RTKGPS技术在水下地形测量中的应用.docx

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1、RTKGP取术在水下地形测量中的应用【摘要】本文主要介绍RTKGPS技术进行水下地形测量的基本方法及一些注意事项，在水深测量中使用RTK技术越来越得到成熟而广泛的应用。【关键词】RTKGPS水下地形测量一、引言GPS技术的出现，带来了测量方法的革新，在大地控制测量、精密工程测量及变形监测、海洋测绘等应用中形成了具有很大优势的实用化方案。尤其是GPSRTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度，为工程放样、地形测图、地籍及房地产测量、水下地形测量等带来了新的作业方法，极大地提高了野外作业效率，是GPS应用的里程碑。特别是利用RTK技术进行水下地形测量，使得水上测量可以采用GPS无验潮方

2、式进行工作（RTK方式）成为可能。大大减少了测量人员的劳动强度，自动化程度高，省工省时，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程变得更经济。二、RTKGPS^术的基本原理高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。如下图1所示，在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止

3、状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。三、水下地形测量原理水下测量需要动态GPS测量，这就要进行基准台到移动台数据链的传播；为了实现GPS的相位差分功能，在施工前首先要建立施工平面和施工高程控制----GPS控制网。建立GPS控制网的目的主要有两个：a、求解七参数，进行坐标系统和高程系统的转换；b、提供GPS基准站点，用于设立参考站。（1）GPS控制测量

4、静态或快速静态，GPS控制测量很普通，我这里不再讨论。2）水下地形测量工作原理为：基准站通过数据链将其GPS观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测（卫星）数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时快速测出定位结果。（工作原理图如下）3.1有验潮GPS水上测量----DGPS测量长期以来，水下地形测量过程中的两个主要测量内容，即平面定位和水深测量是相对分离的；其中水深测量的方法变化不大，而平面定位的方法发展却较快，从六分仪定位到经纬仪、全站仪一直发展到GPS定位。在RTK技术未出现前，GPS动态定位高程精度很低。因此，

5、高程问题要通过验潮的方法来解决。3.2无验潮GPS水上测量-----RTKGPS测量随着GPS技术的不断发展，RTK技术的出现，使得水上测量采用GPS无验潮方式工作（RTK方式）成为可能，大大减少了测量人员的劳动强度，提高了工作效率，使工程更经济。下面我们对比一下无验潮GPS水上测量（RT旳方式与有验潮GPS水上测量（DGPS方式，可看出无验潮GPS水上测量（RTK方式更加轻松、经济、高效。（1）无验潮GPS水上测量（RTK方式不需建立验潮站，减少了资金的投入。（2）无验潮GPS水上测量（RTK方式不需验潮人员，减少了人力。（3）无验潮GPS水上测量（RTK方式不像DGPS方式是用

6、若干验潮站的资料计算出被测点的的高程/水深，而是直接求得水下高程/水深，这样精度更高。（4）无验潮GPS水上测量（RTK方式内业处理不需建立水位改正数文件，这样内业处理更方便。3.3无验潮测深原理水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即该点的平面坐标（X,丫）和泥面标高H。（如下图）传统的水下地形测量方法一般采用GPS定位确定其平面坐标（x，y），而泥面标高h则需要通过验潮求得。如图，通过验潮可求得水面标高h0，若测深仪换能器离水面的深度为hl且由测深仪测得换能器至泥面的高度h2，则可求得测点的泥面标高z为：z=h0-h1-h2若将GPS天线架设在在测深仪换能器的垂直上

7、方，采用GPS实时相位差分（RTK技术可实时求得厘米级的GPS天线的三维坐标（x，y，h）；即已知GPS天线的标高h3,GPS天线至换能器的高度为h4，贝U测点的泥面标高h为：z=h3-h4-h2这种直接确定泥面标高而无需进行验潮，我们将此种方法称为TRKGPS无验潮水下地形测量四、影响水深测量精度的几种因素及相应对策在实际使用无验潮方式进行水深测量时，测量结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、同步时差及RTK高程的可靠性等因素造成的误差的影响，这些误差远远大于RTK定