海洋測(cè)繪工作中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

佟林

（遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽 110032）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對(duì)于海洋的開發(fā)利用越來越多，在開發(fā)利用海洋的過程中，進(jìn)行海洋測(cè)繪是必不可少的，因此海洋測(cè)繪技術(shù)在近幾年得到了較為快速的發(fā)展。同時(shí)隨著各項(xiàng)衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，海洋測(cè)繪技術(shù)的精準(zhǔn)性和適用性也越來越高。筆者對(duì)海洋測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的探究和分析，希望能對(duì)相關(guān)人員起到指導(dǎo)作用，更好的促進(jìn)海洋測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展。

一、GPS-RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

GPS-RTK技術(shù)在觀測(cè)的過程中可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行整體的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)于工作人員的數(shù)量要求較少，只需要少量的工作人員便可以完成相應(yīng)的任務(wù)，最后的檢測(cè)結(jié)果精確度也較高。通常情況下在規(guī)定好工作范圍后，滿足RTK的工作基本條件，便可以達(dá)到厘米級(jí)別的測(cè)量，這是其他檢測(cè)手段所不能達(dá)到的；相比于其他的觀測(cè)手段，RTK技術(shù)在觀測(cè)的連續(xù)性上也具有較大的優(yōu)勢(shì)，可以全天候的進(jìn)行工作。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)需要基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視等多種條件的配合，而RTK技術(shù)只需要具有電磁波通視便可以進(jìn)行測(cè)量工作，受到其他條件限制較小，能夠保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成工作；在數(shù)據(jù)的處理和自定化方面，RTK技術(shù)也具有較大的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行多個(gè)種類的檢測(cè)工作時(shí)，RTK技術(shù)具有良好的的適應(yīng)性，可以高質(zhì)量的完成任務(wù)。

二、作業(yè)流程及工作原理

1.RTK的作業(yè)流程

首先在已知點(diǎn)設(shè)置GPS，在確保無線電和衛(wèi)星正常工作后，流動(dòng)站便可以進(jìn)行正常的工作。流動(dòng)站在兩個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，采集好相關(guān)數(shù)據(jù)后便可以進(jìn)行坐標(biāo)的確定和校正工作。

2.RTK系統(tǒng)的工作原理

在大比例水深的測(cè)量工作中，原有的差分GPS已經(jīng)不能滿足工作的要求，較高的性能的RTK系統(tǒng)能夠發(fā)揮出更好的效果，因此其代替了GPS。其工作的流程就是在同一小船上進(jìn)行天線和測(cè)深儀的換能器安裝工作，確保兩項(xiàng)設(shè)備處于同一平面，同時(shí)在基準(zhǔn)數(shù)站的配合下進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)的分析修改，然后將所得的數(shù)據(jù)發(fā)送至PC端進(jìn)行水下高程的計(jì)算，獲得精準(zhǔn)的坐標(biāo)定位，在最后使用Hypack軟件進(jìn)行定位和導(dǎo)航工作。

3.無驗(yàn)潮水深測(cè)量

通過RTK系統(tǒng)進(jìn)行浮球和船只上的GPS，檢測(cè)出高程，通過高程數(shù)據(jù)計(jì)算得出潮位。需要注意的是，在使用RTK系統(tǒng)驗(yàn)潮是，需要提前對(duì)WGS84區(qū)域內(nèi)的參考橢球與理論最低潮面的差值。在計(jì)算分析出參考橢球至理論最低潮面的高度便可以測(cè)出潮位。具體的方法如下：首先進(jìn)行吃水線到GPS天線的高度h，那么：水深水位=H+h，Zm=Z-水位=Z-(H+h)，Z0代表的是設(shè)定吃水，Z代表的是測(cè)得的水深深度，Zm代表的是改正水深值，H代表的是RTK系統(tǒng)測(cè)得的高程。當(dāng)水面出現(xiàn)升高的情況時(shí)，H和Z同時(shí)增大，Zm保持不變。因此使用RTK無驗(yàn)潮測(cè)深將不收到波浪和潮位的影響，是一種較為理想的精確測(cè)量方式，可以滿足測(cè)量工作的要求。

三、在近海航道水下地形測(cè)繪的應(yīng)用

該技術(shù)在海洋測(cè)繪過程中，它的應(yīng)用領(lǐng)域是比較廣泛的以下對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用方法進(jìn)行深入探討

1.采集近海航道水下地形數(shù)據(jù)

水下地形是進(jìn)行海洋測(cè)量工作的重要方面，進(jìn)行水下地形的測(cè)量工作時(shí)需要云測(cè)深儀進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，具體的工作內(nèi)容和流程如下：通過充分的考察，選擇合適的島嶼進(jìn)行數(shù)據(jù)采集基站的設(shè)置；在測(cè)量船中進(jìn)行安裝機(jī)和探測(cè)設(shè)備的安裝；使用GPS導(dǎo)航完成定位工作，同時(shí)使用已經(jīng)設(shè)置好的機(jī)器人進(jìn)行定時(shí)的超聲波發(fā)送工作；聲波發(fā)送完畢后會(huì)有相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳回，通過這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，得出整個(gè)地形的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)站對(duì)于整個(gè)的測(cè)量工作具有重要的作用，因此需要充分的考慮一下因素，防止干擾到基準(zhǔn)站的正常工作：避免在具有較強(qiáng)烈無線電的地區(qū)進(jìn)行基準(zhǔn)站的建設(shè)，較強(qiáng)烈的無線電會(huì)對(duì)基準(zhǔn)站的正常工作造成影響，使得基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確；為了保證基準(zhǔn)站有較強(qiáng)的信號(hào)，在設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)要選擇較高的地方；湖泊、高大的建筑等都是GPS的反射器，相關(guān)的人員要盡量避開這些地方；三人一組進(jìn)行儀器的架設(shè)工作，儀器架設(shè)完畢后，留一人進(jìn)行儀器的保護(hù)，防止儀器遭到破壞，其他兩人進(jìn)行接收儀器的安裝工作和目標(biāo)路線的設(shè)置工作。基準(zhǔn)站的設(shè)置主要包括設(shè)置在已知點(diǎn)和未知點(diǎn)這兩種情況，當(dāng)基準(zhǔn)站設(shè)在未知點(diǎn)上時(shí)，使用Haida海洋測(cè)繪軟件5.0的補(bǔ)測(cè)工作，相關(guān)的工作人員想要獲得坐標(biāo)時(shí)，只需按下Tab鍵便可；當(dāng)基準(zhǔn)站設(shè)置在已知點(diǎn)上時(shí)，也需要使用Haida海洋測(cè)繪軟件5.0進(jìn)行坐標(biāo)的獲取和參數(shù)存儲(chǔ)工作，相關(guān)的工作人員可以通過R鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，同時(shí)要和GPS-RTK工作進(jìn)行同步。

使用RTK技術(shù)進(jìn)行RTK系統(tǒng)的測(cè)量時(shí)，相關(guān)的工作人員要對(duì)下坐標(biāo)進(jìn)行固定，同時(shí)要進(jìn)行自身坐標(biāo)的提供。使用RTK技術(shù)時(shí)需要首先進(jìn)行參數(shù)的確定，同時(shí)需要將X設(shè)置為0,將Y設(shè)置為500000。確定轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)都處于關(guān)閉狀態(tài)后再進(jìn)行基準(zhǔn)站的設(shè)置工作。所設(shè)置好的收集站要能夠進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的接收工作，防止出現(xiàn)收集數(shù)據(jù)無法進(jìn)行的情況。收集站要將所有的觀測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)等進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)通過接收站進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，收集完畢后進(jìn)行全面的分析，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的建設(shè)。進(jìn)行水下地形的測(cè)試工作難度更大，需要技術(shù)人員在檢測(cè)的過程中，保持檢查線路的垂直性，同時(shí)對(duì)于GPS的接收也要安排到位，使得GPS技術(shù)所測(cè)得的相關(guān)坐標(biāo)與深度相一致，通過GPS和深海測(cè)試儀進(jìn)行海底深度的測(cè)試工作，最終得出海底的實(shí)際高程。同時(shí)在測(cè)繪操作環(huán)節(jié)需要根據(jù)海洋測(cè)繪的實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而保證該技術(shù)的應(yīng)用效果能夠得到提高。

2.繪制水下地形圖

基準(zhǔn)站通常情況下都要設(shè)置在較高的地方，通過基準(zhǔn)站將所有技術(shù)人員所測(cè)得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街泻＿_(dá)軟件中，進(jìn)行相關(guān)的分析后便可以測(cè)量出WGS84、1954兩個(gè)區(qū)域之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換情況，求出所需要的坐標(biāo)標(biāo)點(diǎn)，通過對(duì)所測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以看出此工程符合測(cè)量的要求。在本次的測(cè)繪施工中，主要是通過在航行的船只上進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量、保存以及分析，此次測(cè)量的主要目的是得出水下的地形比例圖紙。

進(jìn)行本次工程的施工中，需要保保持衛(wèi)星站、基準(zhǔn)站都保持良好的狀態(tài)，同時(shí)所有的工作都必須按照正常的順序進(jìn)行，對(duì)于所得出的數(shù)據(jù)要進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分，如果發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤信息或者虛假信號(hào)要及時(shí)的進(jìn)行刪除，同時(shí)進(jìn)行再一次的測(cè)量工作，確保所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所有數(shù)據(jù)測(cè)量完畢后使用Haida海洋繪測(cè)軟件進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，在補(bǔ)測(cè)的過程中要對(duì)所需坐標(biāo)進(jìn)行修改，同時(shí)對(duì)相關(guān)的水深位置進(jìn)行調(diào)整，保證工作的順利進(jìn)行。

四、結(jié)語

由上面的種種敘述可知，GPSRTK技術(shù)能夠海洋測(cè)量工作中發(fā)揮較為重要的作用，相比于GPS技術(shù)，RTK技術(shù)的準(zhǔn)確度和效率更高，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，能夠使得相關(guān)企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)在精確度方面，GPS-RTK技術(shù)的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，在測(cè)量精度方面完全滿足了海洋測(cè)繪的要求。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國對(duì)于整體的海洋測(cè)繪工作會(huì)越來越多，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足目前施工的要求，相關(guān)的技術(shù)測(cè)繪單位要重視對(duì)于GPS-RTK技術(shù)的學(xué)習(xí)，更好的進(jìn)行高質(zhì)量的測(cè)繪工作，更好的促進(jìn)整個(gè)海洋測(cè)繪工作的發(fā)展。