GPS海洋測繪中的應用

劉一鋒

廣州市城市規劃勘測設計研究院 510000

摘要：測繪是測量中的新型技術，該技術的應用能夠提高測量質量和測量進度。本文就GPS海洋測繪技術在工程測量中的應用狀況進行分析，針對該技術方面存在的薄弱點和相關問題深入探究，從而提出相應的解決措施。

關鍵詞：GPS；海洋測繪；水深測量

一、海洋測繪技術的概述

現代測繪技術的代表是3S技術，即所謂的GPS、GIS和RS技術，全稱為全球定位系統、地理信息系統和遙感技術。其中全球定位系統主要是為用戶提供的一種定位三維速度和三維標準的技術，這種技術自從誕生之后應用較為廣泛，無論是在陸地還是航空海洋領域都有應用。地理信息系統是以數據庫為數據源的測繪測量技術，利用計算機編程的方式能夠分析工程整體空間。遙感技術是一種專業化的測繪技術，其本身是一種傳感手段，主要利用幾何形態和相關的物理特性對位置信息進行分析，這種技術的應用可以實現遠距離的物體識別，對工程測量有非常重要的意義。海洋測繪作為測繪科學技術的一個重要分支，在科學研究、國民經濟建設和國防建設等方面，起著重要的作用。隨著衛星技術、通訊技術、計算機技術、數據處理技術等的發展. 可以說現代科學技術的成就，導致海洋測繪經歷了一次跨時代的轉變。突破了傳統海洋測繪的時空局限，進入以數字式測量為主體、以計算機技術為支撐、以3S技術為代表的現代海洋測繪的新階段。GPS 技術已成為控制測量、海岸地形測量和海上定位不可缺少的手段。GPS衛星測量技術的問世更為海洋測繪開創了高新技術新途徑. 本文擬就GPS在海洋測繪中的應用作一簡單分析。

二、GPS在海洋測繪的精密定位中的應用方法

目前，以中國沿海范圍內為區域的無線電指向標一差分全球定位系統（RBN/DGPS）已經投入使用。此系統的有效工作距離可以達到300公里，定位的精確程度可以保持在5米之內，很大程度上滿足了沿岸海道的測量大比例尺繪圖過程中導航與定位的要求。但對于要求高精度測量的區域而言，此系統依舊無法滿足水位更正方式的需求。而對GPS-PPK技術而言，此項技術在測量時具有很高的精密程度，而且在使用過程中數據鏈可以不用進行實時的通訊。結合在海洋測量規范的要求，在綜合對設備運行的成本、測量高精度的要求、導航實時性的需求等許多實際問題考慮的前提下，進行精密海洋測繪中的定位工作需要結合RBN/DGPS和GPS-PPK技術，使用將兩者相互結合的技術方案。其主要工作流程是，首先經RBN/DGPS系統對實時的定位導航進行系統支持，提供誤差在3米之內的實時定位數據，之后再由雙頻載波對其載波的相位數據進行記錄并觀測所記錄的相位的部分測量。

三、GPS在海洋測繪的水深測量中的應用方法

1、當前所使用的測量系統

眼下，最常使用的水深測量工作方式是使用多波束的水深測量系統。與曾經所使用的單波束系統的測量工作相比，這種方法所收集到的數據樣本能夠依據不同的水源深度直接獲得，而且能夠垂直于航道的方向之上。因此，使用多波束的水深測量系統能夠快速、精確地對相對寬度范圍中的兩側多點的水源深度進行測量，明確清楚地探測海底的地形地貌。在進行測量的過程之中，通過利用多波束的水深測量系統和使用GPS系統的定位對某點的水深進行測定，就可以快速對海底的地貌地形進行測量和繪制。

2、水深測量工作中的基本步驟與方法

水深測量工作主要是指通過承載測量船與作業系統進行測量作業進而獲得水深數據的工作過程，其工作系統主要由專業軟件和計算機、GPS接受裝置、數字探測儀等設備組成。工作流程可以分為測量前的準備工作、外業數據的收集工作、內業數據的處理工作、測量成果的輸出工作等幾個步驟。（1）測量前的準備工作。在進行水深測量的前期準備工作時需要注意一下幾個方面：第一，對GPS-RTK基準站進行架設時，其位置應選擇在測量范圍內的中心區域，要求處于視野開闊切地勢較高的位置；第二，借助已知測量區域內的兩處WGS84坐標與北京54或西安80坐標，計算出所需要轉換的參數第三，使用加密方法對已有的測量斷面進行重新設置，初步布設水深測量的作業線嘲。（2）外業數據的收集工作。在進行此項工作是要注意一下幾點：第一，要排除如參數錯誤等能夠引起基準站進行坐標轉換計算出現誤差的因素，對基準站的坐標進行校驗；第二，對測量深度系統中的各項設備進行連接，完成測量儀器與更正天線的偏差、接受裝置的數據格式、定位儀的接口和測深儀配置等校準和連接工作，之后才可開始進行測量工作。（3）內業數據的處理工作。內業數據的處理工作主要是指通過相應的處理軟件對所收集到水源深度的測量數據進行分析和處理，進而形成詳細的水深分析的統計報告、水深圖等測量的實際成果，并將其進行輸出形成文檔。

3、GPS-RTK在水深定位中的應用

由于GP 技術坐標系統的設定主要是使按照當前所提供或要求的坐標系來進行的，在使用此技術進行水深定位的測量過程中，首，之后才能夠將各坐標的數據進行比較分析。所以這就要求在進行水深定位的工作中，在架設基站時要選擇在地勢高的房頂或山頂ZJ=，通過各個移動站對已知坐標點的實際測量之后，使用相應軟件對坐標進行求解轉換，進而得出測量區域內的坐標系數。

四、海洋測繪工作中水深測量的精確度分析及誤差來源判斷

在使用無驗潮的方法進行水深測量的工作時，鑒于船體搖擺、RTK的高程可靠性、采樣速率、同步時差等不確定因素會對測量的結果精確度產生很大程度上的影響，由于這些因素所產生的誤差會比RTK定位所產生的誤差數值高出不少，因此對提高無驗潮方法進行水深測量的精度產生了很大程度上的制約與影響。對于船體的動態吃水與搖擺姿態的更正而言，可以通過使用電磁式的姿態儀對船的姿態進行修正，其中包括位置修正與高程修正。船在行駛的過程在其橫擺、縱擺和航向等具體的參數都能夠借由姿態儀進行輸出，同樣依靠其測量的專屬軟件進行對此類參數進行修正。另外，對于船體動態的吃水數據而言，在進行更正時可以依據其靜態吃水和探測船的自重下沉以及顛簸程度的總和取平均值，進而以滿足探測時的誤差修正。

五、結語

在海洋測繪的精密定位及水深測量的工作過程中，GPS技術以其極高的應用價值和巨大的優勢，應該得到大范圍的推廣和利用，特別是對內陸的水域與近海海洋的測量工作而言有著更為寬廣的發展與應用前景。隨著測繪技術的發展和完善，使得測量在數據采集和標準化管理方面越來越規范，測量的自動化程度也逐漸提高，測量數據管理更加科學化。在現代的測量過程中對于全球定位系統和地理信息系統的使用更加廣泛，實現了數字化測量，促進了海洋測量水平的提高，為實現科學化測量奠定了堅實的基礎。同時，為海洋測量的信息化走向提供了強有力的技術保障。

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