GPS海洋測繪中的應(yīng)用

劉一鋒

廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院 510000

摘要：測繪是測量中的新型技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠提高測量質(zhì)量和測量進(jìn)度。本文就GPS海洋測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，針對該技術(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；海洋測繪；水深測量

一、海洋測繪技術(shù)的概述

現(xiàn)代測繪技術(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)源的測繪測量技術(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)距離的物體識別，對工程測量有非常重要的意義。海洋測繪作為測繪科學(xué)技術(shù)的一個重要分支，在科學(xué)研究、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(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)致海洋測繪經(jīng)歷了一次跨時代的轉(zhuǎn)變。突破了傳統(tǒng)海洋測繪的時空局限，進(jìn)入以數(shù)字式測量為主體、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐、以3S技術(shù)為代表的現(xiàn)代海洋測繪的新階段。GPS 技術(shù)已成為控制測量、海岸地形測量和海上定位不可缺少的手段。GPS衛(wèi)星測量技術(shù)的問世更為海洋測繪開創(chuàng)了高新技術(shù)新途徑. 本文擬就GPS在海洋測繪中的應(yīng)用作一簡單分析。

二、GPS在海洋測繪的精密定位中的應(yīng)用方法

目前，以中國沿海范圍內(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量大比例尺繪圖過程中導(dǎo)航與定位的要求。但對于要求高精度測量的區(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GPS-PPK技術(shù)而言，此項(xiàng)技術(shù)在測量時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)時的通訊。結(jié)合在海洋測量規(guī)范的要求，在綜合對設(shè)備運(yùn)行的成本、測量高精度的要求、導(dǎo)航實(shí)時性的需求等許多實(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)對實(shí)時的定位導(dǎo)航進(jìn)行系統(tǒng)支持，提供誤差在3米之內(nèi)的實(shí)時定位數(shù)據(jù)，之后再由雙頻載波對其載波的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并觀測所記錄的相位的部分測量。

三、GPS在海洋測繪的水深測量中的應(yīng)用方法

1、當(dāng)前所使用的測量系統(tǒng)

眼下，最常使用的水深測量工作方式是使用多波束的水深測量系統(tǒng)。與曾經(jīng)所使用的單波束系統(tǒng)的測量工作相比，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量系統(tǒng)能夠快速、精確地對相對寬度范圍中的兩側(cè)多點(diǎn)的水源深度進(jìn)行測量，明確清楚地探測海底的地形地貌。在進(jìn)行測量的過程之中，通過利用多波束的水深測量系統(tǒng)和使用GPS系統(tǒng)的定位對某點(diǎn)的水深進(jìn)行測定，就可以快速對海底的地貌地形進(jìn)行測量和繪制。

2、水深測量工作中的基本步驟與方法

水深測量工作主要是指通過承載測量船與作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行測量作業(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)字探測儀等設(shè)備組成。工作流程可以分為測量前的準(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、測量成果的輸出工作等幾個步驟。（1）測量前的準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行水深測量的前期準(zhǔn)備工作時需要注意一下幾個方面：第一，對GPS-RTK基準(zhǔn)站進(jìn)行架設(shè)時，其位置應(yīng)選擇在測量范圍內(nèi)的中心區(qū)域，要求處于視野開闊切地勢較高的位置；第二，借助已知測量區(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，使用加密方法對已有的測量斷面進(jìn)行重新設(shè)置，初步布設(shè)水深測量的作業(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，對基準(zhǔn)站的坐標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)；第二，對測量深度系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行連接，完成測量儀器與更正天線的偏差、接受裝置的數(shù)據(jù)格式、定位儀的接口和測深儀配置等校準(zhǔn)和連接工作，之后才可開始進(jìn)行測量工作。（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)的處理軟件對所收集到水源深度的測量數(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)基站時要選擇在地勢高的房頂或山頂ZJ=，通過各個移動站對已知坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際測量之后，使用相應(yīng)軟件對坐標(biāo)進(jìn)行求解轉(zhuǎn)換，進(jìn)而得出測量區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)系數(shù)。

四、海洋測繪工作中水深測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)行水深測量的工作時，鑒于船體搖擺、RTK的高程可靠性、采樣速率、同步時差等不確定因素會對測量的結(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)生的誤差會比RTK定位所產(chǎn)生的誤差數(shù)值高出不少，因此對提高無驗(yàn)潮方法進(jìn)行水深測量的精度產(chǎn)生了很大程度上的制約與影響。對于船體的動態(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，同樣依靠其測量的專屬軟件進(jìn)行對此類參數(shù)進(jìn)行修正。另外，對于船體動態(tài)的吃水?dāng)?shù)據(jù)而言，在進(jìn)行更正時可以依據(jù)其靜態(tài)吃水和探測船的自重下沉以及顛簸程度的總和取平均值，進(jìn)而以滿足探測時的誤差修正。

五、結(jié)語

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

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