DGPS-RTK与Hypack在水深测量中的应用

来源:用户上传      作者:冀念芬 王成志

　　摘 要：科学发展的今天，资源的开发也逐渐由陆地转向了海洋，水下测量技术为探测海底 提供了必要的资料，随着GPS技术的发展普及，水上测量可以采用GPS无验潮方式进工作。本文主要阐述DGPS-RTK及HYpack在水深测量中的简单应用。
　　关键词：差分定位;DGPS-RTK;水深测量
　　一、GPS控制网设计
　　根据测区的地理环境和特征、测区内已有的测绘资料，本次工程所投入的仪器设备及数量、等相关因素布控了测区GPS控制网，达到了控制该测区的有效范围，控制网的精度也达得了提高，亦为将来建设GPS卫星连续运行参考站做好基础。本着优化设计的原则，本测区航道GPS控制网由均匀分布的21个点构成，控制网相邻点间的最短距离为3公里，最长距离为178公里，平均距离为80公里，并在控制网中联测并采用了3个GPS跟踪站的同步观测数据，以保障精确求定各控制点的WGS-84坐标。
　　二、控制网外业观测及精度分析
　　本次观测GPS设备22台并观测GPS控制点的正常高，满足数据处理的需要，统筹安排并同期观测了GPS控制网观测和控制网的高程。本次GPS控制网布设考虑了GPS＼＼水准点的最佳数量，GPS＼＼水准点的分布情况和网形设计方案，与12个位置较好的控制点联测并测量出其高程，联测了岛屿上高程传递点至观测点之间的水准路线，总计GPS＼＼水准共用点14个，且均匀分布在本测区航道区域。
　　首先对各偏心观测点、控制点进行编号，然后在进行基线解算。基线解算首先要把观测点的天线高归算到相位中心，在计算过程中除了要把天线改正值改为零，还需要把IGS站的天线值改成公布值，并设置相关基线解算参数：数据采样间隔一般设置成30秒，卫星截至高度角设置为15度。在软件中固定求取全网的WGS84站点坐标;采用萨斯莫宁模型进行标准气象改正;采用消除电离层后的组合观测值。
　　闭合环精度统计，根据统计结果看坐标分量闭合差都在最大值和最小值的区间范围内，最大值为0.071米，符合规范要求。闭合环全长闭合差为0.0867米也满足规范要求。闭合环全长闭合相对中误差最大为3.4，平均相对中误差为7.2。经过上述平差精度统计，平差精度符合要求，成果可靠。
　　三、水深测量的误差分析及注意事项
　　（一）水位改正
　　把在瞬时水面上测得的深度归算到由深度基准面起算的深度，叫做水位改正，测得水深后需要进行水位改正。验潮站在同一瞬时的水面与深度点处的瞬时水面的高差控制在20cm以内，水位改正时采用该站的潮位观测资料;高差值超过20cm，水位改正时可采用水位分带法：在确保水位改正精度的条件下，验潮站的潮位观测资料选用两个或两个以上，把测区分成若干个带（区），利用图解内插法求出各带的潮位资料，进行分带改正。
　　认真检查分析观测资料进行精度校正，以保证成图的质量。例如，平面、高程控制以及定位点的精度，合理布设的测深线，深度点的密度，航行障碍物探测的完善性，等深线勾绘的准确度。评定定位点精度采用定位点的中误差。
　　（二）水深测量的测深误差及改正
　　测深仪测得的深度与实际水深不符时，说明有测深误差。它是由换能器吃水误差、仪器转速误差、声速误差、读数误差等引起的。
　　测深仪记录纸上读数是由换能器表面到海底之间的水深。若换能器入水过浅，使回声波受到水泡的干扰，记录纸上回声线断断续续，时有时无，对此一般要求换能器入水深度为0.3～08m。该误差是常数，可以通过调节记录纸零线位置进行消除。
　　（三）测量时注意的问题
　　有关基准站的问题：（1）数据处理技术和数据传输技术是RTK技术的关键，RTK定位时要求基准站接收机实时地把伪距观测值，相位观测值等相关观测数据和已知数据传输给流动站。因此我们要把电台天线架设的尽量高些。高增益天线应用在较远的观测距离。（2）设站时要限制最大卫星使用数，一般为8颗。如果太多，则影响作业距离;太少，则影响RTK初始化。
　　四、数据采集及处理
　　（一）测前准备
　　测前准备工作是整个测量工作中的基础，准备工作必须做扎实。测前准备主要包括以下几个方面：新建项目;设置大地参数;制作电子海图，电子背景海图引导了测量船准确驶进测量区域，也清晰的表示出沉船、暗礁等障碍物的地理位置，保证测量船的航行安全。
　　（二）数据采集
　　在测量船进行数据采集之前，应先要新建测量项目。操作方法如下，右击项目文件面板中的“背景文件”和“计划测线文件”添加已经做好的背景文件（*.dig文件）和测量计划测线文件（*.lnw文件）。然后单击Hypack Max主菜單上“开始测量”子项目进入测量模式。
　　（三）内业处理
　　用HYPACK MAX水道测量软件进行后处理，生成*.EDT/XYZ文件，得出最终成图文件，经三级检查审定，由内业组使用AUTOCAD成图软件根据规范要求绘制成图。相关注意事项如下：（1）外业工作结束后提交测深记录手簿、验潮记录、数据盘片、草图等相关资料，审查无误后再编绘成图。（2）图幅规格严格按照交通部《水运工程测量规范》（JTJ203-2001）要求进行。（3）绘制方法：采用COASTAL公司的Hypack MAX专用软件进行数据格式转换，通过专业绘图软件AutoCAD进行图纸计算机交互编辑后输出至绘图仪;绘图精度：误差不超过《国家航海图编绘规范》之规定。
　　五、小结
　　本文通过简单的讲述，对基于测深系统的软件应用技术进行了描述，简单叙述了水深测量控制网布设及误差分析，叙述了测深系统的组成及测量原理，在探讨水深测量精度提高的同时，以求与广大的测深系统使用者共同提高。
　　参考文献：
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　　[2]李宇，马洪蛟.提高水下地形测量GPS定位精度的探讨[J].现代测绘，2004（01）：42-43.
　　[3]郑洪波.浅谈Hypack Max软件在疏浚工程中的应用[J].中国水运（下半月），2015，15（07）：305-306.
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