基于無驗(yàn)潮模式的黃河三角洲附近海區(qū)測驗(yàn)研究

田慧 辛齊 王靜

【摘? 要】黃河三角洲附近海區(qū)測驗(yàn)提出一種無驗(yàn)潮模式測驗(yàn)，即基于GNSS動態(tài)后處理技術(shù)和EGM2008地球重力模型聯(lián)合直接獲得海底測點(diǎn)三維坐標(biāo)的方法。本文通過對試驗(yàn)資料的分析，并與傳統(tǒng)驗(yàn)潮方法比較，完全符合國家規(guī)范的要求。本文的無驗(yàn)潮模式測驗(yàn)方法解決了傳統(tǒng)通過驗(yàn)潮進(jìn)行海區(qū)測驗(yàn)中勞動強(qiáng)度大、安全性差，成果精度低、工作效率不高的問題，提高了測驗(yàn)成果的科技含量。

【關(guān)鍵詞】無驗(yàn)潮模式;GNSS動態(tài)后處理;EGM2008地球重力模型;黃河三角洲海區(qū)測驗(yàn)

1 引言

黃河三角洲附近海區(qū)目前采用的測驗(yàn)技術(shù)為利用GNSS信標(biāo)機(jī)測定測點(diǎn)的平面位置，測深儀測定測點(diǎn)的水深，其水深是通過人工摘錄測深儀模擬的測深曲線，測點(diǎn)采用測深儀固定距離自動打標(biāo)定點(diǎn)，通過岸邊的潮位站測定潮位，根據(jù)潮位-水深的原理來確定測點(diǎn)海底的高程[1]。

傳統(tǒng)的驗(yàn)潮測驗(yàn)方法存在如下不足：1、潮位觀測危險系數(shù)高;2、潮水位改正誤差較大;3、傳統(tǒng)測驗(yàn)方法測點(diǎn)密度不夠;4、手工操作出錯率高、效率低。為此，我們提出了一種基于GNSS動態(tài)后處理技術(shù)和EGM2008地球重力模型聯(lián)合直接獲得海底測點(diǎn)三維坐標(biāo)的方法。

2 原理介紹

2.1 GNSS動態(tài)后處理技術(shù)

GNSS動態(tài)后處理技術(shù)（post processing kinetic），是利用載波相位進(jìn)行事后差分的GNSS定位技術(shù)，其系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動站組成，原理為利用同步觀測基準(zhǔn)站接收機(jī)和流動站接收機(jī)對衛(wèi)星的載波相位觀測量;事后在計算機(jī)中利用TBC處理軟件進(jìn)行線性組合，形成虛擬的載波相位觀測量值，確定接收機(jī)之間厘米級的相對位置;然后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到流動站在地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)[2]。

2.2 EGM2008地球重力模型

高程異常是GNSS測量中高程數(shù)值所不可缺少的重要參數(shù)，它是似大地水準(zhǔn)面高和參考橢球高度之間的高差。2008年4月，美國地理空間情報局在充分利用最新觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上研制并發(fā)布了最新一代的地球重力模型——EGM2008地球重力模型[3]，采用基本網(wǎng)格分辨率1′×1′的空間分辨率在1.8km左右，該模型在黃河下游山東測區(qū)范圍內(nèi)采用的網(wǎng)格分辨率為2.5′×2.5′，空間分辨率為4km左右。

2.3 基于GNSS動態(tài)后處理和EGM2008地球重力模型獲取海底高程

本文主要是利用GNSS動態(tài)后處理技術(shù)對同步觀測的岸邊基站數(shù)據(jù)和移動站數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到海底測點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，并利用EGM2008地球重力模型將WGS84大地高轉(zhuǎn)換為目前使用的1956黃海高程（或1985國家高程），再將每個測點(diǎn)的高程與測深儀所測得的測點(diǎn)水深對接，即可以求出該測點(diǎn)的海底高程[4]。

3 試驗(yàn)

我們分別利用傳統(tǒng)驗(yàn)潮方法和本文提出的方法在黃河三角洲附近海區(qū)測驗(yàn)中進(jìn)行試驗(yàn)，將獲得的海底高程數(shù)據(jù)用斷面圖表示，橫軸是起點(diǎn)距，單位為km，縱軸為海底高程，單位為m。圖1是測線的斷面比較圖。

從圖中可以看出，兩種方法結(jié)果趨勢基本一致，但兩條線并不完全重合，存在一定的誤差，其誤差隨著起點(diǎn)距的增大而增大，即離岸邊越遠(yuǎn)誤差越大，我們叫測深斷面的開口誤差，這也從一定程度上說明傳統(tǒng)驗(yàn)潮測驗(yàn)方法利用岸邊潮位改正深水區(qū)水深的弊端。

統(tǒng)計本文無驗(yàn)潮模式的方法和傳統(tǒng)岸邊潮位改正結(jié)果的誤差參數(shù)，見表1。

在進(jìn)行黃河三角洲附近海區(qū)測驗(yàn)時，本文無驗(yàn)潮模式的方法和傳統(tǒng)驗(yàn)潮方法的測驗(yàn)成果不完全一致，測點(diǎn)中誤差在±0.045m左右，面積相對誤差在0.22%左右;誤差大小和分布與海區(qū)的潮汐變化特性有關(guān)[5]。

4 結(jié)論

本文提出的無驗(yàn)潮模式測驗(yàn)方法，即基于GNSS動態(tài)后處理技術(shù)和EGM2008地球重力模型聯(lián)合獲取測點(diǎn)海底高程的方法，不僅提高了海區(qū)作業(yè)的安全程度、海區(qū)測驗(yàn)的成果精度以及海區(qū)測驗(yàn)成果的科技含量，而且極大地降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 霍瑞敬，宋士強(qiáng)，田慧. 黃河口海域測驗(yàn)中GNSS動態(tài)后處理技術(shù)的應(yīng)用[J]人民黃河. 2016

[2] 劉衛(wèi)剛，馬靜.淺談GNSS-PPK技術(shù)在1：1萬基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用[J].測繪技術(shù)裝備. 2015（02）

[3] 地球重力場研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 寧津生，王正濤.? 測繪地理信息. 2013（01）

[4] 程懷遠(yuǎn). 顧及EGM2008重力場模型的GNSS高程擬合研究[J] 全球定位系統(tǒng). 2014

[5] 王長永，顏惠慶. 動態(tài)后處理技術(shù)在長江口水深測量的適用性[J] 水運(yùn)工程.2017

（作者單位：黃河水利委員會山東水文水資源局）