江蘇CORS系統在近海水下地形測量中去驗潮應用初析

王　琪　劉國和　王　恒　王小剛

江蘇CORS系統在近海水下地形測量中去驗潮應用初析

王琪1劉國和1王恒2王小剛3

水下地形測量中，常規做法是先在測區內測設控制點，根據測區大小、形狀布置驗潮站位置及數量，在近海水下地形測量中有時還需在海洋中布設驗潮站，外業數據采集時采用單基站RTK GPS、測深儀并通過導航軟件同步記錄數據，所設驗潮站其間觀測水位，供后處理時計算各采集點正高之用。由于該方法驗潮工作量大且后處理時計算各采集點正高是通過內插求得，有時誤差較大，而應用網絡RTK就可解決以上問題。

一、江蘇CORS現狀

江蘇省全球導航衛星連續運行參考站綜合服務系統（江蘇CORS）是江蘇省測繪地理信息局“十一五”期間的重點項目，項目于2006年底建成并投入運行。

江蘇CORS通過在全省及周邊范圍內建設或共享若干個GNSS連續運行參考站，覆蓋江蘇全省陸地、海域及周邊部分地區，建立了一個全天候、高時空分辨率、高精度、高覆蓋率的全球導航衛星系統（GNSS）綜合信息服務網，同時構成了江蘇省高精度、動態的現代四維大地測量參考框架，是2000國家大地坐標系和北斗導航衛星系統在江蘇省的具體實現。

經相關權威部門測試，該系統平面實時定位精度優于3cm，高程實時定位精度優于5cm；事后處理可實現毫米級定位精度，其中平面優于3mm，高程優于5mm。

二、去驗潮站水下地形的測量原理

GPS觀測所得到的是大地高，為了確定正常高，需要有高程異常數據。確定高程異常的常用方法有兩種：一是GPS/水準高程擬合，二是區域似大地水準面精化。具體參考江蘇省地方標準《GPS高程測量規范》（DB32/T 1223—2008）。本文以南方水上工程自由行軟件為例進行分析。

水下地形測量時，將GPS天線固定于測深儀換能器的固定桿上，且與換能器中心位于同一鉛垂線上，并測量天線高即GPS天線至水面的距離h（見圖1），在軟件中進行參數設置。

外業工作結束后在綜合改正數據輸出中不進行驗潮站改正，各采集點高程是GPS測得的正高（即采集點處水位）減去對應測深儀實測水深計算而得。

三、采用單基站RTK和江蘇CORS在水下地形測量中正高的誤差源分析

1.單基站RTK測量

單基站RTK水下地形測量數據后處理時，要將各驗潮站位置坐標和包含數據采集時間段的驗潮水位輸入到后處理*.tdd文件中，如有多個驗潮站要分別建立，在綜合改正輸出中要進行水位改正，改正的原理是根據采集點與各驗潮站的位置關系用各驗潮站對應時刻的水位，采用直線插補的方法計算采集點處水位。各采集點高程是由計算水位減去此處測深儀實測水深計算而得。

單基站RTK在水下地形測量中高程的誤差源主要來源（這里假定水深測量無誤差，下同）：①驗潮站無實測水位根據時間用直線插補的計算誤差。在感潮河段或近海區域作業時如高、低潮附近水位加測密度不夠，其誤差相對較大因為其水位變化隨時間變化是非直線變化的；②采集點水位是依據各驗潮站和采集點位置關系用直線插補的方法計算而得，一般情況下，水面為曲面而非平面，因此用直線插補計算會帶來了一定的誤差。如作業區地處近海旋轉流區或作業區邊界未布設足夠多驗潮站時，誤差存在不確定性。

2.江蘇CORS測量

由于江蘇CORS在水下地形測量時無需布設驗潮站，在CORS覆蓋地區，正高的誤差源只有GPS高程測量誤差，其實時精度優于5cm，事后處理可優于5mm這對于水下地形測量完全滿足相應規范要求，且誤差完全處于可控狀態。

圖1　水下地形測量示意圖

四、結語

江蘇CORS系統在水下地形測量中去驗潮站的應用，既省去了單基站RTK測量方式下布設GPS基準站、驗潮站和測量期間驗潮工作，減少了外業工作量同時也提高了測量精度，該方法可在江蘇CORS系統覆蓋區域內推廣應用

（作者單位：1.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局2240052.中水淮河規劃設計研究有限公司2300003.蘇州市吳中區城南水利管理服務站215100）