曾翔

摘 ? 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，相關(guān)地形測量技術(shù)的水平也在不斷提升和完善，在GPS技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用的今天，在我國水下地形測量工作中，GPS系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，GPS測量技術(shù)能夠有效降低水下地形測量的難度，節(jié)省測量工作的時間，所獲得的水下地形測量數(shù)據(jù)也較為精確，但是在進行水下測量作業(yè)的時候可能會出現(xiàn)一定的誤差，所以進行GPS誤差分析在水下地形測量中是重要的環(huán)節(jié)。本文通過對水下地形測量中的GPS誤差進行分析，能夠準確了解各種誤差的來源，并提出了相應(yīng)的策略對GPS誤差進行控制，從而降低水下測量工作中誤差的干擾，確保水下地形測量工作的順利進行。

關(guān)鍵詞：水下地形測量 ?GPS ?誤差分析 ?控制策略

中圖分類號：TV22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0009-02

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會各領(lǐng)域的用水量在不斷的增加，自來水供應(yīng)企業(yè)也加大了對取水泵船的建設(shè)，從而滿足居民的用水需求。在建設(shè)取水泵船的時候需要對取水泵船周邊水下地形進行詳細的測量，隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，取水泵船周邊水下地形測量已經(jīng)普遍采用較為先進的GPS技術(shù)，有效提高了測量的工作效率。但是使用GPS技術(shù)進行水下地形測量的時候容易出現(xiàn)較多類型的誤差，包括差分GPS定位誤差、信號傳遞誤差以及時間測定誤差等。GPS系統(tǒng)船舶動態(tài)測量能夠達到厘米級的精度，所以在水下地形測量中得到廣泛的應(yīng)用，在實際的測量工作中容易受到各種外界因素的影響，從而產(chǎn)生各種類型的誤差，通過對GPS誤差進行分析，可以更好的控制誤差的產(chǎn)生，從而提高水下地形測量數(shù)據(jù)的精確度。

1 ?水下地形測量中應(yīng)用GPS技術(shù)的原理和優(yōu)勢

1.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用原理

在水下地形測量過程中應(yīng)用的GPS測量技術(shù)是一種實時動態(tài)定位技術(shù)，一個完整的GPS系統(tǒng)一般包括基準站、流動站和通訊系統(tǒng)。在進行水下地形測量的過程中，設(shè)置在陸地上的GPS系統(tǒng)中的基準站會收集到相應(yīng)的坐標信息和觀測值，然后通過數(shù)據(jù)鏈將這些信息數(shù)據(jù)傳遞給流動站，一般流動站是裝置在測量船上的，流動站在接收到這些數(shù)據(jù)信息后會進行快速的處理，同時流動站對這些信息數(shù)據(jù)具有非常高的處理精度，能夠?qū)⒍ㄎ坏慕Y(jié)果精確到厘米級。在確定好坐標位置后，使用數(shù)字測深儀對相關(guān)位置的水深進行測量，就可以得出水下地形的高程。

1.2 GPS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢

在進行水下地形測量的過程中應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠有效增加水下地形測量的距離，該技術(shù)在水下地形測量時，由于具有較大的電臺功率，所以能夠?qū)y量的距離增加到10km左右;該測量技術(shù)還具有較強的抗干擾能力，和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，使用基準站和流通站進行信號的傳遞和處理，能夠避免通視環(huán)節(jié)，從而有效降低外界因素對信號的干擾;該測量技術(shù)具有較高的測量精度，能夠有效提高被測點水域的高程位置，以及水平位置的測量精度。其應(yīng)用優(yōu)勢如圖1所示。

2 ?GPS技術(shù)在水下地形測量時存在的誤差

2.1 差分GPS定位時的誤差

進行差分GPS平面定位時，要充分了解基準站和移動站GPS接收機之間的誤差，使用差分技術(shù)能夠消除公共誤差，提升移動臺動態(tài)定位的精確度。當應(yīng)用偽距差分和載波相位差分時，基站間的距離越長，存在的誤差越小，難以實現(xiàn)相應(yīng)的定位精確度。在一定的范圍內(nèi)使用該技術(shù)，雖然對衛(wèi)星軌道和大氣延遲等誤差能夠消除，但隨著距離的增加，這些誤差還會繼續(xù)增大。

在進行水下地形測量時還會出現(xiàn)時間延遲的誤差，基準站的GPS接收機計算相應(yīng)的差分改正數(shù)，到達移動臺數(shù)傳機時，進行相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，這就使得進入移動臺GPS接收機的時間延長，當接收機處理和計算移動臺GPS接收機的差分信號時，當信號傳送到計算機時，計算機的計算和存儲的時間也會延長。

2.2 深度基準面存在的誤差

利用深度基準面，水面上的船只可以得到相應(yīng)的便利，而且可以有效降低水面深度的計算難度。由于在進行取水泵船水下地形測量的過程中，受到地質(zhì)因素、水文因素以及其他因素的影響，最后測得的數(shù)據(jù)會存在一定的誤差，而這種誤差又會對深度基準面的準確度造成一定的影響，這就使得在使用GPS測量技術(shù)進行水下地形測量的工作不能夠順利的開展。

2.3 觀測過程中存在的誤差

傳統(tǒng)的觀測方式主要有人工觀測方式和自動觀測方式，雖然兩種方式都具有較為廣泛的應(yīng)用，但同時也存在著一定的缺陷。使用人工觀測方式的時候，主要的誤差是來源于水尺的位置和不合理的架設(shè)，很難確保數(shù)據(jù)觀測的準確度;使用自動觀測方式的時候，高程控制點與水邊具有較遠的距離或者具有較大的坡度，也很難保證觀測的準確性，最后得到的觀測數(shù)據(jù)也就具有一定的誤差。

3 ?水下地形測量中GPS誤差控制策略

3.1 合理設(shè)置基準站的位置

在進行普通的水下地形測量時，一般都要先在相應(yīng)的陸地上布置控制點，然后開展相應(yīng)的測量觀測工作。如果結(jié)合水上測量和岸上觀測這兩種方式，就可以有效縮短觀測的時間，并提高觀測數(shù)據(jù)的精確性，GPS系統(tǒng)的接受設(shè)備只需要在基準站的輻射區(qū)域內(nèi)，利用2min的時間進行初始化，就可以得到RTK的工作狀態(tài)，從而更容易實現(xiàn)GPS的定位，有效保證觀測數(shù)據(jù)的精確度。

3.2 創(chuàng)新和完善觀測方式

使用GPS對水面高程進行確定，在GPS的基礎(chǔ)上實現(xiàn)RTK工作模式，這樣能夠確保良好的觀測效果。在進行觀測的時候，首先要對基準站上的平面和高程坐標進行準確地確定，當進入到差分工作模式之后，再將流動站GPS接受設(shè)備安置到相應(yīng)的水岸上，在獲得GPS天線幾何中心的高程數(shù)據(jù)后，其與GPS天線到水面之間的高度距離之間的差值，就是水邊點的高程。這種方式操作起來比較簡單方便，整個觀測過程不會受到外界其他因素的影響，所測量的數(shù)據(jù)信息也具有一定的安全性，同時也具有較高的精確度，減小甚至消除了相應(yīng)的誤差。

4 ?結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，在水上進行相關(guān)資源利用的時候需要對水下地形進行相應(yīng)的測量，以獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息提供給相應(yīng)的工程。水下地形測量工作具有較強的專業(yè)性和較高的技術(shù)含量，這對工程師也具有較高的要求，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，GPS技術(shù)在水下地形測量中得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是在應(yīng)用的過程中也存在著一定的誤差，本文通過對這些GPS誤差進行分析，提出了控制GPS誤差的相關(guān)策略，從而能夠有效保證水下地形測量工作達到良好的效果，獲得準確的測量數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1] 鐘會華.水下地形測量中的GPS誤差分析及控制策略[J].珠江水運，2017（3）：74-75.

[2] 龔長兵，孫孝成，關(guān)鵬.動態(tài)GPS水下地形測量誤差及改正方法[J].黑龍江交通科技，2005（5）：32-33.

[3] 李寅，龔長兵.動態(tài)GPS水下地形測量誤差及改正方法[J].黑龍江交通科技，2010，33（5）：32.