GPS測(cè)量技術(shù)在海洋測(cè)繪中的運(yùn)用分析

林祥偉

（福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，福建 泉州 362000）

1 項(xiàng)目案例闡述

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)某省的海洋水下地質(zhì)地形進(jìn)行測(cè)繪以及深水海岸線測(cè)量勘測(cè)工程進(jìn)行研究，對(duì)GPS技術(shù)的測(cè)繪進(jìn)行運(yùn)用分析。該工程的測(cè)繪主要位于我國(guó)某群島海域的近海岸地區(qū)，利用GPS測(cè)繪技術(shù)，群島海域內(nèi)部的島嶼進(jìn)行全方位的測(cè)量與把控。該工程在測(cè)量過(guò)程中，經(jīng)過(guò)運(yùn)用已存在的GPS系統(tǒng)，在該測(cè)量技術(shù)的幫助下，對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的勘測(cè)，以此來(lái)對(duì)我國(guó)上述海域的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的把控。

2 GPS技術(shù)與海洋測(cè)繪概述

2.1 GPS的概念

GPS系統(tǒng)作為一個(gè)中等距離的圓形軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其可以為地球相關(guān)位置提供較為準(zhǔn)確的定位、速度測(cè)量與高準(zhǔn)確性的時(shí)間變化。GPS系統(tǒng)由美國(guó)所引發(fā)，可以對(duì)地球任意位置或者相關(guān)位置的軍事目標(biāo)提供全方位的、高準(zhǔn)確性的定位，但伴隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其也在相關(guān)的民用行業(yè)中得到了大范圍的運(yùn)用。

2.2 海洋測(cè)繪概況

海洋測(cè)繪是測(cè)繪工作者依據(jù)海洋表面，對(duì)海洋底部相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施測(cè)繪的海圖。海洋測(cè)繪的工作內(nèi)容主要包括了海道、海洋區(qū)域及海底地形地質(zhì)等測(cè)繪和海底形狀圖、航行區(qū)域以及相關(guān)圖紙的繪制。在測(cè)繪階段最根本的測(cè)繪方案有兩種方式：（1）對(duì)路線進(jìn)行測(cè)量。該方式就是對(duì)海洋泡面進(jìn)行測(cè)繪，之后經(jīng)過(guò)對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，了解海洋內(nèi)部的現(xiàn)實(shí)地形情況與物理場(chǎng)特點(diǎn)。（2）面積測(cè)量。該方法就是在進(jìn)行海洋測(cè)繪工作時(shí)，依據(jù)規(guī)定的比例標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)測(cè)繪的海洋地進(jìn)行科學(xué)的劃分。除此之外，目前海洋測(cè)繪過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到GPS技術(shù)與無(wú)線電定位技術(shù)。

3 海洋測(cè)繪存在的問(wèn)題與解決措施

3.1 位置偏差修正

海洋底部地形的測(cè)繪是海洋測(cè)繪作業(yè)中關(guān)鍵的一部分，經(jīng)過(guò)對(duì)海洋底部深水區(qū)域進(jìn)行相關(guān)測(cè)繪，之后結(jié)合運(yùn)用GPS技術(shù)，將其定位中心與這兩個(gè)深海區(qū)進(jìn)行重合，之后在水位波動(dòng)階段要保持持平性。這一時(shí)候，海洋深度測(cè)量設(shè)備的中間區(qū)域匯總的系統(tǒng)的信號(hào)傳播設(shè)備互相垂直，以?xún)烧唛g的夾角為90度。如果兩者之間的中間的相對(duì)區(qū)域存在誤差，而且超過(guò)測(cè)量工作規(guī)定的誤差范圍時(shí)，要想保證位置偏差修正工作的準(zhǔn)確性，就要運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)，對(duì)其偏差進(jìn)行修正。

3.2 延時(shí)改正

經(jīng)過(guò)對(duì)海洋深度的相關(guān)工作進(jìn)行研究，能夠了解到：要想確保深度測(cè)量與定位作業(yè)能夠有效且同一時(shí)間的進(jìn)行，又要改變已有的輸出接口與計(jì)算機(jī)設(shè)備的連接形式，就是通過(guò)把GPS定位設(shè)備與深度測(cè)量設(shè)備的輸出口一起連接于計(jì)算機(jī)設(shè)備上，以此來(lái)處理海洋測(cè)量深度與海洋定位兩種作業(yè)不能同時(shí)進(jìn)行的問(wèn)題。同時(shí)，在進(jìn)行海洋測(cè)繪信息資料的采集時(shí)，因?yàn)橄嚓P(guān)的深度測(cè)量設(shè)備在運(yùn)用過(guò)程中，很難實(shí)現(xiàn)與GPS定位系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中保持同一性，致使相關(guān)海洋測(cè)繪作業(yè)收集到的數(shù)據(jù)存在一定的誤差，從而導(dǎo)致海洋測(cè)繪收集到海洋底部的地形地質(zhì)情況出現(xiàn)誤差，從而給海洋測(cè)繪作業(yè)的精準(zhǔn)性、科學(xué)性產(chǎn)生不利作用。經(jīng)過(guò)運(yùn)用GPS技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)的海洋測(cè)繪過(guò)程中，可以對(duì)測(cè)量船只的速度進(jìn)行法控，之后運(yùn)用相關(guān)的運(yùn)算方式對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，以此來(lái)充分發(fā)揮延時(shí)改正的屬性。

3.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差

運(yùn)用GPS及技術(shù)獲得的坐標(biāo)方式歸屬于WGS—84坐標(biāo)方案，再把要測(cè)量的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際的區(qū)域坐標(biāo)通常要運(yùn)用相關(guān)的轉(zhuǎn)化模型。通常情況下，其采用七參數(shù)模型與三參數(shù)模型的概率較高。經(jīng)過(guò)DGPS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集后的平面區(qū)域轉(zhuǎn)化，之后再運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)采集時(shí)的測(cè)量平面與高度的精準(zhǔn)性進(jìn)行把控，最后運(yùn)用七參數(shù)模型其就是我們經(jīng)常運(yùn)用的三維空間轉(zhuǎn)化形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)化。從科學(xué)的角度進(jìn)行分析，其參數(shù)模型的轉(zhuǎn)化方式具有一定的準(zhǔn)確性，但因?yàn)槠鋾?huì)受到測(cè)量數(shù)據(jù)以及實(shí)際的觀測(cè)情況與測(cè)量時(shí)間等相關(guān)方面的作用，很難保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，其在一定程度上也導(dǎo)致數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的準(zhǔn)確性下降。

3.4 專(zhuān)業(yè)人才缺失，測(cè)量設(shè)備不到位

一些測(cè)量部門(mén)所使用的GPS接收設(shè)備的準(zhǔn)確性較低，導(dǎo)致其在測(cè)量工作的預(yù)備階段以及測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化階段的準(zhǔn)確性較低。除此之外，部分測(cè)量工作者忽略了測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的作用，而且由于部分測(cè)量工作者的專(zhuān)業(yè)技能與自身修養(yǎng)較低，導(dǎo)致測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，從而對(duì)最終的測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利作用，致使運(yùn)算得出的海域區(qū)域?qū)嶋H區(qū)域存在一定的偏差，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)相關(guān)的權(quán)屬糾紛問(wèn)題。另外，測(cè)量專(zhuān)業(yè)作為一個(gè)較為冷門(mén)的專(zhuān)業(yè)，其工作內(nèi)容較為狹窄，因此，部分學(xué)生在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)填報(bào)時(shí)往往更關(guān)注于熱門(mén)的專(zhuān)業(yè)，導(dǎo)致測(cè)量專(zhuān)業(yè)的招生數(shù)量較少，同時(shí)又因?yàn)楹Ｑ鬁y(cè)量工作具備一定的風(fēng)險(xiǎn)性，其通常需要外出，還要承受一定的工作壓力，從而導(dǎo)致年輕人對(duì)測(cè)量專(zhuān)業(yè)的興趣度下降。目前階段，針對(duì)海洋測(cè)繪行業(yè)人才較少的情況，相關(guān)部門(mén)要重點(diǎn)關(guān)注專(zhuān)業(yè)性人才的培養(yǎng)，可以運(yùn)用與高校合作的方式進(jìn)行人才定向培養(yǎng)，用更好的福利與待遇來(lái)增加測(cè)繪專(zhuān)業(yè)的吸引程度。最后，還要確保GPS測(cè)繪設(shè)備的發(fā)展，提高GPS測(cè)量設(shè)備的運(yùn)用效率與測(cè)量精準(zhǔn)性，以此來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 GPS測(cè)量技術(shù)在項(xiàng)目測(cè)繪過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)用

4.1 水下測(cè)繪的運(yùn)用

由于水下項(xiàng)目的測(cè)量工作有著更高的標(biāo)準(zhǔn)，而且其測(cè)量的環(huán)境也具有一定的繁雜性，運(yùn)用人工測(cè)量的形式不利于測(cè)量工作的進(jìn)行。而把GPS測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用于水下測(cè)繪，其具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，由于其測(cè)量運(yùn)用設(shè)施規(guī)模小，可以降低外部因素對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響；同時(shí)，GPS系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量信息進(jìn)行分析，保證了測(cè)量信息的精準(zhǔn)性。

4.2 海洋測(cè)繪的運(yùn)用

通常情況下，在進(jìn)行海洋測(cè)繪工作中，GPS系統(tǒng)運(yùn)用的坐標(biāo)系是2000大地坐標(biāo)系，該類(lèi)坐標(biāo)系在獲取相關(guān)區(qū)域的坐標(biāo)后，經(jīng)過(guò)對(duì)區(qū)域的相關(guān)信息資料進(jìn)行研究，可以把該區(qū)域的位置轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)，在其轉(zhuǎn)化階段通常應(yīng)用參數(shù)模型，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，保障其在轉(zhuǎn)化階段的平面直升性以及轉(zhuǎn)化過(guò)程的準(zhǔn)確性，因此會(huì)采用其參數(shù)形式實(shí)行轉(zhuǎn)化。但無(wú)論轉(zhuǎn)化成不同的形式，其在轉(zhuǎn)化過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，而且轉(zhuǎn)化偏差是不能規(guī)避的。同時(shí)，影響該偏差產(chǎn)生的主要因素為：在海洋測(cè)繪階段數(shù)據(jù)獲取完成后，由于數(shù)據(jù)在進(jìn)行平面轉(zhuǎn)化階段與數(shù)學(xué)模型嚴(yán)謹(jǐn)性等相關(guān)客觀因素的影響，致使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)確性會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏差。因此，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際測(cè)繪過(guò)程的精力進(jìn)行匯總，需要我們?cè)诤Ｑ鬁y(cè)繪的過(guò)程中，增加對(duì)數(shù)據(jù)收集與數(shù)學(xué)模型的修正程度，同時(shí)，企業(yè)是海洋測(cè)繪工作與其他社會(huì)行業(yè)所需要健全的內(nèi)容，推動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性得到提升，可以，最大程度上降低偏差，使海洋測(cè)繪的準(zhǔn)確性得到提高。

4.3 形變測(cè)量的運(yùn)用

在項(xiàng)目測(cè)量過(guò)程中，部分建設(shè)項(xiàng)目可能會(huì)存在形變的情況，因此有關(guān)形變測(cè)量方面的形式，在測(cè)繪行業(yè)中受到了相關(guān)人員的重點(diǎn)關(guān)注。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，要運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)項(xiàng)目形變的情況進(jìn)行仔細(xì)的勘測(cè)，以此來(lái)協(xié)助工作者對(duì)項(xiàng)目形變信息進(jìn)行了解，同時(shí)還可以為項(xiàng)目形變產(chǎn)生的原因進(jìn)行整合，為后期的項(xiàng)目建設(shè)把控提供科學(xué)的解決方案，保證項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量，避免由于項(xiàng)目產(chǎn)生形變而對(duì)項(xiàng)目的構(gòu)造產(chǎn)生不利作用。

4.4 GPS測(cè)高技術(shù)的運(yùn)用

地形圖所表達(dá)的是依據(jù)相關(guān)的表達(dá)形式來(lái)對(duì)指定地區(qū)的地形地貌情況與地形高度進(jìn)行投影。使用GPS技術(shù)確定相關(guān)的平面區(qū)域，運(yùn)用深度測(cè)量設(shè)備與水位測(cè)量室來(lái)獲得相關(guān)區(qū)域的高度。目前，深度測(cè)量與GPS定位技術(shù)發(fā)展較為完善，但因其會(huì)受到海洋環(huán)境等方面的作用，導(dǎo)致水位數(shù)據(jù)在獲取運(yùn)用以及轉(zhuǎn)化過(guò)程中都會(huì)存在一定的偏差。在運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行水下地形測(cè)量的數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中，通常會(huì)采用GPS技術(shù)，之后再結(jié)合相關(guān)的水位站進(jìn)行測(cè)量，而且還要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的水位模型推演。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在項(xiàng)目的測(cè)量過(guò)程中，由于GPS測(cè)繪技術(shù)具備的精準(zhǔn)性較高，同時(shí)還具有較快的測(cè)量速度，所以其可以降低項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)間，加快項(xiàng)目建設(shè)，降低項(xiàng)目成本，而且GPS測(cè)繪技術(shù)便于操控，在一定程度上能夠降低了工作者的壓力。但在實(shí)際的運(yùn)用階段，GPS測(cè)繪技術(shù)還依然存在一定的缺陷，這就要求相關(guān)工作者要重點(diǎn)關(guān)注該內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的改善，提升GPS測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量效果。