RTK运用于海洋测绘中精度分析研究

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1、RTK运用于海洋测绘中精度分析研究摘要：该文以RTK运用于海洋测绘为研究对象，通过分析无验潮测深方法及其各种影响因素的产生机理，结合当前常用的测深设备的性能指标，模拟计算这些因素在各种海况下引起的定位和测深的误差量级，然后通过对计算结果的分析给出相应的解决办法，为开展海洋测深工作的外业实施提供参考和借鉴。关键词：海洋测绘RTK精度中图分类号:P228文献标识码：A文章编号：1672-3791(2017)07(a)-0069-02高精度海洋测深是21世纪海洋测量发展的主要方向之一。海洋测深包含定位和测深两个

2、方面的重要内容，只有同时提高定位和测深的精度，才能提供高精度的海底地形信息数据。由于海洋测深通常在运动载体上完成，因此传统的定位手段无法满足实时定位的要求。随着GPS测量技术的发展，GPS-RTK技术能够在动态环境下获得cm级甚至mm级的水平定位精度和cm级的高程定位精度。在测深方面,单波束测深仪通过水下换能器发射和接收测深脉冲信号，可准确测量换能器至海底泥面的距离。海洋测深中通常采用GPS-RTK进行定位、单波束测深仪进行测深。口前，国内外广泛开展了GPS-RTK无验潮测深方血的研究，虽然该方法可从理论

3、上消除潮汐模型误差的影响，但都没有综合考虑声速校正、GPS和测深仪信号不同步、测深仪信号延迟、测量船测量瞬间姿态误差等因素给测深精度带來的影响。在海况复杂时，这种简易的无验潮测深方法往往难以取得令人满意的效果。为此，该文通过分析无验潮测深方法及其各种影响因素的产生机理，结合当前常用的测深设备的性能指标，模拟计算这些因素在各种海况下引起的定位和测深的误差量级，然后通过对计算结果的分析给出相应的解决办法，为开展海洋测深丁作的外业实施提供参考和借鉴。1GPSRTK测深技术原理研究随着GPS全球定位技术的不断发展

4、，GPS实时动态测量在实时导航定位方面的应用越来越广泛。目前GPS定位中应用较多的是DGPS技术，这是一种采用简单的码数据（波长300m）相位平滑的技术，定位精度在rnn级，水下地形高程则需要通过验潮确定。对于大比例尺的水下地形测量或作业区远离陆域不便于验潮的地方，DGPS技术已难以满足要求，而GPS实时动态相位差分（RTK）是一种直接应用L1和L2载波（波长分别为19cm和24cm）相位的GPS定位技术，它在三维坐标上可以提供cm级的精度，在水下地形测量中无需通过验潮确定泥而高程，这种方法称为GPS无验

5、潮测深。假定参考站天线高为hl,参考站的正常咼为h2,流动站的天线高为h3,参考站GPS天线处的正常高和大地高分别为h4、h5,流动站GPS天线相位中心的人地高和正常高分别为h6、h7,换能器的瞬间高程为h8,测点高程为h。由图1中可以看出：h4=h1+h2h7=h3+h8(1)根GPS差分原理，参考站与流动站间的距离小于30km,可认为下式成立：h5-h6=h4-h7h7=M-(h5-h6)根据(1)式有:h3+h8=hl+h2-(h5-h6),则换能器的瞬间高程h8=hl+h2-h3-(h5・h6)。

6、换能器的嶙间高程确定后，所测的水底点的高程就很容易求出：h=h8・测深仪所测的深度。这样就实现了在水深测量屮，无需通过验潮来确定泥面高程，这种方法称为GPS无验潮测深。众所周知，动吃水发生在垂直方向，在实吋动态定位吋，该方向上的位移量可通过架设在船体中心上方的GPS天线相位中心的瞬间高程信息获得，该高程减去GPS天线到换能器的垂距，便是换能器发射面的瞬间高程，而换能器测量的深度正是建立在该高程的基础上，因此，船体的动态吃水不用专门去测定，换能器的瞬间高程已经包含了该信息。这是无验潮测深模式所特有的,也是相

7、对传统方法测量精度较髙的原因所在。2测深误差影响因素分析2.1测量误差对测深精度的影响海水是一种高度流动的介质，其温度、盐度特征不仅受径流淡水和洋流高盐水入侵的影响，同时还受到气温、季节、海流等因素的共同影响。一般而言，海水中声速大致在1430〜1550m/s(水温每增加1°,声速增加4.6m/s)o海水介质显著变化的温、盐特征必然导致声速结构的时空变化。由于介质声速不仅受水团运动而经常发生复杂变化，而且不同的声速结构又将直接影响波束射线的传播路径，因此声速改正在各项误差改正屮最重要也最复杂。只有精确确定

8、海水屮声速在垂直方向上的变化数值，才能为测深仪、声纳等水下声学设备探测水下目标提供准确的声速校正数据。声速剖面的差异会通过声速弯曲直接影响海底探测精度，导致海底形变的畸变。因此，为了降低海水水温变化对声速的影响，应尽量缩短测深作业的时间，且声速剖面测量应选择在作业屮间时刻进行。此外，为了降低水团运动及海水盐度和密度对声速的影响，声速剖面测量也应选择在测区中部位置进行。声速剖面测量完成后，应用测量结果实时校正测深仪声速参数,或记