馮銀銀 呂振波 李凡 陳丙見
摘要:近年來,隨著海洋資源開發(fā)力度的加大,對海洋測繪有了更高要求。海洋測繪在我國軍事、經濟等發(fā)展中發(fā)揮著重要作用,在科學技術日益進步的今天,諸多先進設備和技術應用到海洋測繪中,而GPS技術作為其中的一種,其應用最為廣泛,特別是在海洋深度、定位等方面擁有不可替代的作用。本文首先闡述海洋測繪基本概況,然后系統(tǒng)探討GPS技術在現代海洋測繪中的具體應用情況。
關鍵詞:海洋測繪;GPS應用
前言
海洋測繪是現代測繪領域中的一部分,不管在科研、經濟,還是國防建設方面,都發(fā)揮著重要的作用。如今,現代通信技術、計算機信息技術及衛(wèi)星技術的迅速發(fā)展和廣泛應用,逐步進入以數字化測量為主、計算機技術為基礎,3S技術為代表的現代海洋測繪階段。由此可見,GPS技術在測量控制、海洋地形及定位中的應用也就越來越廣泛。
1.海洋測繪基本概況
所謂海洋測繪,就是根據海洋底層的物理場性質、變化特征進行測量,按照不同的比例繪制成海圖及專題性海圖,這是一項關于海洋水體及海底測量和海圖測繪的工作。具體講,有海道、海洋地、海底地形等測量和海底地形圖、航行圖及各類專題圖的編制。
在測繪過程中,由于海洋水體豐富,給測量工作帶來一定的難度,因此需要借助專業(yè)海洋考察船及專門測量設備、儀器開展連續(xù)性觀測,通常是一船多用,實行系統(tǒng)全面性考察。最為基礎的測量形式有兩種:一是路線測量,也就是剖面測量,主要為了了解和掌握海洋地質構造及物理場特征;二是面積測量,根據測繪任務規(guī)定的比例要求,布設合理距離的測量網絡。而在現代海洋測繪中,是以GPS技術及無線電定位技術為主。
2.現代海洋中GPS技術的應用分析
2.1關于GPS技術
GPS也稱全球定位系統(tǒng),其組成部分包括空間衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)及用戶終端設備,是一種具有全球性、全天候及高精度等特點的導航定位系統(tǒng)。該技術可迅速、高效、準確地為用戶提供系統(tǒng)精確的點線面三維坐標及有關信息,在社會生產生活和科技發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。
2.2在海上定位中的應用
海上定位是現代海洋測繪中的一項基礎內容,是在海上準確定位船舶位置,給艦船航行提高導航,其工作主要有海面定位及水下定位。近年來,RBN/DGPS技術在我國沿海測繪中逐步應用開來,該系統(tǒng)可在300km內可進行偏差在5m以下精準定位,可滿足當前沿海測量的大比例繪圖導航及定位要求。而對于距離相對大的海域測繪,因海洋相關工作存在特殊性,測量監(jiān)控點的固定難度大,常規(guī)性大地測量技術及GPS靜態(tài)定位技術很難滿足其需求,而使用常規(guī)DGPS定位技術因隨流動站和差分主站的距離擴大而導致定位精準度降低,作用面也受限,局限了該技術的應用。GPS-PPK技術則可彌補這些不足,可滿足高精度測量要求,且在實際應用中不需要進行數據實時通訊。通常在海洋測繪中要充分考慮到經費、測量精確度及導航要求等各種因素,把RBN/DGPS技術和GPS-PPK技術的優(yōu)勢充分結合起來制定測繪技術方案。
2.3海洋水深測量中的應用
如今,在我國海洋水深測量工作中大多數是應用多波束水深測量系統(tǒng)。和以往的單波束測量系統(tǒng)相比,前者可根據水源深度差異直接獲得深度信息,此外還可在垂直向開展測量,而這些都是后者無法滿足的。
海洋水深測量,就是通過測量船配置的測量系統(tǒng)對海洋水深進行測量獲得相關數據,該系統(tǒng)主要由專門水深測量軟件、計算機、GPS接收器、多波束測量儀組成。海洋水深測繪流程主要是:(1)準備工作。一是進行GPS-RTK基準站架設時,需把其設在需測量區(qū)的中心位置,且要處于周邊地勢較高無明顯遮擋物為主。二是以北54或西安80坐標作為基準換算坐標。三是根據已測數據重新加密處理,進而重設原有測量面,這就需要測量水深作業(yè)開展初步布設。(2)進行數據收集時,通過對數據參數的正確性進行檢查,以免其有誤導致基站定位出錯,在測深設備正常連接后,需對相關測量儀、更正天線偏差、接受器數據格式、定位儀接口等進行全面校準,并在檢查確認正常后才可開展測量工作。(3)在數據處理時,應用專業(yè)軟件對獲得的海洋水深數據實施有效處理,以得出海洋測繪專業(yè)、系統(tǒng)的數據分析報告,并以文檔方式妥善保存。
2.4海洋水下地形測量應用
海道測量是海洋水下地形測量的基礎,海底測量主要是明確海底點三維或平面坐標,而水下地形測量還需通過水聲儀器來進行水深測量。海上航運、海上石油作業(yè)、海底電纜工程以及漁業(yè)開發(fā)、礦產資源勘探等工作均需要應用到水下地形圖。CPS技術在海洋水下地形測量中的應用,能迅速、準確地測定水聲儀所在位置,對比例尺相對大的測圖,可通過差分GSP技術開展相對定位。在實際操作中,要把GPS接收器和水聲儀器結合起來,前者實現定位測量,后者開展水深測量,再通過電子記錄設備、應用計算機、繪圖儀等構成海洋水下地形測繪自動化系統(tǒng),實現斷面圖、水下地形模型等相關測繪。
2.5海洋測繪中GP5應用中的誤差分析
當應用無驗潮法進行海洋測繪時,因波浪影響、船體擺動、RTK高程有效性、采樣速率等因素的存在都會對測量數據造成一定的影響,同時還存在較大的誤差。因此,通過采取一定的方法對此進行糾正,以確保測量數據的準確度,而對于因船體擺動而出現的誤差,可應用電磁式姿態(tài)儀對船姿態(tài)糾正,此種糾正主要是針對位置、高程等方面。同時,姿態(tài)儀也可對船行駛中橫、縱向予以調整,兩者均需要專用軟件來分析控制。另外,相對船體動態(tài)吃水數據來說,可以根據其靜態(tài)吃水及探測船自重下沉、顛簸幅度總和選取平均數值進行更正,以減少測繪過程中誤差的發(fā)生。
3.結論
總而言之,海洋測繪是發(fā)現、探索及開發(fā)海洋的最為重要的一個工作,GPS技術在其測繪過程中擁有著不可替代的作用。為了進一步提高海洋測繪的精確性和有效性,應不斷地對GPS技術在海洋測繪應用進行深入研究。