GPS技術在海洋測繪中的有效應用

文/肖鴻飛　姜楠

1　GPS技術在海洋測繪中的應用

1.1　海洋控制網(wǎng)

海洋大地控制網(wǎng)中包含了地面控制點和海面控制點，以及海底控制點等三個部分，其中，以海底控制點為首。海底控制點測量的主要工作原理為利用GPS信號接收器能夠與衛(wèi)星同步進行定位觀測的這一特性，通過水聲應答器對GPS信號接收器與測控點間的間距進行同步的測量。

1.2　GPS定位技術的應用

在海洋測繪的過程當中，水深數(shù)據(jù)采集一般包含了定位和測深，以及水位觀測在內的三種要素。迄今為止,為實現(xiàn)精準定位，我國在沿海地區(qū)供建設了20余座能夠覆蓋離岸300公里水域范圍的RBM-DGPS基準站，其所具有的DGPS定位技術的精確度能夠達到亞米級，完全能夠達到海洋測繪的定位要求，以及導航要求。網(wǎng)絡RTK技術采用的主要是囊括省級以及市級連續(xù)運行基準站網(wǎng)在內的衛(wèi)星定位連續(xù)運行綜合服務系統(tǒng)，其英文簡稱為ZJCORS，然只適合用于近海岸水域的測繪工作。這一系統(tǒng)的精確度能夠是毫米級，能夠是厘米級，也能夠是亞米級，這一系統(tǒng)的定位服務功能能夠進行實時的動態(tài)定位，同時，也能夠進行高精確度的靜態(tài)定位。GPS-PPK技術伴隨GPS測量技術的健全和優(yōu)化使其運用范圍在持續(xù)地擴展，PPK技術所具有的最大的特性，就是數(shù)據(jù)的傳輸不受限，傳輸?shù)姆秶?，沒有數(shù)據(jù)連接的時候依然能夠保持高精密度的測繪。

1.3　GPS測高技術的應用

地形圖是一種能夠將地物和地貌進行還原的正形投影圖，通過一定的表達方式來表達地形的平面位置，還有地形的高程。海洋地形圖當中主要是利用GPS技術對平面位置進行測量，利用測深以及相關的水位資料來獲取測量點的高程。雖說現(xiàn)階段的海洋定位技術以及測深技術發(fā)展至今已經(jīng)近乎于完善，然而，由于環(huán)境因素的干擾導致海洋的相關水位資料獲取以及運用當中存在的誤差無法避免。在進行海洋水下地形測繪的時候，利用DGPS定位技術，經(jīng)過水位站進行水位觀測，通過建立水位模型來推算出潮面的最低理論值，以此來實現(xiàn)對海洋的高程設控。以往的驗潮方式在實現(xiàn)遠程測區(qū)控制的時候，潮位站一般會建立在離測區(qū)最為接近的離岸點，不但遠程潮位具有一定誤差，而且兩地海洋水波也具有極大程度的誤差。無論是利用長期戰(zhàn)，還是短期站，又或者是臨時站獲取的潮汐參數(shù)信息，其精確度都十分低，并且獲取成本也極高。GPS-RTK與GPS-PPK“無驗潮”技術的運用大幅度地減少了水位誤差。

2　GPS應用中存在的問題及其解決措施

2.1　位置偏差

不管是采用DGPS，還是利用RTK技術來進行定位，都能夠達到工程定位的精確度的要求。為達成實際水下地形測繪以及深水海岸線的測量的時候，GPS天線以及測深儀振蕩器需要時時刻刻處在同一條垂直線之上，而且要維持定位中心和測深中心的統(tǒng)一性，如果兩者之間的偏差值超出所限定的定位精確度的標準的話，應將定位中心與測深中心進行合并處理，以此來保持定位和測深的統(tǒng)一。

2.2　數(shù)據(jù)延時

在結束測深作業(yè)的時候，為保證定位和測深的同步性，應把測深儀的輸出接口與GPS定位輸出接口一同與計算機進行連接。在展開數(shù)據(jù)采集的時候，GPS定位以及測深設施極有可能產(chǎn)生不同步的情況，致使測出的結果存在誤差，從而導致在進行地形地貌測繪的時候產(chǎn)生失真的問題。在測船前行的過程當中，很容易導致GPS系統(tǒng)以及測深系統(tǒng)測量的水深數(shù)據(jù)信息往后偏移，因此，可以利用修正公式“定位測深系統(tǒng)的延時=延時造成的位移/測船前行速度”來對定位以及測深進行一定程度的修正。

2.3　坐標轉換誤差

GPS技術利用了WGS-84坐標系，在獲得定位坐標之后需要利用轉換模型將其轉化為地方坐標。DGPS技術獲取的數(shù)據(jù)一般采取三參數(shù)模型；網(wǎng)絡RTK技術側重于平面以及高程的精確度，因此，采用的則是七參數(shù)模型轉換。Surfer軟件在對數(shù)據(jù)進行處理的時候，會自行根據(jù)數(shù)據(jù)水深分別范圍，對等高線的最值以及其間距進行合理化的規(guī)劃。另外，在工程運用過程中，Auto CAD文件的圖件最為普遍，因此，在“File”當中選取“Export”,把等高線圖件以“dxf”的格式進行輸出，使用Auto CAD進行后續(xù)的處理。

3　結束語

綜上所述，利用GPS定位系統(tǒng)進行海洋測繪，不僅可以為海洋石油勘探提供了準確的坐標定位，而且還在計算機技術等先進科技引領下進行了跨越式發(fā)展。在此良好發(fā)展形勢下，GPS技術還將進行更加廣泛的應用發(fā)展，也將在國家的海洋測繪工作中發(fā)揮出更大的價值作用。