劉一鋒

廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 510000

摘要：測(cè)繪是測(cè)量中的新型技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠提高測(cè)量質(zhì)量和測(cè)量進(jìn)度。本文就GPS海洋測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，針對(duì)該技術(shù)方面存在的薄弱點(diǎn)和相關(guān)問題深入探究，從而提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：GPS；海洋測(cè)繪；水深測(cè)量

一、海洋測(cè)繪技術(shù)的概述

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的代表是3S技術(shù)，即所謂的GPS、GIS和RS技術(shù)，全稱為全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)。其中全球定位系統(tǒng)主要是為用戶提供的一種定位三維速度和三維標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，這種技術(shù)自從誕生之后應(yīng)用較為廣泛，無論是在陸地還是航空海洋領(lǐng)域都有應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源的測(cè)繪測(cè)量技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)編程的方式能夠分析工程整體空間。遙感技術(shù)是一種專業(yè)化的測(cè)繪技術(shù)，其本身是一種傳感手段，主要利用幾何形態(tài)和相關(guān)的物理特性對(duì)位置信息進(jìn)行分析，這種技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的物體識(shí)別，對(duì)工程測(cè)量有非常重要的意義。海洋測(cè)繪作為測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要分支，在科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)等方面，起著重要的作用。隨著衛(wèi)星技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的發(fā)展. 可以說現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就，導(dǎo)致海洋測(cè)繪經(jīng)歷了一次跨時(shí)代的轉(zhuǎn)變。突破了傳統(tǒng)海洋測(cè)繪的時(shí)空局限，進(jìn)入以數(shù)字式測(cè)量為主體、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐、以3S技術(shù)為代表的現(xiàn)代海洋測(cè)繪的新階段。GPS 技術(shù)已成為控制測(cè)量、海岸地形測(cè)量和海上定位不可缺少的手段。GPS衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)的問世更為海洋測(cè)繪開創(chuàng)了高新技術(shù)新途徑. 本文擬就GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單分析。

二、GPS在海洋測(cè)繪的精密定位中的應(yīng)用方法

目前，以中國(guó)沿海范圍內(nèi)為區(qū)域的無線電指向標(biāo)一差分全球定位系統(tǒng)（RBN/DGPS）已經(jīng)投入使用。此系統(tǒng)的有效工作距離可以達(dá)到300公里，定位的精確程度可以保持在5米之內(nèi)，很大程度上滿足了沿岸海道的測(cè)量大比例尺繪圖過程中導(dǎo)航與定位的要求。但對(duì)于要求高精度測(cè)量的區(qū)域而言，此系統(tǒng)依舊無法滿足水位更正方式的需求。而對(duì)GPS-PPK技術(shù)而言，此項(xiàng)技術(shù)在測(cè)量時(shí)具有很高的精密程度，而且在使用過程中數(shù)據(jù)鏈可以不用進(jìn)行實(shí)時(shí)的通訊。結(jié)合在海洋測(cè)量規(guī)范的要求，在綜合對(duì)設(shè)備運(yùn)行的成本、測(cè)量高精度的要求、導(dǎo)航實(shí)時(shí)性的需求等許多實(shí)際問題考慮的前提下，進(jìn)行精密海洋測(cè)繪中的定位工作需要結(jié)合RBN/DGPS和GPS-PPK技術(shù)，使用將兩者相互結(jié)合的技術(shù)方案。其主要工作流程是，首先經(jīng)RBN/DGPS系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)的定位導(dǎo)航進(jìn)行系統(tǒng)支持，提供誤差在3米之內(nèi)的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)，之后再由雙頻載波對(duì)其載波的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并觀測(cè)所記錄的相位的部分測(cè)量。

三、GPS在海洋測(cè)繪的水深測(cè)量中的應(yīng)用方法

1、當(dāng)前所使用的測(cè)量系統(tǒng)

眼下，最常使用的水深測(cè)量工作方式是使用多波束的水深測(cè)量系統(tǒng)。與曾經(jīng)所使用的單波束系統(tǒng)的測(cè)量工作相比，這種方法所收集到的數(shù)據(jù)樣本能夠依據(jù)不同的水源深度直接獲得，而且能夠垂直于航道的方向之上。因此，使用多波束的水深測(cè)量系統(tǒng)能夠快速、精確地對(duì)相對(duì)寬度范圍中的兩側(cè)多點(diǎn)的水源深度進(jìn)行測(cè)量，明確清楚地探測(cè)海底的地形地貌。在進(jìn)行測(cè)量的過程之中，通過利用多波束的水深測(cè)量系統(tǒng)和使用GPS系統(tǒng)的定位對(duì)某點(diǎn)的水深進(jìn)行測(cè)定，就可以快速對(duì)海底的地貌地形進(jìn)行測(cè)量和繪制。

2、水深測(cè)量工作中的基本步驟與方法

水深測(cè)量工作主要是指通過承載測(cè)量船與作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)進(jìn)而獲得水深數(shù)據(jù)的工作過程，其工作系統(tǒng)主要由專業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)、GPS接受裝置、數(shù)字探測(cè)儀等設(shè)備組成。工作流程可以分為測(cè)量前的準(zhǔn)備工作、外業(yè)數(shù)據(jù)的收集工作、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理工作、測(cè)量成果的輸出工作等幾個(gè)步驟。（1）測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行水深測(cè)量的前期準(zhǔn)備工作時(shí)需要注意一下幾個(gè)方面：第一，對(duì)GPS-RTK基準(zhǔn)站進(jìn)行架設(shè)時(shí)，其位置應(yīng)選擇在測(cè)量范圍內(nèi)的中心區(qū)域，要求處于視野開闊切地勢(shì)較高的位置；第二，借助已知測(cè)量區(qū)域內(nèi)的兩處WGS84坐標(biāo)與北京54或西安80坐標(biāo)，計(jì)算出所需要轉(zhuǎn)換的參數(shù)第三，使用加密方法對(duì)已有的測(cè)量斷面進(jìn)行重新設(shè)置，初步布設(shè)水深測(cè)量的作業(yè)線嘲。（2）外業(yè)數(shù)據(jù)的收集工作。在進(jìn)行此項(xiàng)工作是要注意一下幾點(diǎn)：第一，要排除如參數(shù)錯(cuò)誤等能夠引起基準(zhǔn)站進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算出現(xiàn)誤差的因素，對(duì)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)；第二，對(duì)測(cè)量深度系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行連接，完成測(cè)量?jī)x器與更正天線的偏差、接受裝置的數(shù)據(jù)格式、定位儀的接口和測(cè)深儀配置等校準(zhǔn)和連接工作，之后才可開始進(jìn)行測(cè)量工作。（3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理工作。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理工作主要是指通過相應(yīng)的處理軟件對(duì)所收集到水源深度的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而形成詳細(xì)的水深分析的統(tǒng)計(jì)報(bào)告、水深圖等測(cè)量的實(shí)際成果，并將其進(jìn)行輸出形成文檔。

3、GPS-RTK在水深定位中的應(yīng)用

由于GP 技術(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)定主要是使按照當(dāng)前所提供或要求的坐標(biāo)系來進(jìn)行的，在使用此技術(shù)進(jìn)行水深定位的測(cè)量過程中，首，之后才能夠?qū)⒏髯鴺?biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。所以這就要求在進(jìn)行水深定位的工作中，在架設(shè)基站時(shí)要選擇在地勢(shì)高的房頂或山頂ZJ=，通過各個(gè)移動(dòng)站對(duì)已知坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量之后，使用相應(yīng)軟件對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行求解轉(zhuǎn)換，進(jìn)而得出測(cè)量區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)系數(shù)。

四、海洋測(cè)繪工作中水深測(cè)量的精確度分析及誤差來源判斷

在使用無驗(yàn)潮的方法進(jìn)行水深測(cè)量的工作時(shí)，鑒于船體搖擺、RTK的高程可靠性、采樣速率、同步時(shí)差等不確定因素會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果精確度產(chǎn)生很大程度上的影響，由于這些因素所產(chǎn)生的誤差會(huì)比RTK定位所產(chǎn)生的誤差數(shù)值高出不少，因此對(duì)提高無驗(yàn)潮方法進(jìn)行水深測(cè)量的精度產(chǎn)生了很大程度上的制約與影響。對(duì)于船體的動(dòng)態(tài)吃水與搖擺姿態(tài)的更正而言，可以通過使用電磁式的姿態(tài)儀對(duì)船的姿態(tài)進(jìn)行修正，其中包括位置修正與高程修正。船在行駛的過程在其橫擺、縱擺和航向等具體的參數(shù)都能夠借由姿態(tài)儀進(jìn)行輸出，同樣依靠其測(cè)量的專屬軟件進(jìn)行對(duì)此類參數(shù)進(jìn)行修正。另外，對(duì)于船體動(dòng)態(tài)的吃水?dāng)?shù)據(jù)而言，在進(jìn)行更正時(shí)可以依據(jù)其靜態(tài)吃水和探測(cè)船的自重下沉以及顛簸程度的總和取平均值，進(jìn)而以滿足探測(cè)時(shí)的誤差修正。

五、結(jié)語

在海洋測(cè)繪的精密定位及水深測(cè)量的工作過程中，GPS技術(shù)以其極高的應(yīng)用價(jià)值和巨大的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該得到大范圍的推廣和利用，特別是對(duì)內(nèi)陸的水域與近海海洋的測(cè)量工作而言有著更為寬廣的發(fā)展與應(yīng)用前景。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和完善，使得測(cè)量在數(shù)據(jù)采集和標(biāo)準(zhǔn)化管理方面越來越規(guī)范，測(cè)量的自動(dòng)化程度也逐漸提高，測(cè)量數(shù)據(jù)管理更加科學(xué)化。在現(xiàn)代的測(cè)量過程中對(duì)于全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的使用更加廣泛，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)量，促進(jìn)了海洋測(cè)量水平的提高，為實(shí)現(xiàn)科學(xué)化測(cè)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，為海洋測(cè)量的信息化走向提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

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