徐義超

摘要：現(xiàn)代水下地形測繪常采用GPS作為平面定位手段，用回聲聲納設備作為測深手段，并根據水位面的高程來反算水底點高程的基本模式。在實際生產中，當測繪水域位于驗潮站作用范圍內時，該模式可被采用。但當工作水域超出了驗潮站的有效作用距離范圍或因無法架設驗潮站而不能獲取驗潮資料時，該模式難以實施。為了解決這一難題，通常采用衛(wèi)星潮汐或預報潮汐獲得潮位變化資料。但因精度較差，難以滿足大比例尺水下地形測繪精度要求。隨著OTF技術的日益成熟，整周模糊度能夠在很短的時間內被精確確定，從而保證了GPS載波相位實時差分技術（RTK）能夠在動態(tài)環(huán)境下，獲得厘米級甚至毫米級的水平定位精度和厘米級的高程定位精度。這就是利用GPS RTK實施水下地形測繪的無驗潮方法，該方法克服了傳統(tǒng)水下地形測繪模式的缺陷，實施起來簡單方便。

關鍵詞：GPS;無驗潮;驗潮

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）14019301

1無驗潮水下測繪原理

無驗潮水下地形測繪采用GPS RTK工作模式，在事前準確設定基準站的平面和高程坐標，進入差分工作狀態(tài)后GPS流動站實時測繪探頭位置及水位數(shù)據，并將采集時間，探頭位置、水面高程、深度數(shù)據匯總到一個文件中儲存。

如圖1所示，GPS接收機至水面高為H0，探頭吃水為H1，t1時刻探頭測繪水底a點的深度值h。通過在測深、導航軟件中正確設置H0、H1，可以直接得到瞬時水面高程A及瞬時水面A至水底a點的距離。

圖1水下地形測繪定位及測深設備示意圖由此可以得到，水底a點高程=A-（H1+h）,上述測繪方法集潮位測繪與水深測繪于一身，直接獲得水底點的高程。采用這種方法確定的水位基準高程精度較高，并較好的消除了波浪、潮汐、水位落差等因素對水底高程的影響，大大提高了工作效率。

2海上試驗

按照《海道測量規(guī)范》的要求進行測線布設和海上作業(yè)。將采集記錄的測量數(shù)據分別按CORS無驗潮模式和傳統(tǒng)人工驗潮模式兩種方式處理，對兩種模式所獲得的數(shù)值成果、圖形成果進行比較分析，同時將GPS測高模式所獲得潮位數(shù)據與驗潮站人工觀測數(shù)據進行比對，從而檢核基于NBCORS的RTK無驗潮水下地形測量精度，以及所獲取測量成果的可靠性、精度等特性。本文選擇了水域數(shù)據進行無驗潮數(shù)據處理，并對數(shù)據進行了消浪處理和聲速改正，其同名點比對結果如下：

表1無驗潮與驗潮測點比對表單位：m

序號測點坐標XY無驗潮

高程驗潮

高程高程差值

(ΔH)11799352.58707589.55-13.66-13.56-0.1021799304.78707608.4-13.35-13.22-0.1331799164.98707673.15-10.22-10.12-0.1041799066.1707727.63-9.63-9.50-0.1351794230.51703602.33-55.40-55.37-0.0361794238703595-57.44-57.27-0.1771794246.34703588.18-43.94-44.060.1281794255.5703582.1-43.10-43.160.0691794265.42703577.06-15.07-14.98-0.09101794275.33703572.15-14.61-14.48-0.13111794284.77703566.36-10.74-10.68-0.06121794293.6703559.8-10.56-10.42-0.14131794301.79703552.53-13.28-13.18-0.10141794301.19703558.4-14.5-15.33-0.17151793838.2702123.5-8.8-8.7-0.10161793850.4702145.3-12.3-12.15-0.15171793888.44702131.2-20.3-20.420.12181793899.5702148.4-18.8-18.67-0.13191794013.4702209.3-15.5-15.60.10201794050.32702219.34-11.8-11.90.10211794080.88702230.4-20.2-20.330.13221794111.32702280.3-30.4-30.22-0.18231794138.4702265.34-22.2-22.04-0.16241794178.55702188.4-20.8-20.56-0.14251794222.4702202.4-15.5-15.60.10261794248.8702233.6-18.9-18.82-0.08271794304.4702550.1-13.3-13.15-0.15281794346.7702572.3-15.8-15.90.10291794444.3702672.1-30.2-30.280.08301794489.23702589.8-22.9-22.8-0.10………………圖上1mm高程點比對中誤差:

Mh=±秐i=1(ΔHi)2n1=±0.12(m)表2驗潮與無驗潮測點比對統(tǒng)計表

比對結果0(m)0.1(m)0.2(m)0.3(m)0.4(m)>0.4(m)點數(shù)占%點數(shù)占%點數(shù)占%點數(shù)占%點數(shù)占%點數(shù)占%5043.7%903666.9%303622.5%7255.4%1811.3%320.2%經檢測13514點，其差值≤0.4m為13301點，占總比對點98.4％RTK潮位與驗潮儀潮位同步曲線如圖2所示。

圖2RTK潮位與驗潮儀潮位同步曲線從比較的結果來看，在本實驗區(qū)域采用NBCORS以無驗潮方式進行水下地形測繪的方法是可行的，精度能夠滿足有關規(guī)范要求。

3優(yōu)勢及缺點

若潮位資料不具備，利用傳統(tǒng)的水下地形測繪方法將不能獲得水底點高程，而本文所述方法，無需驗潮便可完成水下地形測繪的整個工作，因而，相對傳統(tǒng)的測繪方法，該法具有方便、快捷和簡單等特點。

從比較的結果來看，在本試驗區(qū)采用NBCORS以無驗潮方式進行水下地形測量是可行的，精度能夠滿足有關規(guī)范要求。

在實際應用經驗中的優(yōu)點：(1)進行全天候作業(yè)，不受晝夜影響，提高作業(yè)效率。(2)有效的消除了動吃水以及波浪上下等因素影響。(3)避免了由于潮位觀測帶來的水位改正誤差。可得到即時水位。(4)無需人工或自動驗潮儀驗潮，節(jié)約成本。

缺點表現(xiàn)為RTK高程測量的綜合誤差。測深儀器自身精度及換能器安裝導致的誤差。無法進行深度基準面的推算。作業(yè)受距離和區(qū)域的限制。

4總結

利用無驗潮技術進行水深測量，使得水深測量這項工程變得簡單、方便、快捷、輕松、高效，極大的提高了生產效率，是一種先進的測量技術，值得在海島礁測量技術中大陸推廣應用。

參考文獻

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