GPS技術(shù)在海洋測繪中的有效應(yīng)用

文/肖鴻飛　姜楠

1　GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用

1.1　海洋控制網(wǎng)

海洋大地控制網(wǎng)中包含了地面控制點(diǎn)和海面控制點(diǎn)，以及海底控制點(diǎn)等三個部分，其中，以海底控制點(diǎn)為首。海底控制點(diǎn)測量的主要工作原理為利用GPS信號接收器能夠與衛(wèi)星同步進(jìn)行定位觀測的這一特性，通過水聲應(yīng)答器對GPS信號接收器與測控點(diǎn)間的間距進(jìn)行同步的測量。

1.2　GPS定位技術(shù)的應(yīng)用

在海洋測繪的過程當(dāng)中，水深數(shù)據(jù)采集一般包含了定位和測深，以及水位觀測在內(nèi)的三種要素。迄今為止,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，我國在沿海地區(qū)供建設(shè)了20余座能夠覆蓋離岸300公里水域范圍的RBM-DGPS基準(zhǔn)站，其所具有的DGPS定位技術(shù)的精確度能夠達(dá)到亞米級，完全能夠達(dá)到海洋測繪的定位要求，以及導(dǎo)航要求。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)采用的主要是囊括省級以及市級連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)在內(nèi)的衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行綜合服務(wù)系統(tǒng)，其英文簡稱為ZJCORS，然只適合用于近海岸水域的測繪工作。這一系統(tǒng)的精確度能夠是毫米級，能夠是厘米級，也能夠是亞米級，這一系統(tǒng)的定位服務(wù)功能能夠進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)定位，同時，也能夠進(jìn)行高精確度的靜態(tài)定位。GPS-PPK技術(shù)伴隨GPS測量技術(shù)的健全和優(yōu)化使其運(yùn)用范圍在持續(xù)地?cái)U(kuò)展，PPK技術(shù)所具有的最大的特性，就是數(shù)據(jù)的傳輸不受限，傳輸?shù)姆秶螅瑳]有數(shù)據(jù)連接的時候依然能夠保持高精密度的測繪。

1.3　GPS測高技術(shù)的應(yīng)用

地形圖是一種能夠?qū)⒌匚锖偷孛策M(jìn)行還原的正形投影圖，通過一定的表達(dá)方式來表達(dá)地形的平面位置，還有地形的高程。海洋地形圖當(dāng)中主要是利用GPS技術(shù)對平面位置進(jìn)行測量，利用測深以及相關(guān)的水位資料來獲取測量點(diǎn)的高程。雖說現(xiàn)階段的海洋定位技術(shù)以及測深技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)近乎于完善，然而，由于環(huán)境因素的干擾導(dǎo)致海洋的相關(guān)水位資料獲取以及運(yùn)用當(dāng)中存在的誤差無法避免。在進(jìn)行海洋水下地形測繪的時候，利用DGPS定位技術(shù)，經(jīng)過水位站進(jìn)行水位觀測，通過建立水位模型來推算出潮面的最低理論值，以此來實(shí)現(xiàn)對海洋的高程設(shè)控。以往的驗(yàn)潮方式在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測區(qū)控制的時候，潮位站一般會建立在離測區(qū)最為接近的離岸點(diǎn)，不但遠(yuǎn)程潮位具有一定誤差，而且兩地海洋水波也具有極大程度的誤差。無論是利用長期戰(zhàn)，還是短期站，又或者是臨時站獲取的潮汐參數(shù)信息，其精確度都十分低，并且獲取成本也極高。GPS-RTK與GPS-PPK“無驗(yàn)潮”技術(shù)的運(yùn)用大幅度地減少了水位誤差。

2　GPS應(yīng)用中存在的問題及其解決措施

2.1　位置偏差

不管是采用DGPS，還是利用RTK技術(shù)來進(jìn)行定位，都能夠達(dá)到工程定位的精確度的要求。為達(dá)成實(shí)際水下地形測繪以及深水海岸線的測量的時候，GPS天線以及測深儀振蕩器需要時時刻刻處在同一條垂直線之上，而且要維持定位中心和測深中心的統(tǒng)一性，如果兩者之間的偏差值超出所限定的定位精確度的標(biāo)準(zhǔn)的話，應(yīng)將定位中心與測深中心進(jìn)行合并處理，以此來保持定位和測深的統(tǒng)一。

2.2　數(shù)據(jù)延時

在結(jié)束測深作業(yè)的時候，為保證定位和測深的同步性，應(yīng)把測深儀的輸出接口與GPS定位輸出接口一同與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。在展開數(shù)據(jù)采集的時候，GPS定位以及測深設(shè)施極有可能產(chǎn)生不同步的情況，致使測出的結(jié)果存在誤差，從而導(dǎo)致在進(jìn)行地形地貌測繪的時候產(chǎn)生失真的問題。在測船前行的過程當(dāng)中，很容易導(dǎo)致GPS系統(tǒng)以及測深系統(tǒng)測量的水深數(shù)據(jù)信息往后偏移，因此，可以利用修正公式“定位測深系統(tǒng)的延時=延時造成的位移/測船前行速度”來對定位以及測深進(jìn)行一定程度的修正。

2.3　坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差

GPS技術(shù)利用了WGS-84坐標(biāo)系，在獲得定位坐標(biāo)之后需要利用轉(zhuǎn)換模型將其轉(zhuǎn)化為地方坐標(biāo)。DGPS技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)一般采取三參數(shù)模型；網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)側(cè)重于平面以及高程的精確度，因此，采用的則是七參數(shù)模型轉(zhuǎn)換。Surfer軟件在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時候，會自行根據(jù)數(shù)據(jù)水深分別范圍，對等高線的最值以及其間距進(jìn)行合理化的規(guī)劃。另外，在工程運(yùn)用過程中，Auto CAD文件的圖件最為普遍，因此，在“File”當(dāng)中選取“Export”,把等高線圖件以“dxf”的格式進(jìn)行輸出，使用Auto CAD進(jìn)行后續(xù)的處理。

3　結(jié)束語

綜上所述，利用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行海洋測繪，不僅可以為海洋石油勘探提供了準(zhǔn)確的坐標(biāo)定位，而且還在計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)科技引領(lǐng)下進(jìn)行了跨越式發(fā)展。在此良好發(fā)展形勢下，GPS技術(shù)還將進(jìn)行更加廣泛的應(yīng)用發(fā)展，也將在國家的海洋測繪工作中發(fā)揮出更大的價值作用。