中1臺作為岸臺(基準(zhǔn)站)，1臺為船臺(流動站)，HY1600數(shù)字化測深儀1臺，便攜

4、式計算機1臺，中海達海洋導(dǎo)航測量成圖軟件1套和南方CASS6.0成圖軟件1套。3.1 測前的準(zhǔn)備(1) 建立任務(wù)，設(shè)置好坐標(biāo)系、投影、轉(zhuǎn)換參數(shù)及圖定義。(2) 作計劃線。3.2 外業(yè)的數(shù)據(jù)采集( 1)在GPS空制點上架設(shè)岸站，輸入控制點坐標(biāo)。( 2)設(shè)立岸臺后，船臺到附近的控制點進行檢測，以確保岸臺坐標(biāo)和各項參數(shù)輸入正確。檢測結(jié)果符合要求后，方可進行GPSRTK數(shù)據(jù)采集工作。( 3)將GPSR收機、數(shù)字化測深儀和便攜機等連接好后，打開電源。設(shè)置好記錄設(shè)置、定位儀和測深儀接口、接收機數(shù)據(jù)格式、測深儀配置。把GP雙線至探頭的高度填在天線高處。( 4)根據(jù)導(dǎo)航指示，沿計劃線進行水深數(shù)據(jù)采集。3.3

5、數(shù)據(jù)的后處理在數(shù)據(jù)后處理軟件中輸入繪圖水位，將水深文件中的測深儀測得的水深和GPSW程換算成基于繪圖基準(zhǔn)面的水深。然后和定位數(shù)據(jù)一起導(dǎo)入成圖軟件中編輯水下地形圖。3.4 成果檢驗在東江中游航道測量項目中，同時用驗潮方法測量了三段水深。無驗潮方法測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過與之對比,水深差值基本小于0.1m。經(jīng)過與傳統(tǒng)方法的對比,證明無驗潮方法是可行的。4 作業(yè)時應(yīng)該注意的若干問題4.1 有關(guān)岸臺的問題(1)因為RTKft術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RT儂位時要求基準(zhǔn)站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)(偽距觀測值，相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機。所以：選擇地勢較高、較開闊的控制點架設(shè)岸臺，電臺天線

6、要盡量高。電源電量要充足，否則也將影響到作業(yè)距離。(2)RTKW程要保證精度，所以要精確量取天線高，并設(shè)入岸臺中。(3)岸臺中輸入根據(jù)已知點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換出來的WGS-8蟀標(biāo)，輸入已知點高程。4.2 有關(guān)流動站的問題( 1)記錄要限制為RTK固定解。( 2)精確量取天線高(天線至水面的高度)，測深儀吃水改正參考同一水面線。( 3)差分天線要盡可能的高。4.3 有關(guān)繪圖水位的問題東江中游繪圖水位變化較大，每公里約變化0.2m。所以水深數(shù)據(jù)換算時分段處理，內(nèi)插繪圖水位數(shù)據(jù)，保證段與段之間的繪圖水位差值小于0.1m,這樣每個繪圖水位控制的換算范圍約為500m。5無驗潮水下地形測量的優(yōu)劣性與傳統(tǒng)的驗潮法相比

7、，無驗潮水下地形測量具有如下優(yōu)勢：(1)無須驗潮數(shù)據(jù)，減少工作量。驗潮法需要專門的人員測量水位或者到相關(guān)部門獲取測量時段的水位數(shù)據(jù)。無驗潮法只需在采集水深的同時在同一臺電腦上采集GPS三維數(shù)據(jù)，這樣起碼可以減少一個讀水尺的工作人員，還不須建一個或多個驗潮站。(2)每個水位都同步、精確，提高精度。GPS高程數(shù)據(jù)更新速度達10Hz,每個水深點都對應(yīng)精確的水位值，無須內(nèi)插或外推整個區(qū)域的水位。(3) 減少浪涌等引起的誤差。驗潮法測量中由于浪涌影響，探頭上下起伏使得測得的水深有瞬時誤差，在最終的數(shù)據(jù)中無法消除。而無驗潮法是通過GPS天線高程來推算水下高程的，天線與探頭的相對位置固定，無論船怎樣上下波動都不會改變處理后的水下高程。(4) 數(shù)據(jù)處理方便、快捷。由于所有的數(shù)據(jù)都采集到一個文件中，并且存在計算機中，減少獲取和編輯潮位數(shù)據(jù)的時間，即時能進行后處理，編輯水下地形圖或斷面圖。另一方面，相對而言無驗潮水下地形測量的缺點是：必須用RTK型接收機，這種接收機價格相對高一些。利用無驗潮技術(shù)進行水深測量，使得水深測量這項工程變得簡單、方便、快捷、輕松、高效