GPS—RTK技術在水下地形測量中的應用觀察

摘 要：利用傳統落后的測量方法來測量水下地形會使得水深測量數據與水下地形測量點的平面定位有所出入，這不僅會增大野外測量人員的測量難度，延長工作時間，同時也使得水下地形點的精度大大降低。現階段，隨著我國科學技術的不斷進步，GPS技術和RTK技術的逐漸發展并完善大大的提升了我國水下地形測量工作的質量。在測量水下地形時應用GPS-RTK技術可以有效地實現測量數據傳輸的全自動化，降低野外測量人員的工作難度，減少在測量時出現的人為故障，進而有效地提高水下地形測量的工作效率。

關鍵詞：GPS-RTK技術；水下地形測量；應用觀察

引言

現階段，隨著我國社會經濟的不斷發展，我國的科學技術也在不斷地提高，水下地形的測量技術也在不斷地改善并提高。GPS-RTK技術是當前我國在測量水下地形時較常使用的技術，它是由自動化技術、測繪技術、數字化技術以及計算機技術等眾多技術綜合產生的結果，GPS-RTK技術在進行水下地形測量時能夠實時的測量水下的高程、地形并及時地將測量結果的傳輸至地面控制中心。

1 GPS-RTK技術的基本概述

1.1 GPS-RTK技術在水下地形測量中的具體實施方法

在利用GPS-RTK技術進行測量水下地形時測量的重點內容是要掌握被測水域水下地形的高程及其平面位置，在利用GPS-RTK技術進行測量水下地形時測量水下地形的高程應與測量平面位置相一致、同步[1]。在測量水下地形時應用GPS-RTK技術可以有效地實現三維定位與探測步驟協同進行，進而利用流動站和水位探測儀來進行定位和水深工作。

1.2 GPS-RTK技術測量的基本組成及相關測量原理

在測量水下地形時應用GPS-RTK技術主要是依靠流動測量站及固定GPS基準站實現的。計算機、探測儀、數據通訊鏈及GPS接收機等儀器是GPS-RTK技術在測量水下地形中常用的儀器。在這之中GPS接收機主要是用于接收衛星信號，探測儀則主要是獲取被測水域的水深值，數據通訊鏈的功能主要是將基準站接收的信號實時的傳送至流動站，計算機的功能則主要是分析流動站接收地信號并及時的反饋GPS的定位結果。

2 水下地形測量的特點及方法

2.1 水下地形測量的特點

水下地形測量作為當前我國測繪科學技術的重要組成部分，由于其自身地形起伏的原因導致在測量水下地形時無法直接觀察水下地形。水下地形測量難度較大，這使得在測繪水下地形時只能利用定位及深度測量的方法來完成水下地形測量工作。

2.2 水下地形測量的主要方法

海道及湖泊是水下地形測量的主要目標，在測量水下地形時具有多種測量方法，既包括新興的GPS-RTK技術測量方法也包含傳統水位測定結合與極坐標定位相結合的方法，在利用傳統的測量方法進行測量水下地形時主要是先利用極坐標法進行定位，再利用測量儀器來定位水下的三維坐標[2]。此外，在測量被測水域的水深時應首先測出不同設測點的水深并將其有效地轉化成高程。為有效地完成水下地形的測量工作就需要同時進行水深測量工作及定位工作，但是在測量水下地形時采用傳統的測量方法會受到儀器因素、自然因素等方面的影響，使得水下地形測量的難度較大且無法保證水下地形測量的精確度及準確性。在測量水下地形時應用先進的GPS-RTK技術對提高水下地形的測量效率、測量精度等方面都有著十分重要的作用。

3 GPS-RTK技術在水下地形測量中應用的相關優勢

3.1 提高水下地形測量精度

在進行測量水下地形時借助GPS-RTK技術與水位探測技術相結合不僅能夠有效地提高被測水域被測點平面位置的測量精度，同時也能夠極大地提高被測點的高程位置的測量精度[3]。

3.2 有效地減少系統作業的干擾

在利用傳統測量方法進行測量水下地形時需要進行點對點的通視，但在測量水下地形時利用GPS-RTK技術中的流通站與基準站來接收信息，從而可以減少通視這一環節。此外，在測量水下地形時應用GPS-RTK技術可以減少外界因素及自然因素對測量結果的影響，減少系統作業對測量精度的影響。

3.3 有效地增加水下地形的測量距離

在測量水下地形時應用GPS-RTK技術時，電臺的功率決定了GPS-RTK技術的測量距離，所以通常情況下在排出其他主觀因素之后在被測水域周圍建立基準站即可將被測距離延長至10多公里。

3.4 有效地提高水下地形測量系統的自動化程度

在測量水下地形中應用GPS-RTK技術可以實現信號發生、數據接收、數據采集以及數據分析處理等步驟的自動化程度。這樣不僅可以提高水下地形的測量精度，同時也可以有效地緩解野外測量人員的勞動強度。

4 GPS-RTK技術在水下地形測量時的誤差影響

4.1 在測量水下地形時由高程異常引起的誤差

橢球曲率半徑及重力場在測量水下地形時發生差異的可能性較大。同時再加上GPS-RTK技術的基站會在測量中發生變化從而使得模擬大地水準面與橢球面之間重合偏差進一步加大，進而導致高程異常。

4.2 在測量水下地形時由于水面的變化而影響測量的精確性

由于在測量水下地形時難以控制水面風速的大小，從而難以控制水面的波動狀態，使得在利用GPS-RTK技術進行測量水下地形時很難確定一個精確地靜態的水面。與此同時，在測量RTK到水面的距離及船舶吃水深度等數據指標時就會出現一些誤差。

4.3 在測量水下地形時由于潮位周期而引起的誤差

由于在測量水下地形時水面的波浪會對船舶產生較大的影響，波浪波長在等測量船寬度及船長度較小時對船舶的影響較大。同時隨著水面波浪的持續會使得測量誤差持續積累，從而進一步影響水下地形測量數據的精確性。

4.4 在測量水下地形時由于操作不規范而引起的誤差

在測量水下地形中利用GPS-RTK技術時需要嚴格的控制系統中設備的時間。但是在實際的測量過程中由于操作設備不規范，使得計算機的時間未和GPS-RTK的時間相同步，那么就會使得測量三位信息混亂，測量數據發生誤差。

4.5 在測量水下地形時由于聲速剖面而引起的誤差

由于聲音在不同介質中的傳播速度有所不同，且聲音的傳播速度受水質、水深、硬度、溫度、含鹽量等因素的影響較大。所以在測量水下地形時聲音的傳播速度就會受到水下基槽變化及季節變化等因素影響，使得水下地形測量數據的誤差較大。

4.6 在測量水下地形時由于傳輸時間延遲而產生的定位誤差

由于在測量時船舶無法處于絕對靜止狀態，所以這就會在一定程度上導致RTK在傳輸數據時與初始定位產生一定的誤差。

5 結束語

總而言之，在測量水下地形時應用GPS-RTK技術具有顯著的測量優勢，它不僅具有操作簡單、受外界因素影響較小以及實時定位性強等優點，同時也能夠幫助流動站和參考站在工作時無需借助其他通視條件，使得外業的組織形式更加的靈活。在測量水下地形時應用GPS-RTK技術能夠使得流動站的作業誤差不積累且相互獨立，進而使得水下地形測量的點位測量精度分布均勻。此外，倘若水下地形條件允許，在測量時即可用GPS-RTK技術代替其他常規測量方法從而有效地降低測量水下地形的成本及提高成圖的速度。

參考文獻

[1]馬成武，趙紅旭，陳和權，等.GPSRTK技術聯合數字化測深儀在水下地形測量中的應用[J].東北水利水電，2010，07：49-51.

[2]劉云波，吳呂穩，許茵.GPS-RTK與數字測深儀在玉環縣漩門灣水下地形測量中的應用[J].測繪與空間地理信息，2012，07：215-216.

[3]李引生，周朝義，胡建軍.GPSRTK技術在昭平臺水庫水下地形測量中的應用[J].華北水利水電學院學報，2005，03：19-21.