DGPS-RTK與Hypack在水深測量中的應(yīng)用

冀念芬 王成志

摘?要：科學(xué)發(fā)展的今天，資源的開發(fā)也逐漸由陸地轉(zhuǎn)向了海洋，水下測量技術(shù)為探測海底 提供了必要的資料，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展普及，水上測量可以采用GPS無驗(yàn)潮方式進(jìn)工作。本文主要闡述DGPS-RTK及HYpack在水深測量中的簡單應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：差分定位;DGPS-RTK;水深測量

一、GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

根據(jù)測區(qū)的地理環(huán)境和特征、測區(qū)內(nèi)已有的測繪資料，本次工程所投入的儀器設(shè)備及數(shù)量、等相關(guān)因素布控了測區(qū)GPS控制網(wǎng)，達(dá)到了控制該測區(qū)的有效范圍，控制網(wǎng)的精度也達(dá)得了提高，亦為將來建設(shè)GPS衛(wèi)星連續(xù)運(yùn)行參考站做好基礎(chǔ)。本著優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，本測區(qū)航道GPS控制網(wǎng)由均勻分布的21個點(diǎn)構(gòu)成，控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)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(wǎng)中聯(lián)測并采用了3個GPS跟蹤站的同步觀測數(shù)據(jù)，以保障精確求定各控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)。

二、控制網(wǎng)外業(yè)觀測及精度分析

本次觀測GPS設(shè)備22臺并觀測GPS控制點(diǎn)的正常高，滿足數(shù)據(jù)處理的需要，統(tǒng)籌安排并同期觀測了GPS控制網(wǎng)觀測和控制網(wǎng)的高程。本次GPS控制網(wǎng)布設(shè)考慮了GPS＼＼水準(zhǔn)點(diǎn)的最佳數(shù)量，GPS＼＼水準(zhǔn)點(diǎn)的分布情況和網(wǎng)形設(shè)計(jì)方案，與12個位置較好的控制點(diǎn)聯(lián)測并測量出其高程，聯(lián)測了島嶼上高程傳遞點(diǎn)至觀測點(diǎn)之間的水準(zhǔn)路線，總計(jì)GPS＼＼水準(zhǔn)共用點(diǎn)14個，且均勻分布在本測區(qū)航道區(qū)域。

首先對各偏心觀測點(diǎn)、控制點(diǎn)進(jìn)行編號，然后在進(jìn)行基線解算?；€解算首先要把觀測點(diǎn)的天線高歸算到相位中心，在計(jì)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(shè)置相關(guān)基線解算參數(shù)：數(shù)據(jù)采樣間隔一般設(shè)置成30秒，衛(wèi)星截至高度角設(shè)置為15度。在軟件中固定求取全網(wǎng)的WGS84站點(diǎn)坐標(biāo);采用薩斯莫寧模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)氣象改正;采用消除電離層后的組合觀測值。

閉合環(huán)精度統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看坐標(biāo)分量閉合差都在最大值和最小值的區(qū)間范圍內(nèi)，最大值為0.071米，符合規(guī)范要求。閉合環(huán)全長閉合差為0.0867米也滿足規(guī)范要求。閉合環(huán)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(jīng)過上述平差精度統(tǒng)計(jì)，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(xiàng)

（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(zhǔn)面起算的深度，叫做水位改正，測得水深后需要進(jìn)行水位改正。驗(yàn)潮站在同一瞬時的水面與深度點(diǎn)處的瞬時水面的高差控制在20cm以內(nèi)，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(yàn)潮站的潮位觀測資料選用兩個或兩個以上，把測區(qū)分成若干個帶（區(qū)），利用圖解內(nèi)插法求出各帶的潮位資料，進(jìn)行分帶改正。

認(rèn)真檢查分析觀測資料進(jìn)行精度校正，以保證成圖的質(zhì)量。例如，平面、高程控制以及定位點(diǎn)的精度，合理布設(shè)的測深線，深度點(diǎn)的密度，航行障礙物探測的完善性，等深線勾繪的準(zhǔn)確度。評定定位點(diǎn)精度采用定位點(diǎn)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(shí)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(zhuǎn)速誤差、聲速誤差、讀數(shù)誤差等引起的。

測深儀記錄紙上讀數(shù)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(xù)續(xù)，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(shù)，可以通過調(diào)節(jié)記錄紙零線位置進(jìn)行消除。

（三）測量時注意的問題

有關(guān)基準(zhǔn)站的問題：（1）數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是RTK技術(shù)的關(guān)鍵，RTK定位時要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時地把偽距觀測值，相位觀測值等相關(guān)觀測數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站。因此我們要把電臺天線架設(shè)的盡量高些。高增益天線應(yīng)用在較遠(yuǎn)的觀測距離。（2）設(shè)站時要限制最大衛(wèi)星使用數(shù)，一般為8顆。如果太多，則影響作業(yè)距離;太少，則影響RTK初始化。

四、數(shù)據(jù)采集及處理

（一）測前準(zhǔn)備

測前準(zhǔn)備工作是整個測量工作中的基礎(chǔ)，準(zhǔn)備工作必須做扎實(shí)。測前準(zhǔn)備主要包括以下幾個方面：新建項(xiàng)目;設(shè)置大地參數(shù);制作電子海圖，電子背景海圖引導(dǎo)了測量船準(zhǔn)確駛進(jìn)測量區(qū)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(shù)據(jù)采集

在測量船進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，應(yīng)先要新建測量項(xiàng)目。操作方法如下，右擊項(xiàng)目文件面板中的“背景文件”和“計(jì)劃測線文件”添加已經(jīng)做好的背景文件（*.dig文件）和測量計(jì)劃測線文件（*.lnw文件）。然后單擊Hypack Max主菜單上“開始測量”子項(xiàng)目進(jìn)入測量模式。

（三）內(nèi)業(yè)處理

用HYPACK MAX水道測量軟件進(jìn)行后處理，生成*.EDT/XYZ文件，得出最終成圖文件，經(jīng)三級檢查審定，由內(nèi)業(yè)組使用AUTOCAD成圖軟件根據(jù)規(guī)范要求繪制成圖。相關(guān)注意事項(xiàng)如下：（1）外業(yè)工作結(jié)束后提交測深記錄手簿、驗(yàn)潮記錄、數(shù)據(jù)盤片、草圖等相關(guān)資料，審查無誤后再編繪成圖。（2）圖幅規(guī)格嚴(yán)格按照交通部《水運(yùn)工程測量規(guī)范》（JTJ203-2001）要求進(jìn)行。（3）繪制方法：采用COASTAL公司的Hypack MAX專用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，通過專業(yè)繪圖軟件AutoCAD進(jìn)行圖紙計(jì)算機(jī)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(guī)范》之規(guī)定。

五、小結(jié)

本文通過簡單的講述，對基于測深系統(tǒng)的軟件應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了描述，簡單敘述了水深測量控制網(wǎng)布設(shè)及誤差分析，敘述了測深系統(tǒng)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(tǒng)使用者共同提高。

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