王金龍

摘 要：水下地形測(cè)量是一項(xiàng)技術(shù)含量高、專業(yè)性強(qiáng)的工作。隨著時(shí)代的發(fā)展，水下地形測(cè)量的應(yīng)用范圍也日益廣泛，在海底探礦、河道整治、港口建設(shè)、城市防洪等多個(gè)領(lǐng)域，都得到了廣泛應(yīng)用。在當(dāng)前的水下地形測(cè)量中， GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得船泊動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度有了很大的提高，精度可達(dá)厘米級(jí)。但是，在實(shí)際進(jìn)行水下測(cè)量作業(yè)的過程中，GPS很容易受各方面因素的影響，導(dǎo)致各種誤差，進(jìn)而影響測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。本文分析了影響水下測(cè)量精準(zhǔn)度的因素，探討了提高水下測(cè)量精準(zhǔn)度的技術(shù)與措施。

關(guān)鍵詞：水下測(cè)量;誤差、精準(zhǔn)度;措施

水下地形測(cè)量是一項(xiàng)技術(shù)含量高、專業(yè)性強(qiáng)的工作。隨著時(shí)代的發(fā)展，水下地形測(cè)量的應(yīng)用范圍也日益廣泛，在海底探礦、河道整治、港口建設(shè)、城市防洪等多個(gè)領(lǐng)域，都得到了廣泛應(yīng)用。在當(dāng)前的水下地形測(cè)量中， GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得船泊動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度有了很大的提高，精度可達(dá)厘米級(jí)。但是，在實(shí)際進(jìn)行水下測(cè)量作業(yè)的過程中，GPS很容易受各方面因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)各種誤差，進(jìn)而影響測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。因此，需要對(duì)這些影響水下測(cè)量精準(zhǔn)度的因素進(jìn)行分析，進(jìn)而采取針對(duì)性的技術(shù)和措施，來有效提高水下測(cè)量的精準(zhǔn)度。

1影響水下測(cè)量精準(zhǔn)度的因素

（1）差分GPS定位誤差。水下地形測(cè)量作業(yè)的過程中，基準(zhǔn)站與移動(dòng)站GPS接收機(jī)之間，它們的誤差具有一定的相關(guān)性，存在公共誤差。要提高水下測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，就要想辦法采取措施降低或消除它們的公共誤差以及衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星軌道誤差、大氣層延遲誤差等。

（2）深度基準(zhǔn)面誤差。深度基準(zhǔn)面可以為船只通行提供便利，也可以降低水面深度計(jì)算的難度。當(dāng)前，我國對(duì)深度基準(zhǔn)面的研究，以深度上的理論基準(zhǔn)面為主，通過精確的水文計(jì)算，得到理論數(shù)值，然后，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，就可明確水面船只航行的保障率。但是，由于我國地域廣闊，不同地區(qū)的氣候、地質(zhì)、水文等因素都不相同，在取得這方面數(shù)值時(shí)，會(huì)因?yàn)樯鲜龆喾N因素的影響，導(dǎo)致最后得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有一定的誤差，進(jìn)而影響理論上深度基準(zhǔn)面的精確性。

（3）系統(tǒng)延時(shí)導(dǎo)致的誤差。根據(jù)DGPS 水深測(cè)繪系統(tǒng)的工作原理可知， 水下地形測(cè)量作業(yè)，在數(shù)據(jù)采集的過程中，由于信號(hào)傳播延時(shí)、計(jì)算機(jī)及附屬設(shè)備響應(yīng)等因素的影響，從信號(hào)發(fā)射出去，到進(jìn)入計(jì)算機(jī)的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲導(dǎo)致的誤差。

（4）觀測(cè)誤差。水下地形測(cè)量傳統(tǒng)的觀測(cè)方式，有人工觀測(cè)、自動(dòng)觀測(cè)兩種方式。但是，這兩種觀測(cè)方法都不完美，都存在一定的缺陷。人工觀測(cè)的缺陷在于，在水尺位置、架設(shè)選擇方面，采用的零點(diǎn)高程聯(lián)測(cè)方式存在問題，觀測(cè)的精確度得不到保證;自動(dòng)觀測(cè)方式的缺陷在于，如果高程控制點(diǎn)距離水邊較遠(yuǎn)，或坡度較大，觀測(cè)的準(zhǔn)確性也無法保證，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)誤差較大。

（5）船舶姿態(tài)變化引起的誤差。進(jìn)行水下地形測(cè)量的載體是測(cè)量船，在測(cè)量的過程中，由于收到海風(fēng)、海浪等因素的影響，測(cè)量船的姿態(tài)容易發(fā)生變化，從而導(dǎo)致平面定位和測(cè)深誤差.船舶縱向搖擺帶來的測(cè)深誤差。船舶姿態(tài)的變化，造成的縱搖或橫搖，對(duì)平面位置有很大的影響，而且，同測(cè)量區(qū)域的水深，也有很大關(guān)系，測(cè)量區(qū)域的水越深，平面定位的誤差越大。

2提高水下測(cè)量精準(zhǔn)度的技術(shù)與措施

（1）消除差分GPS定位誤差。利用基準(zhǔn)站和移動(dòng)站GPS接收機(jī)之間誤差的相關(guān)性，采用差分技術(shù)，對(duì)其公共誤差，進(jìn)行消除、削弱，使移動(dòng)臺(tái)動(dòng)態(tài)定位的精準(zhǔn)度得到提高。在30Km的范圍內(nèi)， DGSP 差分技術(shù)可以基本消除衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星軌道誤差、大氣層延遲等誤差。但是，隨著范圍的加大，這些誤差又會(huì)隨之增大。因此，在30Km的局部范圍內(nèi)，可以采用差分技術(shù)，來提高移動(dòng)臺(tái)定位的精準(zhǔn)度。

（2）提高測(cè)深精度。波束角對(duì)測(cè)深誤差的影響，之前是靠人工來進(jìn)行判讀，誤差較大?，F(xiàn)在基本都是模擬海底特征，用數(shù)字模型的辦法，來對(duì)其進(jìn)行修正。潮位水尺零點(diǎn)的測(cè)定誤差改正，可采取提高水準(zhǔn)點(diǎn)精度，以及觀測(cè)精度的辦法。潮位觀測(cè)誤差改正，應(yīng)減少人工觀測(cè)，盡量采用先進(jìn)的方法，例如可采用連續(xù)記錄式潮位傳感器式水位計(jì)，來代替人工觀測(cè)，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

（3）提升水下測(cè)量的實(shí)時(shí)性。水下測(cè)量的實(shí)時(shí)性，是指在進(jìn)行水下測(cè)量作業(yè)時(shí)，快速、及時(shí)訪問相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問，這具有重要的作用。目前，基于TCP-COM技術(shù)，水下測(cè)量作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)PTK遠(yuǎn)程作業(yè)，只需要應(yīng)用服務(wù)器端，即可獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。為了提升水下測(cè)量的實(shí)時(shí)性，測(cè)量工作人員要強(qiáng)化無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等的信號(hào)管理，保證網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)、不中斷，以保障相關(guān)的數(shù)據(jù)。可以及時(shí)的獲取到，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、可靠度。

（4）控制觀測(cè)誤差。為提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的精確性，可采用岸上觀測(cè)、水上地形觀測(cè)結(jié)合起來的辦法。在基準(zhǔn)站的差分信號(hào)輻射區(qū)域內(nèi)，GPS接收設(shè)備初始化以后，可得到RTK的工作狀態(tài)，然后，將RTK工作的模式，應(yīng)用在控制點(diǎn)的設(shè)置上，GPS的定位可以快速、容易的實(shí)現(xiàn)，定位的精確度，也可以得到保障。當(dāng)前，對(duì)于雙頻GPS接收設(shè)備，只要可以實(shí)現(xiàn)RTK工作模式，就可確保定位的精確度。水上觀測(cè)和岸上控制點(diǎn)的布設(shè)，兩者可以完全實(shí)現(xiàn)觀測(cè)的同步化和一致性，這樣就可以充分確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的精確無誤。

（5）船姿對(duì)平面定位精度，有很大的影響，因此，進(jìn)行水下測(cè)量作業(yè)，應(yīng)選擇風(fēng)平浪靜的時(shí)候進(jìn)行，盡量避開風(fēng)吹浪涌的時(shí)間，可以選擇同步記錄系統(tǒng)，對(duì)測(cè)量船航行時(shí)姿態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的同步記錄。通過建立模型，對(duì)所測(cè)量的深度、平面位置軌跡等，進(jìn)行修正。還可以采用USBL超短基線水下定位系統(tǒng)、DGPS、電羅經(jīng)等，將水上定位設(shè)備進(jìn)行組合應(yīng)用的方法，消除因作業(yè)船頻繁變向、潮流的流向、流速、潮時(shí)等因素對(duì)水下設(shè)備位置測(cè)量精度的影響，使得水下測(cè)量與實(shí)際位置相對(duì)應(yīng)，消除信息錯(cuò)位，提高水下測(cè)量、定位的精準(zhǔn)度，同時(shí)，可為鉆井平臺(tái)對(duì)接作業(yè)，提供可靠度、準(zhǔn)確度高的海底管纜等的精確定位，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

綜上所述，對(duì)于影響水下測(cè)量精準(zhǔn)度的因素，測(cè)量人員要根據(jù)影響精準(zhǔn)度的誤差來源、種類等，采用先進(jìn)、專業(yè)的測(cè)量技術(shù)和方法，根據(jù)各種誤差的具體情況，采取針對(duì)性的降低或消除的措施，以降低各種誤差對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度的影響，保證水下測(cè)量的測(cè)深、定位精度，提高水下地形測(cè)量作業(yè)的可靠性，為其在國家建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 聶國富.淺議提高水下地形測(cè)量精度的解決方案[J].西部探礦工程，2018年05期

[2] 侯璐.測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2019年22期

[3] 劉鵬.分析現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用與改進(jìn)措施[J].城市地理，2017年20期

[4] 程新春.GPS-RTK技術(shù)在水下地形測(cè)量中的應(yīng)用觀察[J].科技創(chuàng)新和應(yīng)用，2016年27期