GPS海洋测绘中的应用

GPS海洋测绘中的应用

刘一锋

广州市城市规划勘测设计研究院510000

摘要：测绘是测量中的新型技术，该技术的应用能够提高测量质量和测量进度。本文就GPS海洋测绘技术在工程测量中的应用状况进行分析，针对该技术方面存在的薄弱点和相关问题深入探究，从而提出相应的解决措施。

关键词：GPS；海洋测绘；水深测量

一、海洋测绘技术的概述

现代测绘技术的代表是3S技术，即所谓的GPS、GIS和RS技术，全称为全球定位系统、地理信息系统和遥感技术。其中全球定位系统主要是为用户提供的一种定位三维速度和三维标准的技术，这种技术自从诞生之后应用较为广泛，无论是在陆地还是航空海洋领域都有应用。地理信息系统是以数据库为数据源的测绘测量技术，利用计算机编程的方式能够分析工程整体空间。遥感技术是一种专业化的测绘技术，其本身是一种传感手段，主要利用几何形态和相关的物理特性对位置信息进行分析，这种技术的应用可以实现远距离的物体识别，对工程测量有非常重要的意义。海洋测绘作为测绘科学技术的一个重要分支，在科学研究、国民经济建设和国防建设等方面，起着重要的作用。随着卫星技术、通讯技术、计算机技术、数据处理技术等的发展．可以说现代科学技术的成就，导致海洋测绘经历了一次跨时代的转变。突破了传统海洋测绘的时空局限，进入以数字式测量为主体、以计算机技术为支撑、以3S技术为代表的现代海洋测绘的新阶段。GPS技术已成为控制测量、海岸地形测量和海上定位不可缺少的手段。GPS卫星测量技术的问世更为海洋测绘开创了高新技术新途径．本文拟就GPS在海洋测绘中的应用作一简单分析。

二、GPS在海洋测绘的精密定位中的应用方法

目前，以中国沿海范围内为区域的无线电指向标一差分全球定位系统（RBN/DGPS）已经投入使用。此系统的有效工作距离可以达到300公里，定位的精确程度可以保持在5米之内，很大程度上满足了沿岸海道的测量大比例尺绘图过程中导航与定位的要求。但对于要求高精度测量的区域而言，此系统依旧无法满足水位更正方式的需求。而对GPS-PPK技术而言，此项技术在测量时具有很高的精密程度，而且在使用过程中数据链可以不用进行实时的通讯。结合在海洋测量规范的要求，在综合对设备运行的成本、测量高精度的要求、导航实时性的需求等许多实际问题考虑的前提下，进行精密海洋测绘中的定位工作需要结合RBN/DGPS和GPS-PPK技术，使用将两者相互结合的技术方案。其主要工作流程是，首先经RBN/DGPS系统对实时的定位导航进行系统支持，提供误差在3米之内的实时定位数据，之后再由双频载波对其载波的相位数据进行记录并观测所记录的相位的部分测量。

三、GPS在海洋测绘的水深测量中的应用方法

1、当前所使用的测量系统

眼下，最常使用的水深测量工作方式是使用多波束的水深测量系统。与曾经所使用的单波束系统的测量工作相比，这种方法所收集到的数据样本能够依据不同的水源深度直接获得，而且能够垂直于航道的方向之上。因此，使用多波束的水深测量系统能够快速、精确地对相对宽度范围中的两侧多点的水源深度进行测量，明确清楚地探测海底的地形地貌。在进行测量的过程之中，通过利用多波束的水深测量系统和使用GPS系统的定位对某点的水深进行测定，就可以快速对海底的地貌地形进行测量和绘制。

2、水深测量工作中的基本步骤与方法

水深测量工作主要是指通过承载测量船与作业系统进行测量作业进而获得水深数据的工作过程，其工作系统主要由专业软件和计算机、GPS接受装置、数字探测仪等设备组成。工作流程可以分为测量前的准备工作、外业数据的收集工作、内业数据的处理工作、测量成果的输出工作等几个步骤。（1）测量前的准备工作。在进行水深测量的前期准备工作时需要注意一下几个方面：第一，对GPS-RTK基准站进行架设时，其位置应选择在测量范围内的中心区域，要求处于视野开阔切地势较高的位置；第二，借助已知测量区域内的两处WGS84坐标与北京54或西安80坐标，计算出所需要转换的参数第三，使用加密方法对已有的测量断面进行重新设置，初步布设水深测量的作业线嘲。（2）外业数据的收集工作。在进行此项工作是要注意一下几点：第一，要排除如参数错误等能够引起基准站进行坐标转换计算出现误差的因素，对基准站的坐标进行校验；第二，对测量深度系统中的各项设备进行连接，完成测量仪器与更正天线的偏差、接受装置的数据格式、定位仪的接口和测深仪配置等校准和连接工作，之后才可开始进行测量工作。（3）内业数据的处理工作。内业数据的处理工作主要是指通过相应的处理软件对所收集到水源深度的测量数据进行分析和处理，进而形成详细的水深分析的统计报告、水深图等测量的实际成果，并将其进行输出形成文档。

3、GPS-RTK在水深定位中的应用

由于GP技术坐标系统的设定主要是使按照当前所提供或要求的坐标系来进行的，在使用此技术进行水深定位的测量过程中，首，之后才能够将各坐标的数据进行比较分析。所以这就要求在进行水深定位的工作中，在架设基站时要选择在地势高的房顶或山顶ZJ=，通过各个移动站对已知坐标点的实际测量之后，使用相应软件对坐标进行求解转换，进而得出测量区域内的坐标系数。

四、海洋测绘工作中水深测量的精确度分析及误差来源判断

在使用无验潮的方法进行水深测量的工作时，鉴于船体摇摆、RTK的高程可靠性、采样速率、同步时差等不确定因素会对测量的结果精确度产生很大程度上的影响，由于这些因素所产生的误差会比RTK定位所产生的误差数值高出不少，因此对提高无验潮方法进行水深测量的精度产生了很大程度上的制约与影响。对于船体的动态吃水与摇摆姿态的更正而言，可以通过使用电磁式的姿态仪对船的姿态进行修正，其中包括位置修正与高程修正。船在行驶的过程在其横摆、纵摆和航向等具体的参数都能够借由姿态仪进行输出，同样依靠其测量的专属软件进行对此类参数进行修正。另外，对于船体动态的吃水数据而言，在进行更正时可以依据其静态吃水和探测船的自重下沉以及颠簸程度的总和取平均值，进而以满足探测时的误差修正。

五、结语

在海洋测绘的精密定位及水深测量的工作过程中，GPS技术以其极高的应用价值和巨大的优势，应该得到大范围的推广和利用，特别是对内陆的水域与近海海洋的测量工作而言有着更为宽广的发展与应用前景。随着测绘技术的发展和完善，使得测量在数据采集和标准化管理方面越来越规范，测量的自动化程度也逐渐提高，测量数据管理更加科学化。在现代的测量过程中对于全球定位系统和地理信息系统的使用更加广泛，实现了数字化测量，促进了海洋测量水平的提高，为实现科学化测量奠定了坚实的基础。同时，为海洋测量的信息化走向提供了强有力的技术保障。

参考文献：

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