DGPS-RTK與Hypack在水深測量中的應用

冀念芬 王成志

摘?要：科學發展的今天，資源的開發也逐漸由陸地轉向了海洋，水下測量技術為探測海底 提供了必要的資料，隨著GPS技術的發展普及，水上測量可以采用GPS無驗潮方式進工作。本文主要闡述DGPS-RTK及HYpack在水深測量中的簡單應用。

關鍵詞：差分定位;DGPS-RTK;水深測量

一、GPS控制網設計

根據測區的地理環境和特征、測區內已有的測繪資料，本次工程所投入的儀器設備及數量、等相關因素布控了測區GPS控制網，達到了控制該測區的有效范圍，控制網的精度也達得了提高，亦為將來建設GPS衛星連續運行參考站做好基礎。本著優化設計的原則，本測區航道GPS控制網由均勻分布的21個點構成，控制網相鄰點間的最短距離為3公里，最長距離為178公里，平均距離為80公里，并在控制網中聯測并采用了3個GPS跟蹤站的同步觀測數據，以保障精確求定各控制點的WGS-84坐標。

二、控制網外業觀測及精度分析

本次觀測GPS設備22臺并觀測GPS控制點的正常高，滿足數據處理的需要，統籌安排并同期觀測了GPS控制網觀測和控制網的高程。本次GPS控制網布設考慮了GPS＼＼水準點的最佳數量，GPS＼＼水準點的分布情況和網形設計方案，與12個位置較好的控制點聯測并測量出其高程，聯測了島嶼上高程傳遞點至觀測點之間的水準路線，總計GPS＼＼水準共用點14個，且均勻分布在本測區航道區域。

首先對各偏心觀測點、控制點進行編號，然后在進行基線解算。基線解算首先要把觀測點的天線高歸算到相位中心，在計算過程中除了要把天線改正值改為零，還需要把IGS站的天線值改成公布值，并設置相關基線解算參數：數據采樣間隔一般設置成30秒，衛星截至高度角設置為15度。在軟件中固定求取全網的WGS84站點坐標;采用薩斯莫寧模型進行標準氣象改正;采用消除電離層后的組合觀測值。

閉合環精度統計，根據統計結果看坐標分量閉合差都在最大值和最小值的區間范圍內，最大值為0.071米，符合規范要求。閉合環全長閉合差為0.0867米也滿足規范要求。閉合環全長閉合相對中誤差最大為3.4，平均相對中誤差為7.2。經過上述平差精度統計，平差精度符合要求，成果可靠。

三、水深測量的誤差分析及注意事項

（一）水位改正

把在瞬時水面上測得的深度歸算到由深度基準面起算的深度，叫做水位改正，測得水深后需要進行水位改正。驗潮站在同一瞬時的水面與深度點處的瞬時水面的高差控制在20cm以內，水位改正時采用該站的潮位觀測資料;高差值超過20cm，水位改正時可采用水位分帶法：在確保水位改正精度的條件下，驗潮站的潮位觀測資料選用兩個或兩個以上，把測區分成若干個帶（區），利用圖解內插法求出各帶的潮位資料，進行分帶改正。

認真檢查分析觀測資料進行精度校正，以保證成圖的質量。例如，平面、高程控制以及定位點的精度，合理布設的測深線，深度點的密度，航行障礙物探測的完善性，等深線勾繪的準確度。評定定位點精度采用定位點的中誤差。

（二）水深測量的測深誤差及改正

測深儀測得的深度與實際水深不符時，說明有測深誤差。它是由換能器吃水誤差、儀器轉速誤差、聲速誤差、讀數誤差等引起的。

測深儀記錄紙上讀數是由換能器表面到海底之間的水深。若換能器入水過淺，使回聲波受到水泡的干擾，記錄紙上回聲線斷斷續續，時有時無，對此一般要求換能器入水深度為0.3～08m。該誤差是常數，可以通過調節記錄紙零線位置進行消除。

（三）測量時注意的問題

有關基準站的問題：（1）數據處理技術和數據傳輸技術是RTK技術的關鍵，RTK定位時要求基準站接收機實時地把偽距觀測值，相位觀測值等相關觀測數據和已知數據傳輸給流動站。因此我們要把電臺天線架設的盡量高些。高增益天線應用在較遠的觀測距離。（2）設站時要限制最大衛星使用數，一般為8顆。如果太多，則影響作業距離;太少，則影響RTK初始化。

四、數據采集及處理

（一）測前準備

測前準備工作是整個測量工作中的基礎，準備工作必須做扎實。測前準備主要包括以下幾個方面：新建項目;設置大地參數;制作電子海圖，電子背景海圖引導了測量船準確駛進測量區域，也清晰的表示出沉船、暗礁等障礙物的地理位置，保證測量船的航行安全。

（二）數據采集

在測量船進行數據采集之前，應先要新建測量項目。操作方法如下，右擊項目文件面板中的“背景文件”和“計劃測線文件”添加已經做好的背景文件（*.dig文件）和測量計劃測線文件（*.lnw文件）。然后單擊Hypack Max主菜單上“開始測量”子項目進入測量模式。

（三）內業處理

用HYPACK MAX水道測量軟件進行后處理，生成*.EDT/XYZ文件，得出最終成圖文件，經三級檢查審定，由內業組使用AUTOCAD成圖軟件根據規范要求繪制成圖。相關注意事項如下：（1）外業工作結束后提交測深記錄手簿、驗潮記錄、數據盤片、草圖等相關資料，審查無誤后再編繪成圖。（2）圖幅規格嚴格按照交通部《水運工程測量規范》（JTJ203-2001）要求進行。（3）繪制方法：采用COASTAL公司的Hypack MAX專用軟件進行數據格式轉換，通過專業繪圖軟件AutoCAD進行圖紙計算機交互編輯后輸出至繪圖儀;繪圖精度：誤差不超過《國家航海圖編繪規范》之規定。

五、小結

本文通過簡單的講述，對基于測深系統的軟件應用技術進行了描述，簡單敘述了水深測量控制網布設及誤差分析，敘述了測深系統的組成及測量原理，在探討水深測量精度提高的同時，以求與廣大的測深系統使用者共同提高。

參考文獻：

[1]張子林.RTK技術在水下地形測量中的應用[J].珠江水運，2006（08）：36-37.

[2]李宇，馬洪蛟.提高水下地形測量GPS定位精度的探討[J].現代測繪，2004（01）：42-43.

[3]鄭洪波.淺談Hypack Max軟件在疏浚工程中的應用[J].中國水運（下半月），2015，15（07）：305-306.