星站差分GPS在長江三峽庫區水下地形測量中的應用

王坤++許開勇

摘 要：介紹星站差分GPS原理，通過SF-3040型星站GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試，結果表明SF-3040型星站GPS性能穩定、高效、高精度適合運用三峽庫區水下地形測量。

關鍵詞：星站差分GPS 三峽庫區 水下地形測量

中圖分類號：P207 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0033-01

長江三峽庫區航道在2008年175 m試驗性蓄水后，水位的日變化隨著三峽大壩的下瀉流量而變化，日變幅最大0.2 m，水面高程相對比較穩定，本文詳細介紹采用SF-3040型星站差分GPS在三峽庫區水下地形測量中的應用。

1 水下地形測量的組成

水下地形測量由硬件部分和軟件部分組成，不管硬件部分還是軟件部分都是水下地形測量不可分離的重要組成部分，在平面定位中所采用的GPS直接影響著測量作業的精度和效率。

1.1 硬件部分

（1）測量專用船艇（長9.28 m，寬2.5 m）；（2）無錫海鷹測深儀HY-1600型號，測深精度為0.05+0.01Hm；（3）電腦；（4）SF-3040型星站GPS（或GPS RTK 1+1）；（5）各種端口數據線。

1.2 軟件部分

（1）星站差分GPS設置軟件：StarUtil-3000；（2）測量導航軟件：南方自由行；（3）內業成圖軟件：清華山維。

2 星站差分GPS原理[2]

星站差分GPS屬于廣域差分GPS（de area DGPS，WADGPS）范疇，Starfire星站差分網絡系統最初是John Deere&Co.和NavCom Technology Inc兩家公司開發的廣域差分矯正定位系統。地面參考站網絡由28個遍布全世界的高性能雙頻GPS接收機構成，數據處理中心將這些數據發送到3個地面衛星注入站（分別位于英格蘭Goonhilly、加拿大Laurentides和新西蘭Auckland），由這些衛星將差分矯正信號向全球播放。

3 星站差分GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試和應用

為了測試SF-3040型星站GPS在三峽庫區水下地形測量中的精度和效率，選擇了在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）共155 km航道固定水下斷面測量時進行測試。

3.1 星站差分主要軟件設置作業流程

3.1.1 星站差分StarUtil-3000軟件的設置

SF-3040型星站GPS儀器初始化時間較長，在外業測量開工前30 min打開星站差分儀器收斂衛星，打開StarUtil-3000軟件，將GPS與電腦利用串口線纜連接。

（1）點擊“連接”、選擇相應串口；（2）點擊“自動波特率”，將電腦與GPS連接起來； （3）點擊左側的“NMEA”按鈕，出現以下界面：在GPGGA欄中選擇測深儀需要的GGA輸出頻率1Hz～10Hz、注：需要輸入命令。（4）保存設置，將以上更改部分保存。在以上右下角的“input terminal”對話框中輸入以下命令[profile]saveas，“myprofile”點擊“send”按鈕返回OK即可。（5）退出軟件：點擊staruntil3000軟件中“連接”按扭，在彈出對話框中點擊“斷開連接”即可。

3.1.2 水上導航軟件（南方自由行）的設置

（1）打開水上導航軟件—— 自由行；（2）點擊設置：點擊“設置”→“GPS1設置”，彈出以下對話框：在彈出對話框中將GPS型號設置為“其他接收機”將數據格式改為“GGA”；（3）點擊上界面中的“端口設置”彈出以下界面：將連接端口設置為星站差分GPS所占用的端口，（需要退出星站差分軟件）然后點擊“自動探測”（或者直接輸入19200）探測成功后點擊確定即可。

3.2 在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）固定水下斷面測量中的測試

3.2.1 常規GPS RTK水深測量在巫峽的應用

按照常規GPS RTK測量，架設基站做差分信號發射，在測區輸入4個或多個已知D級控制點的BJ54、WGS84坐標求出四參數，和高程擬合參數，移動站在已知點控制點做參數校正和校測。三峽庫區巫峽（145 km～166.3 km）固定水下斷面測量為典型的山區河流。在庫區測量作業時對測量精度和效率有一定的影響。

3.2.2 SF-3040型星站差分水深測量在巫峽的應用

SF-3040型星站差分在巫峽峽區衛星狀態一直良好，同時測船沿江中心進入峽區衛星收斂效果非常好，誤差估算值都保持在15cm，PDOP值在1，測時水面高162.85 m（峽區外實測水面高162.753）。這種作業環境對于星站差分GPS技術正好發揮其優點，提高了測量精度和工作效率。

3.2.3 SF-3040型星站差分在庫區水下測量的精度情況

在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）進行水下固定斷面測量，使用南方自由行導航軟件30 km航道建立一個測深項目，在另已知控制點長江上游航道里程170 km處（距離42 km）測量GPSD630數據，差值X=0.075 m、Y=0.146 m、H=0.145 m精度滿足要求。其他精度校測數據見表1。

4 結語

在三峽庫區水下地形測量使用SF-3040型星站差分GPS時，在測量船通過大橋的瞬間，衛星信號會由于受到橋梁遮擋而失鎖；在靠近部分岸線陡峭山壁、水工建筑、而發生衛星信號失鎖。SF-3040型星站差分GPS秉承了傳統差分GPS的優勢，提高了工作效率，能充分發揮快速和高精度定位的優勢。

參考文獻

[1] 楊飛，馬耀昌.GPS在水下地形測量中的應用研究[J].地理空間信息，2006，4（3）：20-22.

[2] 合眾思壯.SF-3040型星站差分培訓材料[Z].2012.endprint

摘 要：介紹星站差分GPS原理，通過SF-3040型星站GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試，結果表明SF-3040型星站GPS性能穩定、高效、高精度適合運用三峽庫區水下地形測量。

關鍵詞：星站差分GPS 三峽庫區 水下地形測量

中圖分類號：P207 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0033-01

長江三峽庫區航道在2008年175 m試驗性蓄水后，水位的日變化隨著三峽大壩的下瀉流量而變化，日變幅最大0.2 m，水面高程相對比較穩定，本文詳細介紹采用SF-3040型星站差分GPS在三峽庫區水下地形測量中的應用。

1 水下地形測量的組成

水下地形測量由硬件部分和軟件部分組成，不管硬件部分還是軟件部分都是水下地形測量不可分離的重要組成部分，在平面定位中所采用的GPS直接影響著測量作業的精度和效率。

1.1 硬件部分

（1）測量專用船艇（長9.28 m，寬2.5 m）；（2）無錫海鷹測深儀HY-1600型號，測深精度為0.05+0.01Hm；（3）電腦；（4）SF-3040型星站GPS（或GPS RTK 1+1）；（5）各種端口數據線。

1.2 軟件部分

（1）星站差分GPS設置軟件：StarUtil-3000；（2）測量導航軟件：南方自由行；（3）內業成圖軟件：清華山維。

2 星站差分GPS原理[2]

星站差分GPS屬于廣域差分GPS（de area DGPS，WADGPS）范疇，Starfire星站差分網絡系統最初是John Deere&Co.和NavCom Technology Inc兩家公司開發的廣域差分矯正定位系統。地面參考站網絡由28個遍布全世界的高性能雙頻GPS接收機構成，數據處理中心將這些數據發送到3個地面衛星注入站（分別位于英格蘭Goonhilly、加拿大Laurentides和新西蘭Auckland），由這些衛星將差分矯正信號向全球播放。

3 星站差分GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試和應用

為了測試SF-3040型星站GPS在三峽庫區水下地形測量中的精度和效率，選擇了在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）共155 km航道固定水下斷面測量時進行測試。

3.1 星站差分主要軟件設置作業流程

3.1.1 星站差分StarUtil-3000軟件的設置

SF-3040型星站GPS儀器初始化時間較長，在外業測量開工前30 min打開星站差分儀器收斂衛星，打開StarUtil-3000軟件，將GPS與電腦利用串口線纜連接。

（1）點擊“連接”、選擇相應串口；（2）點擊“自動波特率”，將電腦與GPS連接起來； （3）點擊左側的“NMEA”按鈕，出現以下界面：在GPGGA欄中選擇測深儀需要的GGA輸出頻率1Hz～10Hz、注：需要輸入命令。（4）保存設置，將以上更改部分保存。在以上右下角的“input terminal”對話框中輸入以下命令[profile]saveas，“myprofile”點擊“send”按鈕返回OK即可。（5）退出軟件：點擊staruntil3000軟件中“連接”按扭，在彈出對話框中點擊“斷開連接”即可。

3.1.2 水上導航軟件（南方自由行）的設置

（1）打開水上導航軟件—— 自由行；（2）點擊設置：點擊“設置”→“GPS1設置”，彈出以下對話框：在彈出對話框中將GPS型號設置為“其他接收機”將數據格式改為“GGA”；（3）點擊上界面中的“端口設置”彈出以下界面：將連接端口設置為星站差分GPS所占用的端口，（需要退出星站差分軟件）然后點擊“自動探測”（或者直接輸入19200）探測成功后點擊確定即可。

3.2 在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）固定水下斷面測量中的測試

3.2.1 常規GPS RTK水深測量在巫峽的應用

按照常規GPS RTK測量，架設基站做差分信號發射，在測區輸入4個或多個已知D級控制點的BJ54、WGS84坐標求出四參數，和高程擬合參數，移動站在已知點控制點做參數校正和校測。三峽庫區巫峽（145 km～166.3 km）固定水下斷面測量為典型的山區河流。在庫區測量作業時對測量精度和效率有一定的影響。

3.2.2 SF-3040型星站差分水深測量在巫峽的應用

SF-3040型星站差分在巫峽峽區衛星狀態一直良好，同時測船沿江中心進入峽區衛星收斂效果非常好，誤差估算值都保持在15cm，PDOP值在1，測時水面高162.85 m（峽區外實測水面高162.753）。這種作業環境對于星站差分GPS技術正好發揮其優點，提高了測量精度和工作效率。

3.2.3 SF-3040型星站差分在庫區水下測量的精度情況

在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）進行水下固定斷面測量，使用南方自由行導航軟件30 km航道建立一個測深項目，在另已知控制點長江上游航道里程170 km處（距離42 km）測量GPSD630數據，差值X=0.075 m、Y=0.146 m、H=0.145 m精度滿足要求。其他精度校測數據見表1。

4 結語

在三峽庫區水下地形測量使用SF-3040型星站差分GPS時，在測量船通過大橋的瞬間，衛星信號會由于受到橋梁遮擋而失鎖；在靠近部分岸線陡峭山壁、水工建筑、而發生衛星信號失鎖。SF-3040型星站差分GPS秉承了傳統差分GPS的優勢，提高了工作效率，能充分發揮快速和高精度定位的優勢。

參考文獻

[1] 楊飛，馬耀昌.GPS在水下地形測量中的應用研究[J].地理空間信息，2006，4（3）：20-22.

[2] 合眾思壯.SF-3040型星站差分培訓材料[Z].2012.endprint

摘 要：介紹星站差分GPS原理，通過SF-3040型星站GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試，結果表明SF-3040型星站GPS性能穩定、高效、高精度適合運用三峽庫區水下地形測量。

關鍵詞：星站差分GPS 三峽庫區 水下地形測量

中圖分類號：P207 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0033-01

長江三峽庫區航道在2008年175 m試驗性蓄水后，水位的日變化隨著三峽大壩的下瀉流量而變化，日變幅最大0.2 m，水面高程相對比較穩定，本文詳細介紹采用SF-3040型星站差分GPS在三峽庫區水下地形測量中的應用。

1 水下地形測量的組成

水下地形測量由硬件部分和軟件部分組成，不管硬件部分還是軟件部分都是水下地形測量不可分離的重要組成部分，在平面定位中所采用的GPS直接影響著測量作業的精度和效率。

1.1 硬件部分

（1）測量專用船艇（長9.28 m，寬2.5 m）；（2）無錫海鷹測深儀HY-1600型號，測深精度為0.05+0.01Hm；（3）電腦；（4）SF-3040型星站GPS（或GPS RTK 1+1）；（5）各種端口數據線。

1.2 軟件部分

（1）星站差分GPS設置軟件：StarUtil-3000；（2）測量導航軟件：南方自由行；（3）內業成圖軟件：清華山維。

2 星站差分GPS原理[2]

星站差分GPS屬于廣域差分GPS（de area DGPS，WADGPS）范疇，Starfire星站差分網絡系統最初是John Deere&Co.和NavCom Technology Inc兩家公司開發的廣域差分矯正定位系統。地面參考站網絡由28個遍布全世界的高性能雙頻GPS接收機構成，數據處理中心將這些數據發送到3個地面衛星注入站（分別位于英格蘭Goonhilly、加拿大Laurentides和新西蘭Auckland），由這些衛星將差分矯正信號向全球播放。

3 星站差分GPS與GPS RTK在長江三峽庫區河段的測試和應用

為了測試SF-3040型星站GPS在三峽庫區水下地形測量中的精度和效率，選擇了在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）共155 km航道固定水下斷面測量時進行測試。

3.1 星站差分主要軟件設置作業流程

3.1.1 星站差分StarUtil-3000軟件的設置

SF-3040型星站GPS儀器初始化時間較長，在外業測量開工前30 min打開星站差分儀器收斂衛星，打開StarUtil-3000軟件，將GPS與電腦利用串口線纜連接。

（1）點擊“連接”、選擇相應串口；（2）點擊“自動波特率”，將電腦與GPS連接起來； （3）點擊左側的“NMEA”按鈕，出現以下界面：在GPGGA欄中選擇測深儀需要的GGA輸出頻率1Hz～10Hz、注：需要輸入命令。（4）保存設置，將以上更改部分保存。在以上右下角的“input terminal”對話框中輸入以下命令[profile]saveas，“myprofile”點擊“send”按鈕返回OK即可。（5）退出軟件：點擊staruntil3000軟件中“連接”按扭，在彈出對話框中點擊“斷開連接”即可。

3.1.2 水上導航軟件（南方自由行）的設置

（1）打開水上導航軟件—— 自由行；（2）點擊設置：點擊“設置”→“GPS1設置”，彈出以下對話框：在彈出對話框中將GPS型號設置為“其他接收機”將數據格式改為“GGA”；（3）點擊上界面中的“端口設置”彈出以下界面：將連接端口設置為星站差分GPS所占用的端口，（需要退出星站差分軟件）然后點擊“自動探測”（或者直接輸入19200）探測成功后點擊確定即可。

3.2 在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）固定水下斷面測量中的測試

3.2.1 常規GPS RTK水深測量在巫峽的應用

按照常規GPS RTK測量，架設基站做差分信號發射，在測區輸入4個或多個已知D級控制點的BJ54、WGS84坐標求出四參數，和高程擬合參數，移動站在已知點控制點做參數校正和校測。三峽庫區巫峽（145 km～166.3 km）固定水下斷面測量為典型的山區河流。在庫區測量作業時對測量精度和效率有一定的影響。

3.2.2 SF-3040型星站差分水深測量在巫峽的應用

SF-3040型星站差分在巫峽峽區衛星狀態一直良好，同時測船沿江中心進入峽區衛星收斂效果非常好，誤差估算值都保持在15cm，PDOP值在1，測時水面高162.85 m（峽區外實測水面高162.753）。這種作業環境對于星站差分GPS技術正好發揮其優點，提高了測量精度和工作效率。

3.2.3 SF-3040型星站差分在庫區水下測量的精度情況

在長江三峽庫區鳊魚溪（145 km）至萬州（330 km）進行水下固定斷面測量，使用南方自由行導航軟件30 km航道建立一個測深項目，在另已知控制點長江上游航道里程170 km處（距離42 km）測量GPSD630數據，差值X=0.075 m、Y=0.146 m、H=0.145 m精度滿足要求。其他精度校測數據見表1。

4 結語

在三峽庫區水下地形測量使用SF-3040型星站差分GPS時，在測量船通過大橋的瞬間，衛星信號會由于受到橋梁遮擋而失鎖；在靠近部分岸線陡峭山壁、水工建筑、而發生衛星信號失鎖。SF-3040型星站差分GPS秉承了傳統差分GPS的優勢，提高了工作效率，能充分發揮快速和高精度定位的優勢。

參考文獻

[1] 楊飛，馬耀昌.GPS在水下地形測量中的應用研究[J].地理空間信息，2006，4（3）：20-22.

[2] 合眾思壯.SF-3040型星站差分培訓材料[Z].2012.endprint