網絡RTK在水下地形測量中的應用

吉建兵 潘國俊

（江蘇省地質勘查技術院 江蘇南京 210008）

網絡RTK在水下地形測量中的應用

吉建兵 潘國俊

（江蘇省地質勘查技術院 江蘇南京 210008）

運用網絡RTK與測深儀進行測量水下地形的導航定位跟測深，連同進行處理實時數據采集和數據的水上測量軟件，分析了新方法對測量水下地形的成果與精度，并探討了對于處理粗差的各個問題。

網絡RTK；水下地形測量；粗差；精度

1 概述

在水下地形測量中，按照常規的方法是先在測區內布設平面控制點、水準點、臨時驗潮站。通過水上測量軟件實時接收單基站RTK GPS導航定位數據及測深儀測深數據，此間所設臨時驗潮站同時觀測水位，以供后處理時計算各采集點實時水面正高之用。由于該方法處理時計算各采集點水面正高是通過內插求得，測量數據誤差較大，而應用網絡RTK結合測深儀就可解決以上問題。

2 方法

先在測區范圍內均勻布設控制點（LSG1、LSG2、LSG3、LSG4、LSG5）并測量其坐標成果（包含高程），在水上測量軟件中輸入控制點的WGS1984坐標和相應的地方坐標，計算出轉換參數；然后安裝并調試儀器，測深儀的換能器懸掛式固定在測船一側中間部位，量取換能器吃水深度，設置好測深儀聲速及吃水參數；安置GPS接收機；導航軟件上布置水上測量范圍，根據測區情況和測圖比例尺布置測線，并設置數據采集方式，分別連接網絡RTK和測深儀，按照布設的測線導航并采集數據。

本次測量中為了檢核網絡RTK測得水面高程的準確性，同時布設了臨時潮位站進行潮位觀測。利用兩種方法計算水底正高進行對比驗證。

3 網絡RTK測量粗差的處理

網絡RTK的觀測在實際運用中發現客觀存在的粗差，而且隨機性與離散型較強為，這種不確定性的誤差給數據處理分析粗差的進行帶來了很多的困難。

3.1 走向趨勢法

走向趨勢法用于網絡RTK平面定位坐標數據的處理。水下地形測量船是走航式測深、定位，船只大部分時候都是沿直線勻速行駛的，可以每秒鐘記錄一次數據，所以記錄的平面坐標數據符合直線均勻分布的自然趨勢，表現為等間距的直線模型。我們可以根據等間距直線模型判斷出點778因信號干擾等因素產生了粗差，點778本應在778-1位置。如果778所在位置的水下地形平緩，地貌變化不大，我們可以采用內插法進行內插；否則進行復測。因水上測量軟件實時顯示測量平面位置及變量，所以測量現場就能看出平面測量數據有無粗差。若有可立即復測，并不會給測量帶來額外工作量。根據作業經驗平面測量粗差極少出現，所以網絡RTK平面測量完全值得信賴。

3.2 斷面圖形法

斷面圖形法用于網絡RTK水面高程數據和測深儀測深數據的處理。將每條測線按“時間-GPS水面高程”繪出水面高程斷面圖，因潮位的變化斷面圖形呈正弦曲線變化（見圖1），所以網路RTK的高程數據可根據斷面相鄰測點之間的坡度、高差關系檢查并平滑修正（見圖2）；測深數據可按“距離—深度”繪出斷面圖形，根據斷面相鄰測點之間的坡度、高差關系檢查并修正明顯的測深錯誤點。這種方法比較簡便，目前在測深儀數據粗差改正中得到了廣泛的應用，對于大粗差的測量數據較有效。

4 與傳統測量方法精度的比較

4.1 平面精度的比較

由于網絡RTK系統是GPS接收機聯機作業即以網絡的形式共同完成測量工作，增加了檢核條件，并且可以有效地消除系統誤差和周跳，提高了RTK和DGPS作業的可靠性。所以比單基站RTK可靠性高。

RTK測量精度取決于兩個方面：①擬合關系的精度；②觀測值的可靠性。擬合關系的精度取決于參與擬合點的個數、點位分布及擬合點自身的精度。由于網絡RTK分布區域廣，形成了基準點網，整體精度高，所以網路RTK比單基站RTK精度高。

圖1

圖2

4.2 高程精度的比較

傳統的水下地形高程測量，是由臨時驗潮站的水位根據測量點位置進行內插，求得測量點的水位，然后減去測深儀測量的對應深度，算出測量點水底高程，水位改正為10cm一個分帶進行內插處理，即水位誤差最大值為10cm，同時驗潮儀自身存在測量誤差，以及浪涌和時差等產生誤差，就是說水位改正誤差最大值應大于10cm。經相關權威部門測試，網絡RTK平面實時定位精度優于±3cm，高程實時定位精度優于±5cm。所以利用網路RTK進行水下地形測量比傳統的單基站RTK水下地形測量的高程精度高。

在南通港呂四港區進港航道工程水下地形測量中，我們進行了以下水底高程精度統計：

傳統方法重復測量點高程測量中誤差為：±0.25m；新方法重復測量點高程測量中誤差為：±0.17m；兩種方法重復測量點高程測量中誤差為：±0.31m。與傳統的方法相比較新方法的精度統計數據可靠并準確。

5 總結

跟傳統的測量方法相比，網洛RTK在測量水下地形的時候減少了處理和更正的潮位數據。使它在測量大面積區域上的優勢更大化，讓測量水下地形成為高效、快捷的工作，值得應用與推廣。

[1]魏東銀，邸國輝，張軍.水下地形測量高程異常點剔除方法研究[J].湖北辭書出版社，2003.

[2]佘繼紅.網絡RTK在數字化測圖工程中的應用研究[D].河海大學，2009.

P228.4

A

1004-7344（2016）08-0182-01

2016-2-20