GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中应用.docVIP

GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中的应用 　　摘要：GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中的应用，大大减少了测量人员的劳动强度，自动化程度高，省工省时，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程变得更经济。本文首先阐述了GPS RTK技术水下地形测量的原理，其次，分析了RTK无验潮水深测量时的注意事项。同时，以一应用实例为例，对其进行深入的探讨，具有一定的参考价值。 　　关键词：GPS RTK；无验潮测深；水下地形测量 　　1．前言 　　 无验潮水下地形测量是利用GPS RTK技术结合数字测深仪测量水深的一种方法。该方法可按距离或时间间隔，自动采集RTK确定的三维位置及水深数据，只要将GPS天线高量至水面，对测深仪进行吃水深度改正，便可高精度、实时、高效地测定水下地形点的三维坐标。不用进行验潮改正大大减少了测量人员的劳动强度，自动化程度高，省工省时，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程变得更经济。 　　 　　2．GPS RTK技术水下地形测量的原理 　　 GPS RTK(Real Time Rinematic)实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术,它是利用2台或2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号,其中1台安置在一个固定的地方以作为基准站,其它作为流动站,这样基准站的电台连续发射差分数据,流动站上连续接收数据,流动站上就可实时计算出其准确位置,通过计算机中软件获取测深仪的数据,并自动滤波,形成水下地形原始数据,这种方法测量的平面位置精度能够达到厘米级,高程精度一般能够达到小于10 cm,对于测量水底地貌完全足够。 　　 　　3．RTK无验潮水深测量时的注意事项 　　 RTK无验潮测深技术虽已逐步被使用，但是要想得到精确的水深测量图成果，需要考虑诸多因素的影响，只有有效控制每一项影响精度的因素，最终的成果质量才能得到保障。在使用RTK进行无验潮水深测量时有以下几点注意事项： 　　 （1）内河进行无验潮水深测量时应沿河道在已知控制网点上进行比测。根据河道的长度、基准站的位置、RTK有效控制范围，一般每隔3 km在已知高程控制点上进行高程联测，求取高程改正参数，对RTK的高程测量数据进行拟合改正。 　　 （2）利用RTK在海上进行无验潮水深测量时根据测区离岸的距离远近，选择不同的RTK高程改正参数的测定方法。离岸5 km以内的项目一般在陆上2个以上已知控制点上进行RTK参数测定即可。离岸5 km以上的项目一般应在海上设置临时验潮站，临时验潮站数量应根据测区范围的大小满足《水运工程测量规范》的要求，再利用临时验潮站进行高程改正参数的测定。进行无验潮水深测量时一般应选择1～2天进行潮位观测，与有验潮数据进行比较，满足测量精度要求后，方可在后续的测量中采用无验潮水深测量。 　　 （3）为了保证水深测量精度，在无验潮水深测量中，除注意以上影响因素的改正之外，对测深仪器本身误差的改正、声速改正、船速效应等都要进行仔细的处理，避免误差的积累。 　　 （4）GPS数据采集频率一般设置为1 s,而测深仪一般为0.33 s,也就是1 s采集3个数据.正是这种周期性采集方式,特别是测深仪受船速的影响非常大,由于测深仪是根据超声波到达水底后放射回波来确定水深的。如果船速过高,采集的数据表现很大的延时性,也就是说测得的水深数据和实际平面位置出现较大的差距。在工作过程中应该经常检查吃水深浅和电子线,船速应均速,并且小于8 m?s-1速度. 　　 　　4．应用实例 　　 钦州港中石油减载平台工程位于钦州港犀牛角周围海域,为满足初步设计的需要,对拟建区域需进行大比例尺的水下地形测量。由于测量范围大,地形复杂,气候条件差,因此本工程采用具有实时动态差分功能的SCORPIO 6502/SK GPS接收机来导航定位。参考站设在视野开阔的制高点上,周边100 m无强磁场或电信干扰,流动站设在测量船上,GPS天线与换能器固定在同一测杆上,并量取了GPS天线到换能器发射面之间的距离。GPS接收机的数据采样率设置为1s,测深仪采用ODEMDF3200测深仪,其数据采样率设置为10次/s。由于GPS接收到的是WGS-84系中三维坐标,而我们工程中使用的是54北京坐标和85国家高程基准,因此尚需通过坐标转换模型计算空间转换7参数(DX、DY、DZ、RX、RY、RZ、K),才能用于导航定位无验潮测深。为了比较分析验潮与无验潮的泥面高程数据,在测区内设立了3个验潮站,选择了一块验潮精度高的区域进行试验。在内业处理中,分别以验潮、无验潮2种方式确定水下某一点的泥面高程。 　　 （1）作业准备 　　 作业前首先做星历预报，根据测量区域所处的经纬度，选择最佳作业时间，避开卫星数少和PDOP、HDOP不佳的时段，以