GPS-RTK在海洋测量中的应用研究

GPS-RTK在海洋测量中的应用研究

杨晓彬

广东省汕头市海域使用动态监管中心

摘要：在进行常规性海洋地形测量时，需要使用到GPS技术来获取相关的平面坐标，然后使用测深仪器来取得海洋的深度数据。但是目前这种技术已经不能满足海洋水上测量的工作要求，RTK技术的出现，带动了GPS技术的创新发展，改变了传统的海洋测量技术应用。本文分析了目前对水下地形测量产生影响的重要因素，分析了GPS-RTK的特点，重点研究了GPS-RTK在海洋测量中的应用。

关键词：GPS-RTK；海洋测量；技术应用

近些年来我国的各大航道建设发展迅速，航海工程的建设也在不断的发展，从航道测绘工作也逐渐开始发展成为沿海测绘工作。沿海地区的水下地形测量条件比较复杂，跟河流航道的地形测量不一样，因此需要提升测量技术的创新。RTK技术的出现能够让GPS实现无验潮方式，通过分析相关的常规测量工作，来完成海洋测量工作。

一、常规水下地形测量出现误差情况分析

1.深度测量观测误差

导致出现深度测量观测误差主要是由于测深仪器自身的固定误差，一般普通的测深仪器，标准的精度为20米深度以内是20厘米，二十米深度以上的是0.1H，但是随着电子技术的发展，提升了测深仪器的误差指数，改善了误差几率。如果测深仪器换能器动态吃水，同样容易造成深度测量观测的误差。其中海水的波浪对于数据的人工读数影响非常大，如果是在风平浪静的状态下，则会相对减少读数的误差。测量的船只运行的越快，那么船下沉量就会增大，吃水量也变大，因此在测量过程中，需要调整好船只运行速度，配合测量工作的进行。海水波浪会让船只上下浮动，这个情况同样会影响持水量的变化。

在不同的深度和水质差异下，海水的传播速度也是不同的，测深仪器的设计深度只能调整为一个声速。再加上海水测量环境比较复杂，很难能够立刻调整为一个合适的声速，无形中造成了测量观测的误差。在测量过程中要尽量选择能够符合当地环境要求的测量仪器，

2.潮汐观测误差

在进行常规的水深测量工作中，一般都是人工的方式在需要测量的区域附近进行潮汐观测。很多人认为潮汐分带的潮位值是一样的，其实并非是相同的，尤其是在跨带区域范围当中，存在的误差更大。由于验潮站点取得的潮位指的是验潮站周围的海面平均值，不管是这个区域的水流情况还是波浪情况都没有规律性，因此这一段时间的潮位是有一定差距的。

3.定位误差

定位误差指的是由于定位设备自身的误差导致的测量工作出现误差。常规测量的定位系统DGPS的定位误差包含有GPS接受天线多路径效应导致的误差、微型机和强度导致的误差还有电离层影响导致的误差等。现在的DGPS接收器精度一般是在3米以内，高强度甚至能够达到亚米级的几十厘米。水下地形的变化对于定位精度影响比较大。

二、GPS-RTK技术特点

首先GPS-RTK的平面定位精度已经达到了目前的10mm+1ppm，同时高程精度已经达到了它的两倍，也就是10mm+2ppm，能够有效达到四等以及四等以下的控制测量精度要求。GPS-RTK技术特点是成果可靠性非常高，在15千米以内能够达到99.99%的测量精度。GPS-RTK的作业范围也同样有了扩大，在城市地区当中，能够满足15KM以内的测量，在广阔的海面上则能够达到20KM的测量工作要求。同以往的GPS技术相比较来说现在的GPS-RTK操作界面都属于中文界面，同时操作起来非常的简单，十分容易学习和上手。在使用过程中，除了遇到特殊情况一下，例如说太阳黑子影响等因素，可以全天候的使用GPS-RTK技术。

三、GPS-RTK在海洋测量中的应用

1.求取测区七参数

首先使用以后具备了GPS静态数据点，然后在需要测量的现场，输入三个以上控制点的坐标，在点上采集WGS84的坐标，然后求去除控制点范围之内的参数转换。模拟反算然后能够根据当地的高程异常值和水准高求去除假定大地坐标点的水准高度，从而能够求取出七参数。

2.设定出GPS-RTK基准站

想要设定出GPS-RTK基准站点，首先需要选择一个周围没有遮挡物的开阔地方，能够尽可能的接收到更多的GPS卫星信息。站点的地址选择一定要远离高压线、发射源还有水面，要尽可能的减少能够产生电磁波干扰还有多路径效应的场所和区域。选择GPS-RTK基准站点需要尽可能的选择地势高的位置，因为GPS-RTK计转站在地势较高的位置上能够增加自身无线电的发射距离。在实际的试验中表明，处于合适的地理位置上GPS-RTK作用的距离能够达到二十公里以上。

3.设置GPS-RTK移动站

在海面船上建立移动台，要把GPS接收天线直接安装在测深仪换能杆上，能够减少或者是免除GPS跟测深仪的定位中心偏差，并且能够正确的渠道GPS接收天线中心一直到探测深仪器换能器中心的固定距离。设置流动站时电台的频率需要跟参考站频率相同，要把输出格式设定成为GGA数据格式。

4.测量软件设置

在进行海洋测量工作时，一般使用的测深软件是南方自由行，能够选择输入高程异常改正模式，自由转换坐标，能够在设置测量参数中直接输入GPS-RTK，从而能够得出天线中心到测深仪换能器重心的固定距离。

结语：

GPS-RTK打破了传统的水下地形测量方法，能够有效的消除在传统测量工作中出现误差的部分，提升水下探测工作的准确性。目前我国GPS-RTK技术发展还不够完善，例如说市场上的GPS-RTK探测仪器作业距离有闲置等问题，限制了GPS-RTK技术的功能发挥。因此加强GPS-RTK技术的研究，推动GPS-RTK技术能够逐渐完善的发展，是目前我国海洋测量工作的重要研究课题。

参考文献

[1]陈文.研究GPS-RTK在海洋测绘中的应用[J].科技风，2013，（12）：82.

[2]王冰，魏志强，李兆均，孙敬博.GPS-RTK在海洋水深测量中的应用[J].矿山测量，2012，（04）：3-4.

[3]李大林，程新平.GPS-RTK在海洋测量中的应用[J].中国水运（下半月），2012，12（05）：57-58.

[4]程新平.GPS-RTK在海洋测量中的应用[J].价值工程，2011，30（31）：308-309.

[5]刘勇，袁希平，赵京黔.GPS-RTK技术在水下地形测量中应用研究[J].昆明理工大学学报（理工版），2006，（02）：19-22.