GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用探究

■鄭慶敏 王康國

（海南省海洋地質(zhì)調(diào)查研究院海南?？?70203）

GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用探究

■鄭慶敏 王康國

（海南省海洋地質(zhì)調(diào)查研究院海南?？?70203）

海洋資源作為我國重要資源之一，在我國經(jīng)濟、軍事等方面都占據(jù)著十分重要的地位。一直以來，我國都在海洋勘測、開采和測繪等方面付出了巨大的努力，投入了巨大的資金及人力支持，海洋測繪對我國的軍用以及民用都發(fā)揮著極大的作用。在科學技術(shù)的不斷進步下，我國在海洋測繪中越來越多的投入了先進技術(shù)，如GPS技術(shù)，其在海洋測繪中的精密定位以及水深測量方面占據(jù)主導地位。文章介紹了在海洋測繪中GPS技術(shù)的應(yīng)用，簡要分析了測繪中可能出現(xiàn)的一些問題及解決辦法。

GPS技術(shù)海洋測繪應(yīng)用問題解決辦法

1　引言

在傳統(tǒng)的測繪中，往往利用羅盤定位、六分儀、測深繩、測深桿以及測深鉛魚的方法去測量，這些方法存在很大的弊端，不僅耗費大量的時間、物力財力，而且測量數(shù)據(jù)精度值比較低，無法用作詳細、科學了解海洋的依據(jù)。近些年來，在海水測深方面逐漸應(yīng)用了側(cè)掃聲納、海洋遙感測深以及多波束測深系統(tǒng)，這些方法較之傳統(tǒng)技術(shù)有更多更大的優(yōu)勢，得出的數(shù)據(jù)更精確?，F(xiàn)在，GPS技術(shù)在海洋測繪中廣泛的應(yīng)用，使我國海洋測繪發(fā)生了質(zhì)的變化，逐漸發(fā)展成為具有高精度、高效的測繪技術(shù)。

2　海洋測繪以及GPS技術(shù)的涵義分析

海洋測繪主要是將海洋水體以及海底作為測量對象，對海洋底部地球物理場的根本性質(zhì)以及變化進行測量，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制多種比例尺的專題海圖。主要有海道測量、海底地形和海洋大地的測量、海洋專題的測量、以及海底地形圖、航海圖、各種海洋圖集的編制等。海洋測繪方法主要有海洋地震、海洋重力、海洋磁力、海底熱流、海洋電法以及海洋放射性的測量。由于海洋水體的影響，必須借助專業(yè)的海洋調(diào)查船以及測量儀器進行持續(xù)且快速的觀測，綜合考察。

GPS即全球定位系統(tǒng)，是美國研制的能夠?qū)崟r進行海、陸、空的三維導航及定位的新一代定位系統(tǒng)。GPS主要由地面控制、空間設(shè)備以及用戶設(shè)備三部分組成，其提供信息具有高效、快速、準確的特點，能夠全天候的、自動化的對點線面等的三維坐標進行測量。

3　GPS的應(yīng)用

3.1高精度的海洋定位

為了能夠獲得擁有更高精度值的海洋定位效果，可結(jié)合船上導航設(shè)備與GPS接收機通過兩種設(shè)備相互作用實現(xiàn)精確定位。例如，在GPS偽距定位的操作中，充分利用船上計程儀或者是陀螺儀、多普勒聲吶的具體觀測值，進行聯(lián)合推理求得船位；而在近海海域，就一般在岸上或是島嶼上建立基準站，在船上安裝GPS接收機，再加上動態(tài)相位技術(shù)或差分技術(shù)的應(yīng)用，全方位的對船的位置進行定位，進而實現(xiàn)具有高精度的海上定位工作。

3.2海洋大地控制網(wǎng)的建設(shè)

海洋大地控制網(wǎng)主要由廣泛分布在暗礁及島嶼上的控制點和海底的控制點所組成，水聲應(yīng)答器和固定標志是構(gòu)成海底控制點的兩部分。建立良好的海洋大地控制網(wǎng)，可在海洋變化、海洋資源開發(fā)、海洋地形的測繪中都起到非常重要的作用。首先在暗礁島嶼上的控制點的位置設(shè)立，可利用GPS相對定位技術(shù)測定，精準的確定控制點應(yīng)處的地理坐標；其次，在在進行海底控制點位置的測定中，則必須借助GPS接收機和一些水聲的定位設(shè)備，GPS接收機一般置于船臺上或是一些固定浮標上。從對衛(wèi)星的觀測和海底控制點的觀測方面達到同步效果，實現(xiàn)控制點位置的確定。船上的GPS接收機的位置會不斷發(fā)生變化，其瞬間位置可利用GPS相對動態(tài)定位技術(shù)進行觀測定位。

3.3水下的地形測繪

海底地形圖對航海、海底資源的勘探、電纜的鋪設(shè)、海上鉆井的平臺建設(shè)及沿海的養(yǎng)殖業(yè)等方面都是具有重大實用價值的，因此，必須利用高精度的數(shù)據(jù)去繪制具有準確性的地圖。水下地形的測繪過程中，最基礎(chǔ)的是對海道的測量，具體可采用海地控制測量的方式來對海地控制點的具體空間坐標或平面坐標進行測量，另外，還有必要利用水深以其來測量水深，水深測線的間距可隨比例尺的變化而不同。在近海岸區(qū)域，一般采用較為傳統(tǒng)的儀器，利用交匯法進行定位，在一些較遠的區(qū)域中，則較多的利用無線電進行定位，因GPS對目標物進行定位的過程具有快速、高精度的優(yōu)勢，針對水深儀器可采用單點定位，但其精度僅有幾十米，只能控制對遠海海底的小比例尺地圖的測繪；對一些大比例的測圖，則應(yīng)利用GPS差分技術(shù)實施相位定位，實際中往往同時使用GPS和水深儀器，利用前者開展定位測量、后者進行測量水深的工作，再加上電子記錄簿進行數(shù)據(jù)的記錄，最后發(fā)揮計算機的優(yōu)勢，利用專門的繪圖儀形成自動化測量海底地形的系統(tǒng)。

4　潛在問題及應(yīng)對方式

隨著我國越來越多的涉海項目的出現(xiàn)，GPS成為測量海域的必備工具之一，其在臨海工業(yè)、碼頭建設(shè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖等海洋測量中應(yīng)用十分廣泛，可避免出現(xiàn)人力、物力被浪費的現(xiàn)象。但部分測量單位未使用精度高的GPS接收機，測量前及獲得數(shù)據(jù)后對坐標的轉(zhuǎn)化重視力度不足，或者是由于缺乏基礎(chǔ)理論知識，在參數(shù)的采用上缺乏合理性，形成測量結(jié)果不準確，誤差較大的現(xiàn)象，對測量成果的影響巨大，甚至會引發(fā)一系列權(quán)屬糾紛。例如，在新建碼頭的設(shè)計中，其填海區(qū)域可能與原岸線發(fā)生重疊的現(xiàn)象，也就是填海工程必然會用人工岸線取代原岸線，但可能因為測量不準確，出現(xiàn)在標圖時未準確反映實際的情況，甚至會有養(yǎng)殖用海的圖標錯標在岸上。還可能出現(xiàn)海洋部門與土地部門對具體海洋工程范圍的測量出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。

GPS技術(shù)在測量中出現(xiàn)的誤差可主要概括為三個部分：首先是GPS自身的誤差，其自身由于信號原因造成軌道誤差以及SA，AS影響；其次是GPS信號傳輸中出現(xiàn)誤差，主要有太陽光壓、對流層及電離層的延遲、多路徑傳播以及周跳；最后是由GPS接收機產(chǎn)生的誤差，主要有鐘誤差、鎖相環(huán)的延遲、通道間形成的偏差、碼跟蹤環(huán)的偏差等。針對這種情況，測量單位在選用儀器時，必須全面了解儀器的性能、精度水平以及工作特性等，因為只有作業(yè)前對GPS儀器進行檢驗，才能保證GPS測量工作順利進行。對于一些處于近岸的用海項目，為保證該項目不與周邊已擁有確權(quán)的一些目標發(fā)生沖突，應(yīng)嚴格轉(zhuǎn)換WGS-84坐標的參數(shù)，對于少量緊鄰人們居住區(qū)域內(nèi)的項目、應(yīng)結(jié)合RTK技術(shù)進行測量，以保證坐標值的精確度。

5　結(jié)語

通過以上分析，GPS技術(shù)應(yīng)用于海洋測繪是必要的且是非常具有價值的，但在未來發(fā)展中，也需對GPS技術(shù)不斷改進融入更為先進的技術(shù)手段，使其應(yīng)用范圍能夠更廣泛，用其高速、高精度的特點服務(wù)于其他領(lǐng)域。

P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-250-1

鄭慶敏（1986～），男，工程師，研究方向為海洋地質(zhì)調(diào)查與測繪。