【摘 要】RTK-GPS無(wú)驗(yàn)潮技術(shù)是進(jìn)行水深測(cè)量的主要技術(shù)，從而使得水深測(cè)量變得簡(jiǎn)單、輕松、方便、高效、快捷、經(jīng)濟(jì)等，所以這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。這篇文章結(jié)合了本人多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，論述無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量的過(guò)程中影響測(cè)量精度的幾種因素，并且提出了相應(yīng)的控制方法。

【關(guān)鍵詞】RTK技術(shù)；影響因素；控制方法；測(cè)深儀

1. 引言

由于目前很多沿海地區(qū)或靠水經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分的迅速，引發(fā)了人們對(duì)水資源探索的熱情和需要，關(guān)于水下地形的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，水深測(cè)量的精度是我們當(dāng)下討論的一個(gè)重要問(wèn)題?，F(xiàn)在水深測(cè)量大多采用RTK無(wú)驗(yàn)潮技術(shù)，這種技術(shù)雖然工作效率和精準(zhǔn)度上有了明顯提高，但是想要得到十分精確地測(cè)量結(jié)果還需要控制很多不利的因素。水深測(cè)量的精確度主要是由測(cè)量點(diǎn)的水深測(cè)量精度和定位精度所決定的，而這精準(zhǔn)度必須要能夠滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和特定測(cè)量項(xiàng)目的精確度的一系列要求。

2. 無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深工作原理

現(xiàn)在港口工程的測(cè)量圖的圖載水深都是對(duì)于同一個(gè)深度基準(zhǔn)面而言，我國(guó)一些海域測(cè)深普遍采用的是當(dāng)?shù)乩碚撋系淖畹统泵鏋闇y(cè)量的深度基準(zhǔn)面。常規(guī)驗(yàn)潮測(cè)量深度時(shí)，實(shí)際測(cè)量水的深度要減去測(cè)量基準(zhǔn)面以上的測(cè)量深度，這又叫做水位改正，所以測(cè)量水的深度時(shí)都要進(jìn)行驗(yàn)潮過(guò)程。無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)由RTK結(jié)合測(cè)深儀合作工作。而RTK是通過(guò)載波相位差分技術(shù)來(lái)獲取三維的坐標(biāo)X，Y和H，而且精確度可以達(dá)到厘米級(jí)別。RTK技術(shù)不僅定位精確度高能夠有效得保證更大比例尺得測(cè)圖的精度以外，而且測(cè)得的第三維坐標(biāo)的精確度也能夠達(dá)到厘米級(jí)別，厘米級(jí)別完全能夠滿足港口水深測(cè)量的現(xiàn)實(shí)需求。而RTK定位天線中心高程h是從水下深度基準(zhǔn)面起算的相應(yīng)高程，其通過(guò)對(duì)已知高程的控制點(diǎn)上進(jìn)行比測(cè)來(lái)求得轉(zhuǎn)換參數(shù)換算后的高程。RTK測(cè)深儀是通過(guò)對(duì)換能器探頭上加載的脈沖聲波信號(hào)來(lái)測(cè)量換能器到海底得深度，再通過(guò)運(yùn)用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)得到測(cè)量點(diǎn)海底的水深。RTK技術(shù)的工作原理如下圖所示，把RTK天線直接安裝到測(cè)深儀換能器的桿頂上面，并且保持天線的中心和換能器桿在一條垂直線上。RTK天線的中心到測(cè)深儀換能器的底部的垂直距離設(shè)為h1，而測(cè)深儀換能器的底部到海底的垂直距離設(shè)為h2，從而得到P點(diǎn)得高程H = h-h1-h2 。在水的深度測(cè)量得到的高程的負(fù)數(shù)通常被稱為水深。

RTK技術(shù)的工作原理圖

但是在實(shí)際測(cè)量水深度操作中，諸多的因素會(huì)制約著測(cè)深的精確度，那么我們應(yīng)該如何的去盡量的避免這些不利的因素和如何對(duì)這些不利因素來(lái)進(jìn)行控制成為了本文探討的主要問(wèn)題。本文結(jié)合了RTK技術(shù)的工作原理和現(xiàn)實(shí)工程的實(shí)踐來(lái)探討RTK技術(shù)中影響測(cè)量精確度的幾個(gè)主要問(wèn)題并提出了一些控制的方法。

3. 影響測(cè)量精確度的因素和控制方法

3.1基準(zhǔn)臺(tái)和船臺(tái)天線

基準(zhǔn)站架設(shè)定基準(zhǔn)臺(tái)的位置以及基準(zhǔn)臺(tái)和船臺(tái)天線的設(shè)置等一系列因素都有可能影響到定位的精確度，如果基準(zhǔn)臺(tái)和船臺(tái)天線設(shè)置出了問(wèn)題或其擺放位置不好，其接受衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)偏差，應(yīng)此很有可能影響到水深測(cè)量的精準(zhǔn)度。因此基準(zhǔn)臺(tái)的設(shè)定必須要求通視非常良好，其周?chē)曇伴_(kāi)闊有條件時(shí)應(yīng)該把其盡量設(shè)在高的建筑物上面，而且視場(chǎng)障礙物的仰角不應(yīng)該大于10°，從而便于更加有效的接受到衛(wèi)星傳來(lái)的有效數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行更加有效的計(jì)算，為流動(dòng)站能夠接受到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)打下良好的基礎(chǔ)，提高定位測(cè)量的精準(zhǔn)度?；鶞?zhǔn)臺(tái)應(yīng)該避開(kāi)強(qiáng)磁或者強(qiáng)電信號(hào)的干擾，其到變電站、高壓線、無(wú)線電信號(hào)發(fā)射等設(shè)備的距離應(yīng)該大于100米，否則很有可能影響到衛(wèi)星發(fā)布的數(shù)據(jù)輸入基站或者影響到流動(dòng)站接收到基站傳出測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

3.2換能器桿的安裝

因?yàn)閾Q能器桿連接換能器和RTK天線，換能器桿如果安裝的不垂直，形成的偏角將會(huì)導(dǎo)致測(cè)深儀測(cè)量的水的深度值具有系統(tǒng)性的誤差，同時(shí)，由于RTK天線不完全垂直而使RTK測(cè)量的高程比實(shí)際值小，也產(chǎn)生了系統(tǒng)性的誤差。

而且根據(jù)理論知識(shí)的計(jì)算，我們可以得到由于換能器的安裝不完全垂直而形成的偏角越大，測(cè)量的理論水深就會(huì)越深，則測(cè)量水的深度值比實(shí)際值大，水深偏差就會(huì)越大。所以測(cè)深應(yīng)該在風(fēng)浪較小的天氣下進(jìn)行工作，而且測(cè)深時(shí)應(yīng)時(shí)刻的注意換能器桿的安裝設(shè)置，保證其垂直方向且保障安裝的固定，必要時(shí)也應(yīng)安裝固定架。同時(shí)，測(cè)量水深時(shí)一般要避免行船的方向與海浪的方向保持垂直，測(cè)線盡量的布置與海浪的方向保持一致，從而可以減小受到傾斜帶來(lái)的不利影響。

3.3 RTK高程的可靠性

現(xiàn)在RTK高程用于測(cè)量水的深度，這一技術(shù)的可信度是人們倍受關(guān)注的問(wèn)題。而無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)所受 RTK作用距離影響非常的大，它的作用距離越遠(yuǎn) ，RTK測(cè)量的高程精度就會(huì)越低，從而間接的導(dǎo)致了測(cè)量水深的精確度越低。但是，伴隨著 RTK的使用年限的不斷延長(zhǎng) ，而電子元件的老化衰減較快 ，這樣其作業(yè)的距離以及精準(zhǔn)度也隨之變低 ，由于同一臺(tái)儀器在不同時(shí)間內(nèi)的定位的精準(zhǔn)度的變化也會(huì)很大，所以要定期對(duì) RTK進(jìn)行檢查。在儀器作業(yè)之前可以使用RTK測(cè)量所得的水位和人工觀測(cè)的所得的水位進(jìn)行比較。人工也可以使用另外一臺(tái)流動(dòng)站測(cè)量而得到水位的高程與測(cè)深儀上面顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，但測(cè)深儀的水深數(shù)據(jù)的校正是通過(guò)拋水砣測(cè)量水的深度進(jìn)行比對(duì)和改正的。

3.4測(cè)深儀安裝的控制方法

測(cè)深儀是通過(guò)換能器以聲波的形式來(lái)進(jìn)行發(fā)射和接收的，從而通過(guò)一定量的計(jì)算得出水的深度，那么測(cè)深儀安裝的過(guò)程中就必須要求我們能夠更多的考慮怎樣盡量的減少影響水深測(cè)量的精準(zhǔn)度的不利因素，從而達(dá)到提高水深測(cè)量精度的目的。首先安裝的位置必須要求外界的雜聲干擾很少，要足夠的遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)、排水管和排氣管，避免這些東西工作時(shí)產(chǎn)生的雜聲干擾，同時(shí)也要避免測(cè)船在行駛時(shí)換能器的底部出現(xiàn)氣泡。其次要求換能器安裝在離船艙遠(yuǎn)的地方，同時(shí)又要遠(yuǎn)在吃水線的下方，但不能低于船的底部。為了能夠使換能器安裝的非常牢固，最好使換能器的前后兩側(cè)用繩索拉緊固定住，如果無(wú)法安裝有困難的時(shí)候，可適當(dāng)?shù)南蚯耙苿?dòng)，但千萬(wàn)不能后移。要時(shí)刻的注意不能移至船艙的部位。換能器安裝時(shí)應(yīng)使其長(zhǎng)的一邊與船軸線的方向保持一致，測(cè)深儀的主機(jī)應(yīng)該安裝在便于操作有利于聯(lián)系駕駛員的地方，這樣便于指揮。電源的電纜線不能過(guò)長(zhǎng)，要盡量的簡(jiǎn)短，而且盡量的遠(yuǎn)離機(jī)艙，以避免受到機(jī)器強(qiáng)烈震動(dòng)和電磁信號(hào)的干擾。最后換能器的安裝是準(zhǔn)確和可靠進(jìn)行水的深度測(cè)量的重要環(huán)節(jié)，出現(xiàn)的誤差也可以在深度改正的過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)記錄紙零線的位置進(jìn)行消除誤差，具體的情況還要根據(jù)航速、流速和測(cè)量吃水大小來(lái)決定。流速大而且航速快時(shí)，入水可以深一些，反之，換能器入水時(shí)就要適當(dāng)?shù)臏\一些。

3.5其它的影響因素

為了很好的保證水深測(cè)量時(shí)的精度，在RTK無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量當(dāng)中除了要注意和控制以上影響的因素外，測(cè)深儀本身系統(tǒng)誤差的修正、聲速改正、船速改正、海水的鹽咸度、渾濁度等因素都要進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的處理，從而避免誤差的不斷累計(jì)。通過(guò)各種有效的對(duì)策和方法來(lái)降避免各種因素帶來(lái)的不必要影響，往往是我們最容易忽視的細(xì)節(jié)，也正是通常我們認(rèn)為最不會(huì)出現(xiàn)的誤差，結(jié)果卻導(dǎo)致了誤差累計(jì)大的超出了規(guī)范的要求。反之，如果我們注重這些細(xì)節(jié)，這樣對(duì)工程的施工過(guò)程中的原有的地形、水深測(cè)量就能更加準(zhǔn)確的落實(shí)到測(cè)量數(shù)據(jù)上，為各工序能夠順利的銜接打下很好的基礎(chǔ)，提高了工作的質(zhì)量和工作的效率。

4. 總結(jié)

目前沿海港口碼頭經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展，水運(yùn)工程的水深測(cè)量過(guò)程中新儀器的使用必將會(huì)大大的提高測(cè)深工作的效率，RTK無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)雖然已經(jīng)逐步的被廣泛的使用，但是如果想要得到更加精確的水深測(cè)量圖的結(jié)果，還需要考慮很多不利因素的影響，只有有效的控制了每一項(xiàng)影響精度的不利因素，最終成果的質(zhì)量才能夠得到有效的保障。

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