現(xiàn)代海洋測繪中GPS的應(yīng)用

賀照明

摘 要：海洋測繪是現(xiàn)代測繪的重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)、科研與國防建設(shè)方面具有重要作用。為進(jìn)一步提高現(xiàn)代海洋測繪的工作效率，本文從GPS技術(shù)角度出發(fā)的，在分析現(xiàn)代海洋測繪與GPS技術(shù)概念的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)代海洋測繪中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用展開了深入研究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代海洋測繪；GPS；海上定位；水深測量

海洋資源開發(fā)力度的不斷加大對海洋測繪提出了更為嚴(yán)格的要求。在當(dāng)前計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代背景下，海洋測繪也逐漸過渡到數(shù)字化測繪領(lǐng)域當(dāng)中。GPS技術(shù)作為目前應(yīng)用最廣的定位技術(shù)，其在海洋測繪中的作用不容忽視?；诖?，本文主要對此項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代海洋測繪中的相關(guān)應(yīng)用予以探究，以期為提高海洋測繪的工作效率，使其更好地支持我國海洋資源開發(fā)提供有價(jià)值的參考意見。

一、現(xiàn)代海洋測繪與GPS概述

（一）現(xiàn)代海洋測繪概述

簡單來說，現(xiàn)代海洋測繪是以海洋水體與海底作為對象而開展的測量與海圖測繪工作[1]。具體來看，海洋測繪則是以海洋底層物理場的性質(zhì)和相應(yīng)的變化特征為依據(jù)，根據(jù)不同比例來繪制海圖的工作，主要包括海道測量、海底地形測量以及海洋大地與專題測量和海底地形圖的繪制等。

（二）GPS概述

GPS，即全球定位系統(tǒng)，是美國于1994年建成的具有海陸空全方位的三維導(dǎo)航與定位系統(tǒng)[2]。對GPS進(jìn)行分析可知，其具有高精度、全天候和全球性的特點(diǎn)，能夠有效且準(zhǔn)確地將點(diǎn)線面的三維坐標(biāo)與有關(guān)信息提供給用戶，被廣泛應(yīng)用于汽車定位、軍事系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域。

二、現(xiàn)代海洋測繪中GPS的具體應(yīng)用

（一）海上定位

海上定位是海洋測繪的基礎(chǔ)工作，其主要工作等內(nèi)容為確定船舶方位、導(dǎo)航艦船等，以海平面為劃分依據(jù)，可將海上定位分為海面定位和水下定位兩種。我國在近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得RBN/DGPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用到海洋測繪工作當(dāng)中，基于該技術(shù)的海洋測繪能夠在300km內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，且定位偏差大都但不超過5m，能夠基本滿足現(xiàn)階段我國沿海測量的大比例繪圖導(dǎo)航需求與導(dǎo)航定位的要求。對于距離超過300km的海域測繪，由于監(jiān)控點(diǎn)的測量具有較大的難度，故常規(guī)的GPS靜態(tài)定位技術(shù)并不能滿足此種情況下的海洋測繪要求，而原有的DGPS技術(shù)也因自身隨流動(dòng)站變化由于差分主站舉例較大而無法實(shí)現(xiàn)高精度定位，故并不能滿足較遠(yuǎn)距離的海洋測繪工作要求。在此背景下，GPS-RTK技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，對這一技術(shù)進(jìn)行分析可知，其是借助載波相位開展事后差分的GPS定位技術(shù)，這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中在不需要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通訊的條件下便能夠滿足海上定位高精度的測量需求。

（二）水深測量

海洋水深測量，即利用測量船所配置的測量系統(tǒng)對海洋水深予以測量，進(jìn)而獲得海洋的水深數(shù)據(jù)，構(gòu)成這一系統(tǒng)的主要模塊包括了計(jì)算機(jī)、GPS接收器以及專門的水深測量軟件和多波束測量儀。相較于傳統(tǒng)的單波束測量，該系統(tǒng)能夠以水源深度差異為依據(jù)，從而直接獲取相應(yīng)的深度信息，并直接在垂直方向上開展水深的測量工作，具有較強(qiáng)的可操作性和較高的測量精度。基于GPS的多波束水深測量系統(tǒng)對海洋水深進(jìn)行測量的流程如下：首先，應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)備工作，具體如下：1、在架設(shè)GPS-RTK基準(zhǔn)站的過程中，應(yīng)注意將其設(shè)置在需要測量區(qū)域的中心，并保證其設(shè)置的位置為周邊地勢較高且無明顯障礙物的區(qū)域；2、將基準(zhǔn)換算坐標(biāo)選定為西安80坐標(biāo)或是北京54坐標(biāo)。其次，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中，應(yīng)確保數(shù)據(jù)參數(shù)均通過正確性檢查，避免因相關(guān)參數(shù)錯(cuò)誤而導(dǎo)致基準(zhǔn)站的定位發(fā)生偏差，當(dāng)工作人員將測探設(shè)備予以正常連接后，便需要對測量儀、接收器的數(shù)據(jù)格式等進(jìn)行校準(zhǔn)，并對天線偏差予以檢查，在確保設(shè)備正常后，方可進(jìn)行水深測量。最后，是數(shù)據(jù)處理。在數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)以專業(yè)軟件對經(jīng)系統(tǒng)測量獲得的海水深度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而獲得海洋測繪的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，將其保存?zhèn)溆谩?/p>

（三）水下地形測量

水下測量應(yīng)對海底點(diǎn)的三維、平面坐標(biāo)予以確定，并利用水聲儀器來完成水深測量。對水下地形圖進(jìn)行分析可知，其是海上航運(yùn)、海底電纜工程以及海上石油資源和漁業(yè)開發(fā)等得以順利開展的前提和基礎(chǔ)，只有在獲得準(zhǔn)確的水下地形圖的基礎(chǔ)上，上述相關(guān)作業(yè)方能夠順利開展。海洋水下地形測量中引入GPS定位技術(shù)，能夠?qū)λ晝x所在的位置予以快速、精確地定位，而對于具有較大比例尺的測量圖，可借助差分GPS技術(shù)來完成相對定位的工作。需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)將水聲儀器同GPS接收器予以結(jié)合，其中，水聲儀器的任務(wù)為進(jìn)行海洋水深測量，GPS接收器的作用為完成定位測量，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由相關(guān)電子記錄設(shè)備與計(jì)算機(jī)和繪圖儀等描繪出海洋水下地形圖，為確保相關(guān)海洋作業(yè)的順利進(jìn)行提供水下地形參考。

四、結(jié)論

本文通過對現(xiàn)代海洋測繪與GPS的概念進(jìn)行簡要的闡述，分別從海上定位、水深測量和水下地形測量三方面對現(xiàn)代海洋測繪中GPS的相關(guān)應(yīng)用做出了系統(tǒng)探究，并對基于GPS的海洋測繪的誤差進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，GPS在海洋測繪當(dāng)中的應(yīng)用能夠有效提高海洋測繪的精度和效率，對于促進(jìn)海洋測繪技術(shù)體系的進(jìn)一步完善和促進(jìn)相關(guān)海上事業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧飛艇，余永清.GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用探討[J].浙江水利科技，2016，11（03）：77-78.