淺談GPS在海洋測繪中的應(yīng)用

尹國強(qiáng)

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，海洋測繪技術(shù)也在不斷提高，GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用很大程度上克服了傳統(tǒng)測繪區(qū)域的限制，不僅可以測量陸地海平面上方空間，同時可以測量海洋上空空間，已然變成了海洋測繪的主要方式之一。

關(guān)鍵詞：GPS；海洋測繪；應(yīng)用

海洋測繪，顧名思義就是以海洋以及其中的相關(guān)物質(zhì)為對象開展的測繪工作。海洋測繪與陸地測繪不同的是，海面以下對象對于常規(guī)的視覺測繪方法來說都是不可見的，因此，往往需要采用特殊的技術(shù)，如無線電、聲納等技術(shù)進(jìn)行探測。這樣一來，如何關(guān)聯(lián)測繪參數(shù)與坐標(biāo)參數(shù)，便成為了需要研究的重點(diǎn)問題

1海洋測繪簡介

海洋測繪是指測量海洋底部的地球物理場的性質(zhì)及其變化特征，繪制成不同比例尺的海圖和專題海圖，是對海洋水體和海底為對象所進(jìn)行的測量和海圖編制工作。主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題測量，以及航海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋圖集等的編制。海洋測繪的方法主要包括海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量、海底熱流測量、海洋電法測量和海洋放射性測量。因海洋水體存在，須用海洋調(diào)查船和專門的測量儀器進(jìn)行快速的連續(xù)觀測，一船多用，綜合考察。基本測量方式包括：（1）路線測量。即剖面測量。了解海區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地球物理場基本特征。（2）面積測量。按任務(wù)定的成圖比例尺，布置一定距離的測線網(wǎng)。比例尺越大，測網(wǎng)密度愈密。在海洋調(diào)查中，廣泛采用無線電定位系統(tǒng)和GPS技術(shù)。

2 GPS技術(shù)在海洋定位中的應(yīng)用

2.1海上定位技術(shù)的基本原理

GPS定位技術(shù)一般可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩類。靜態(tài)定位是指利用兩臺以上的衛(wèi)星信號接收器接收數(shù)據(jù)，處理后得到坐標(biāo)，并結(jié)合相對位置信息，得到其他測算點(diǎn)的位置坐標(biāo)；動態(tài)測量技術(shù)則是依靠物體的位置、速度、加速度等參數(shù)實(shí)時測繪物體的位置信息。在海上定位工作中，采用GPS接收器和船只導(dǎo)航設(shè)備相配合，如結(jié)合船只配備的聲納儀、計程儀、陀螺儀等設(shè)備綜合分析并處理位置信息數(shù)據(jù)，可以更好的提高定位精度。在近海海域，結(jié)合基準(zhǔn)站技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)極高精度的海上定位工作，其中，差分技術(shù)極為關(guān)鍵的一項(xiàng)定位技術(shù)。

2.2 GPS技術(shù)概念

GPS技術(shù)又被稱之為全球定位系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)是由美國發(fā)明的。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)可以有效完成對海、陸、空等三維空間進(jìn)行實(shí)時定位和導(dǎo)航。這項(xiàng)技術(shù)的最大特點(diǎn)在于借助衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)對信息接收端的實(shí)時監(jiān)控，從而促使信息高效、準(zhǔn)確的提取，具有全天化和自動化的特點(diǎn)。

3 GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用

3.1GPS技術(shù)在海洋測繪中精確定位中的應(yīng)用

現(xiàn)今，在我國沿海范圍已經(jīng)開始使用無線電指向標(biāo)-差分全球定位系統(tǒng)（RBN/DGPS），這一系統(tǒng)能夠在300公里范圍內(nèi)進(jìn)行偏差不超過5米的精確定位，能夠滿足現(xiàn)今條件下的沿岸海道的測量大比例尺繪圖過程中導(dǎo)航與定位的要求，就其定位性而言，一般情況下的海洋測繪是足夠的，但是仍然無法滿足高精度測量的需求。但是使用GPS-PPK技術(shù)則不會存在這些問題，GPS-PPK技術(shù)能夠保證高精度的測量，同時在使用的過程中，不必使數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行實(shí)時通訊。在對海洋進(jìn)行精密測繪時需要從經(jīng)費(fèi)預(yù)算、海洋測量精度、導(dǎo)航實(shí)時性的需求等多方面進(jìn)行綜合考慮的情況下，將RBN/DGPS和GPS-PPK技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合而得出的技術(shù)方案能夠良好的實(shí)現(xiàn)以上考慮

3.2 GPS在水深測量中的應(yīng)用

海洋測繪中的水深測量是指使用搭載在測量船上的測量系統(tǒng)對海洋進(jìn)行水深測量從而得出的數(shù)據(jù)，測量系統(tǒng)主要是由專門的測量軟件和電腦、GPS接收裝置、多波束水深測量儀等組成。下面對海洋測繪的整個測繪流程進(jìn)行介紹：（1）前期準(zhǔn)備工作，在這一階段，測量人員需要對以下幾個方面引起注意：其一，在架設(shè)GPS-RTK基準(zhǔn)站時，需要將其設(shè)置在需要測量的區(qū)域的中心區(qū)域，且需要處在周圍地勢較高周圍沒有明顯的遮擋物的地方。其二，通過使用北京54或西安80坐標(biāo)為基準(zhǔn)換算需要的坐標(biāo)。其三，通過對已測量數(shù)據(jù)的重新加密，從而重新設(shè)定原有的測量斷面，對需要測量的水深作業(yè)線進(jìn)行初步的布設(shè)。（2）當(dāng)開始進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時，需要校驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)的正確性，避免因?yàn)閰?shù)錯誤等引起的基站定位誤差，當(dāng)海洋測繪中的測深設(shè)備連接正常后，需要對測量儀器與更正天線的偏差、接受裝置的數(shù)據(jù)格式、定位儀的接口和測深儀配置等進(jìn)行校準(zhǔn)，并經(jīng)檢驗(yàn)正常后方可繼續(xù)進(jìn)行工作。（3）當(dāng)完成數(shù)據(jù)收集進(jìn)入數(shù)據(jù)處理階段時，需要通過專業(yè)的軟件完成數(shù)據(jù)處理工作，通過對測量得到的海洋深度的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出海洋測繪的系統(tǒng)化的分析報告，并以文檔的形式進(jìn)行保存。

3.3差分GPS技術(shù)

差分技術(shù)，即差分GPS技術(shù)。其主要思想是利用已知的差分GPS基準(zhǔn)臺，結(jié)合精確的三維坐標(biāo)，求出位置修正量與偽距修正量，將修正量發(fā)送至GPS終端，結(jié)合相應(yīng)的實(shí)時GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。按照差分基準(zhǔn)臺發(fā)送信息的方法，可以將差分定位分為位置差分和偽距差分。位置差分是利用安置在已知精確坐標(biāo)基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)所接收的位置數(shù)據(jù)鏈，對用戶所接收到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，其原理最為簡單；偽距差分是利用已知坐標(biāo)求出站星的距離，對比含有誤差的測量數(shù)據(jù)后，將誤差信息傳給用戶作為修正依據(jù)，該技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。利用差分GPS技術(shù)，用戶不僅能接收到位置信息，還能接受到相應(yīng)的修正數(shù)據(jù)，可以更加有效地提高定位精度。

3.4 GPS-RTK 在測量海洋深度時的注意事項(xiàng)

GPS-RTK 對水深的定位是通過對當(dāng)前設(shè)定的或者是所要求的坐標(biāo)系進(jìn)行的，因此在使用的過程中需要首先進(jìn)行參數(shù)的計算求解，建立在同一個坐標(biāo)系下，而后才能進(jìn)行分析對比，因此，在對基站架設(shè)位置的選擇時要特別注意建立在地勢較高的中心區(qū)域，而后通過對測量得到的定位數(shù)據(jù)對比已知的坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)，通過專用軟件的分析計算得出測量區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)系數(shù)。

4結(jié)語

海洋測繪是我們認(rèn)知海洋重要的一步，新技術(shù)在海洋測繪方面的應(yīng)用能夠更好的提高測繪的精度，GPS技術(shù)由于其自身卓越的性能和巨大的優(yōu)勢在海洋測繪方面有著廣闊的前景，應(yīng)該加快對于GPS在海洋測繪方面的研究，使其不僅能夠在海洋測繪方面發(fā)揮作用，更能夠在內(nèi)陸的水域與近海海洋的測繪中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李峰.試析GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2017（31）.

[2]時海.GPSRTK與全站儀在地形圖測繪中的聯(lián)合應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版，2017（2）：238.

（作者單位：大連五星測繪科技有限公司）