GPS技術(shù)在海洋測繪中的有效應(yīng)用探究

徐仕宇

（惠州市海洋勘測設(shè)計(jì)中心， 廣東 惠州 516001）

工作實(shí)踐證明，與陸地測繪相比，海洋測繪對(duì)測繪方法有著較高的要求，僅僅依靠常規(guī)的視覺測繪方法是無法實(shí)現(xiàn)工作目標(biāo)的，需要根據(jù)實(shí)際情況采用一些比較特殊的技術(shù)進(jìn)行測繪，比如聲納技術(shù)、無線電技術(shù)等等。在這種情況下，如何對(duì)坐標(biāo)參數(shù)與測繪參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)是測繪人員所面臨的重要課題，以往都是同時(shí)開展多個(gè)具有不同相對(duì)位置的測繪工作，以致在位置測量上存在一定誤差。但是將GPS技術(shù)應(yīng)用到海洋測繪中，能夠有效解決這一問題，使海洋測繪的準(zhǔn)確性得到有效保障，是海洋測繪行業(yè)的必然發(fā)展趨勢。

1 GPS技術(shù)在海洋定位中的應(yīng)用

1.1 GPS技術(shù)海上定位的基本原理

目前GPS技術(shù)可以劃分為動(dòng)態(tài)定位及靜態(tài)定位，其中動(dòng)態(tài)定位就是借助物體的速度、加速及位置等相關(guān)參數(shù)，對(duì)物體的位置信息進(jìn)行測繪；而靜態(tài)定位就是選擇兩臺(tái)以上的衛(wèi)星信號(hào)接收器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并處理，以此獲取物體的坐標(biāo)信息，結(jié)合相對(duì)位置信息獲取其他點(diǎn)的位置坐標(biāo)。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行海上定位的時(shí)候，需要與船只導(dǎo)航設(shè)備相配合，通過船只設(shè)備中的陀螺儀、計(jì)程儀及聲納儀對(duì)位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以此保證海上定位的整體精度。對(duì)于近海海域的定位，需要充分利用基準(zhǔn)站技術(shù)，以此保證海上定位的精度，使海上定位工作的目標(biāo)得以順利完成[1]。

1.2 差分GPS技術(shù)的應(yīng)用

作為 GPS技術(shù)中的一種關(guān)鍵技術(shù)，差分 GPS技術(shù)主要就是利用三維坐標(biāo)及GPS基準(zhǔn)臺(tái)獲取位置信息及偽距修正量，之后將其傳遞給GPS終端，結(jié)合實(shí)時(shí)的GPS數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行修正，其中包括了偽距差分及位置差分。目前偽距差分的應(yīng)用比較廣泛，而位置差分的運(yùn)用原理較為簡單。將差分GPS技術(shù)運(yùn)用到海洋定位中，既能夠接收到位置信息，也能夠獲取相應(yīng)的修正參數(shù)，使海洋定位的精度得到有效提升。

根據(jù)現(xiàn)狀來看，差分GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用范圍較為廣泛，比如在進(jìn)行海洋物探定位的時(shí)候，通過將差分GPS接收端安裝到前后兩艘地震船上，之后在陸地上進(jìn)行基準(zhǔn)站的設(shè)置。在預(yù)定航線之前，通過GPS技術(shù)使地震船將地震波發(fā)射向海底巖層，由后方的地震船對(duì)地震波及GPS定位信號(hào)進(jìn)行接收。通過地震波的物探信號(hào)將海洋地層結(jié)構(gòu)反饋出來，若是發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)油構(gòu)造，可以采用差分 GPS技術(shù)進(jìn)行定位，獲取準(zhǔn)確的鉆孔位置信息，之后進(jìn)行鉆井平臺(tái)的建造工作[2]。

2 GPS技術(shù)在水深測繪中的應(yīng)用

2.1 水深測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用原理

根據(jù)以往水深測量工作情況來看，測深儀是其中比較常用的一種儀器，可以對(duì)回聲測深儀與GPS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用。通過控制設(shè)備將指令發(fā)送給換能器，在換能器將聲波發(fā)射向水中并遇到障礙物的時(shí)候，聲波信號(hào)會(huì)反射回來，通過對(duì)聲波往返的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，能夠得到該測量點(diǎn)的水深深度。其次，由于海水的壓強(qiáng)、溫度及鹽度會(huì)影響到聲波的傳播速度，這就需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)矯正，以此確保測量工作的精度達(dá)到要求。

2.2 水深測量的數(shù)據(jù)采集及處理

差分GPS技術(shù)在在水深測量中也體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值，一般水深測量過程所采用的技術(shù)是信標(biāo)差分系統(tǒng)，這主要是因?yàn)槲覈诤０毒€上建立了信標(biāo)基準(zhǔn)站，能夠幫助工作人員及時(shí)接收基準(zhǔn)站傳遞出來的矯正信息，使定位工作的精度得到有效提高。通過這種方式能夠有效保證測量工作的順利進(jìn)行，不再需要另外建立基準(zhǔn)站，在一定程度上還能夠降低測量工作的經(jīng)濟(jì)成本，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升[3]。一般在水深數(shù)據(jù)的處理工作時(shí)，需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，在完成數(shù)據(jù)采集工作之后，將其錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)中的誤差剔除，并對(duì)其進(jìn)行矯正，最后完成成圖繪制工作。

3 GPS技術(shù)在海洋災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

將GPS技術(shù)應(yīng)用到海洋災(zāi)害監(jiān)測工作中，能夠?qū)Ｑ鬄?zāi)害的產(chǎn)生原因及其發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測。一般海洋災(zāi)害都是因?yàn)楹５紫孪菁捌渌F(xiàn)場所造成的，若是無法對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測和預(yù)報(bào)，勢必會(huì)造成較大的財(cái)產(chǎn)損失，甚至威脅到附近人員的生命安全。面對(duì)這種情況，通過GPS技術(shù)能夠提高海洋災(zāi)害監(jiān)測工作的水平，使海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)更加及時(shí)準(zhǔn)確，從而有效降低財(cái)產(chǎn)及生命等各方面的損失。在進(jìn)行海洋測繪工作時(shí)，通過海底地層布測及海洋大地控制網(wǎng)都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋災(zāi)害的監(jiān)測，對(duì)GPS技術(shù)的穩(wěn)定性及可靠性有著較高的要求。一般在進(jìn)行海洋災(zāi)害監(jiān)測工作的時(shí)候，需要經(jīng)過 2-3年，并對(duì)海底模塊運(yùn)動(dòng)情況及海底地殼形變情況進(jìn)行重復(fù)性觀測和研究，通過GPS技術(shù)能夠?qū)r的更多情況進(jìn)行準(zhǔn)確探測，使海洋災(zāi)害監(jiān)測工作的整體效果得到有效提升[4]。

4 海洋測繪中GPS技術(shù)的常見問題及解決措施

4.1 位置測繪偏差及修正

一般在進(jìn)行海洋測繪工作時(shí)，通過RTK等各各種技術(shù)都能夠滿足海洋測繪對(duì)技術(shù)精度的要求，但是在深水海岸線及海洋水下地形等高精度的海洋測繪工作時(shí)，需要做好位置測繪偏差的修正工作，比較常用的方法包括了測繪中心與定位中心的統(tǒng)一，將測深儀與GPS天線的換能器控制在一個(gè)垂直線，或是在得到測量數(shù)據(jù)后，對(duì)測深儀與GPS天線的換能器位置進(jìn)行歸正。無論是利用GPS技術(shù)進(jìn)行定位，或是選擇RTK技術(shù)進(jìn)行定位，都要保證海洋定位工作的精度，使其能夠達(dá)到定位精度的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 數(shù)據(jù)采集延時(shí)及校正

海洋測深是借助計(jì)算機(jī)對(duì)測深儀信號(hào)及GPS信號(hào)進(jìn)行同時(shí)接收的過程，為保證信號(hào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要保證深度數(shù)據(jù)及GPS信號(hào)數(shù)據(jù)的采集達(dá)成一致，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集延時(shí)情況。然而就實(shí)際情況來看，在利用不同設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，數(shù)據(jù)采集的速度必定存在一定的差異，這就無法保證深度數(shù)據(jù)采集及 GPS信號(hào)數(shù)據(jù)采集的一致性。面對(duì)這種情況，需要根據(jù)船只速度及儀器的數(shù)據(jù)采集速度對(duì)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間進(jìn)行校正，使數(shù)據(jù)失真問題得到有效解決，進(jìn)而提高海洋測繪工作的整體精度。

4.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差及校正

一般在利用GPS技術(shù)采集坐標(biāo)信息的時(shí)候，需要采用三參數(shù)模型或七參數(shù)模型等轉(zhuǎn)換模型，無論是采用哪一種模型，都必然會(huì)出現(xiàn)一定的坐標(biāo)誤差。造成坐標(biāo)誤差的原因比較復(fù)雜，主要就是GPS技術(shù)在采集數(shù)據(jù)之后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行平面位置的轉(zhuǎn)換，即使數(shù)據(jù)模型的嚴(yán)密性較高，在受到觀測條件的影響作用下，依然無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。面對(duì)這種情況，需要及時(shí)對(duì)模型及數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，以此保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，為保證轉(zhuǎn)換工作的有效進(jìn)行，需要積極提高測繪工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，使其能夠充分理解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差校正工作的重要性，以嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的心態(tài)做好各項(xiàng)工作，從而有效提高測繪工作的精度。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS技術(shù)在海洋測繪中體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值，能夠有效提高海洋測繪工作的效率及質(zhì)量，促進(jìn)海洋測繪行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。為充分發(fā)揮GPS技術(shù)在海洋測繪工作中的作用，相關(guān)人員要加強(qiáng)對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用研究，便于對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，使海洋測繪工作的整體水平得到有效提高，為海洋測繪技術(shù)的發(fā)展提供有利支持。