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GPS—RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的应用

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GPS—RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的应用
本文将对GPS-RTK无验潮测深技术的工作原理及其在水深测量中的应用优势进行阐述，并结合案例进行探讨；对影响测量精度的因素进行分析并提出相应的解决对策。

标签：GPS-RTK无验潮测深技术内河水深测量
0引言
近年来，随着GPS技术在测绘中的应用，GPS-RTK无验潮测深技术在内河水深测量中已被逐渐的应用起来。

传统内河水深测量一般采取交会定位，受到时空等诸多限制，而GPS技术不受时空等限制实现全天数据采集。

在内河水深测量中适宜的工况下应用GPS-RTK无验潮测深技术，大幅提高了作业效率，实现了操作自动化，提升了测量精度，有效降低了测量人员的工作强度。

1内河水深测量的相关概述
1.1 GPS-RTK的工作原理
GPS通过精准的定位，把实时性的载波进行相位差分并获得实时动态。

基准站需要观测记录GPS数据，并将坐标数据传输至流动站；流动站同步跟踪观测GPS数据，并把收到的基准站数据输入系统进行分析和处理。

对采集和接收的数据进行实时载波相位差分处理，最后计算出精准的定位信息。

差分处理法是RTK 技术中最为主要的数据处理方法。

1.2 GPS-RTK无验潮测深技术
无验潮测深技术包括GPS RTK定位系统和测深系统，定位系统负责采集天线相位中心的当前平面坐标，并根据天线相位中心的高程推算换能器底部的高程；数字化测深仪负责测量换能器底部至河床的水深，通过简单的数学运算即可算出河床底部测量点的平面坐标及高程。

便携式计算机用于设置测深、定位设备进行同步观测记录，内业通过改正形成水下地形图。

2GPS-RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的优势
GPS-RTK无验潮测深技术大大提高了作业效率和测量精度，实现了厘米级的精度。

无验潮测深技术也不用再进行验潮站的水位记录，对潮位起伏大的水域其测量精度和准度更高。

3某内河水深测量分析
3.1测区情况
某地区为保护居民和行船的安全拟建一座防波提。

水深测量范围3.1*1Km。

3.2所需仪器
一套1+1 GPS RTK、单波速测深仪等。

3.3测量实施
（1）测量前准备工作：创建测量文件，并设置好投影参数、坐标系统、测量范围的坐标等。

（2）外业数据采集：①内业设置任务，进行点校正后，在已知控制点上架设基准站接收机，并输入所在坐标，进行基准站GPS数据采集并设置好电台进行数据发射；②连接好测量船上的流动GPS接收器、数字化测深仪及计算机等，通电。

将参与测量的仪器全部设置好，并改正天线偏差，校正延迟，再进行外业数据采集。

在设置时解模式时，应采用RTK外推模式。

流动站、基准站电台频道一致（均为1）；记录限制采用RTK固定解。

（3）数据处理：将测深仪采集的数据通过相应处理软件导入计算机，再利用成图软件来进行图形的绘制工作，包括：分析水深数据、纠正水深深度、注记高程、等高线绘制、图形处理和数据后处理，最后得到所测内河的水深图。

（4）测量结果输出：将所有测量所得结果通过绘图设备输出，再整理好原始数据、技术总结等成果文件经质量检验及验收后交付使用。

4影响内河水深测量精度的因素和相应对策
4.1 RTK的测量范围：在内河水面进行GPS测量作业，由于没有障碍物遮挡，RTK的测量距离要远点。

将基准站、流动站电台发射及接收天线尽量设高，则RTK可到达较远的作业距离。

在某些项目中，由于测量控制点主要布置在岸侧，水深测量范围只有利用岸侧的高程点进行高程拟合后进行外推，随着测量范围的扩大，水深测量范围距岸侧越远，理论来讲点校正成果适应性越差即大地高程异常拟合精度越差。

因此在内河水深测量中，应尽量使点校正所采用的控制点包围整个测区，从而提高平面和高程改正的精度。

例如尽量在河道两侧、内湖四周等均匀布设用于点校正的测量控制点。

4.2 换能器安装偏差及船体倾斜的影响：由于换能器杆连接GPS天线和换能器，若安装不垂直，形成的偏角将导致GPS天线所测平面位置与换能器所测河床底的位置不同；由GPS天线相位中心高程推算至换能器底部的高程及测深仪所测换能器底部至河床底的水深均存在系统误差，因此在测量中应保证换能器杆的垂直安装。

4.3 RTK高程可靠性的影响
在内河采用无验潮测深技术时，RTK高程精度受到广泛的关注。

在作业前，可把RTK测量的水位和人工通过水尺测量的水位进行对比观测，对其可靠性进行判断。

本测量案例证明，RTK的高程在固定解时具有较高的可靠性。

为保证测量作业的无误性，可对采集数据中的高程信息进行水位曲线的绘制，在根据这一曲线的圆滑度对RTK高度有无跳点进行分析，再应用圆滑修正法对跳点进行纠正和改进[3]。

4.4 采样速率和延迟的影响
GPS定位输出信号的更新速率会对即时数据采集的精度和密度产生直接性影响，当前大部分GPS-RTK的最高输出频率达到20HZ，而由于测深仪输出速率的不同，在一定程度上会导致数据输出的不同延迟。

所以，数据定位时刻和水深测量时刻的时差会引起定位的延迟。

对于该种延迟，可采取延迟校正进行修正，具体的修正值可根据斜坡返测量结果计算获得，也可按照以往经验进行调整。

4.5 测量船体摇摆的影响
测量船的摇摆情况会对测量数据的精准度有一定的影响。

可应用电磁式姿态仪修正测量船的摇摆情况，包括位置和高程两方面的修正[4]。

该仪器可把测量船的航向、摇摆等参数输出，再通过专业软件完成修正工作。

5结论
将GPS-RTK技术应用到内河水深测量中，改进和创新了传统内河水深测量模式，大幅缩短测量时间。

不用修正换能器和测量船只的动态吃水情况，对测量获得的数据采取声速、船只摇摆的修正，有效提高测量数据的精准性和可靠性。

总而言之，应用GPS-RTK无验潮测深技术来测量内河水深，是一直经济、高效、科学、简便的测量技术。

参考文献
[1] 苏枫.RTK GPS技术在水深测量中的应用探究[J].中国新技术新产品.2013，12（2）：15.
[2] 惠武权.GPS-RTK技术在河道测量中的应用[J].中国水运.2014，14（01）：318-319
[3] 吴仍武，邹时林，张威. GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用[J].高校讲坛.2013，35（2）：113-114.
[4] 张逸仙.GPS-RTK技术在曼转河水库测量中的应用[J].云南水力发
电.2010，16（04）：90-92.。

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GPS网络RTK技术在内河航道测量的应用

GPS网络RTK技术在内河航道测量的应用

GPS网络RTK技术在内河航道测量的应用大力发展内河航道运输具有重要的国家战略意义，其中京杭运河的复苏是一项伟大的工程。

然而，在内河航道工程中，水深测量数据的可靠性直接影响着工程设计和建设，因此本文通过对网络RTK技术定位原理分析，通过工程实例阐述了网络RTK在内河航道水深测量的应用。

标签：内河航道网络RTK技术水深测量1概述“十二五”规划以来，我国提出要大力推进内河航道建设，加强内河水运在经济发展中的基础和支撑作用。

2011年年初，国务院出台了《关于加快长江等内河水运发展的意见》，将内河航运上升为国家战略。

京杭运河获得了历史性发展机遇。

京杭运河的改造是一项伟大的工程，是实现中华民族伟大复兴的重要举措。

京杭运河的疏通意义非常重大，所产生的经济利益不可估量。

山东省2011年出台了鲁政发[2011]48号文件，沿河各城市积极响应，大力建设和发展京杭运河，取得显著成绩。

近年来，由于信息化的不断发展，GPS网络也得到了快速发展并广泛应用于航道测量中，将GPS定位技术与通信技术结合起来，提高测量定位精度、使用RTK技术减小基站与移动站的误差，使航道测量中降低人力成本、减小维护成本实现智能化、远程传输、无人化管理的新型测量技术具有重要意义。

2 RTK 定位技术简介GPS 实时动态定位（Real Time Kinematic ，简称RTK）技术是一种将GPS 与数传技术相结合，实时解算进行数据处理，在1～2 s 的时间里得到高精度位置信息的技术。

20 世纪90 年代初，这项技术一经问世就极大地拓展了GPS 的使用空间，使GPS 从只能做控制测量的局面中摆脱出来，开始广泛运用于工程测量领域。

使用RTK 技术可以方便、快捷、高效、快速地实现高精度的测量作业，但是RTK 技术仍存在着一定的局限性，使其在现实应用中受到了限制，主要表现为：①用户需要架设本地的基准站；②误差随距离的增长而增大；③误差的增大使流动站和基准站之间的距离受到限制（<15 km）；④数据的可靠性和可行性随距离的增加而降低。

GPS RTK技术在水深测量中的应用

GPS RTK技术在水深测量中的应用

绘 图水 深 ， Ｈ 为Ｒ Ｔ Ｋ ￣ Ｊ Ｊ 得的高程 。 则：
兴 起 。 以往 的水 深 测 量 多采 用 交
会 定 位 ，故 测 量工 作 受气 象 的影
响较 大 ，精 度 难 以保证 ，测 量 工
作 难 度 大 ，外业 测 量 人 员也 很艰
水 深水 位＝ Ｈ＋ ｈ
Ｚｍ ＝ ｚ 一 水位＝ ｚ 一 （ Ｈ ＋ ｈ １（ １ ）
当地坐标 ，求得转换参数 。
２ ． 建立 任务 ，设置好坐标 系、投
影 、一级变换及 图定义 。
３ ． 作 计 划 线 。 如 果 已经 有 了测 量
在 延迟 校 正 中加 以修 正 ，修正 量可
ｉ 在 斜坡 上往 返 测量 结果 计算 得 到 ， 也 可 以采 用 以往 的经 验数 据 。
使 用数 ，关 闭转 换 参数 和七 参数 ， 输 入 基准 站 坐标 （ 该 点 的单 点８ ４ 坐
向 、横 摆 、纵摆 等参 数 ，通 过专 用
化。
的的测量软件接入进行修 正。
３ ， 如 果 不 是使 用七 参 数 ，则 在 设
ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ Ｔ ｏ （ 二） 采 样速 率和 延迟 造成 的 ！ 置 基 准 站 时 要 使 Ｔ 标 ）后 设 置 为 基 准 站 。 误 差 ｉ ＷＧ Ｓ ８ ４（ 转 换 到 ＷＧ Ｓ ８ ４ 坐标 系 ）处 Ｇ Ｐ Ｓ 定位输 出的更新率将直接影 ， 于ｏ 二是将Ｇ Ｐ Ｓ 移动站架设在 已知点 ． ｆ ｆ （ 关闭 ） 状态 。 Ｂ 上 ，设置 好 参 考 坐 标 系 、投 影 参 “ 晌 到 瞬时采 集 的精 度 和密度 ，现在 ４ ． 如 果使用 七参数 ，则 △ｘ、△ 数 、差 分 电 文 数 据 格 式 、接 收 间
RTK GPS技术在水深测量的运用

RTK GPS技术在水深测量的运用

RTK GPS技术在水深测量的运用RTK GPS技术的应用，可以提升水深测量的工作效益，让水深测量工作更加的具备效益、效率，其不失为一种先进的测量技术，必将得到更加广泛的应用。

一、RTK的原理。

RTK（Real Time Kinematic实时动态测量）即在基准站上安置一台GPS接收机，对卫星进行连续观测，并通过无线电设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给流动站，流动站一方面同步观测采集GPS卫星载波相对数据，另一方面通过无线电接收设备接收基准站传送的载波相对观测值、伪距观测值等数据，根据相对定位原理进行数据处理，实时地以厘米级（毫米级）的精度给出流动站三维坐标。

1、数据采集。

根据内河航道状况，在大比例尺的航道地形图上，设计好剖面线，把航道地形数据输入到设计好的计算机软件中。

CORS技术主要是用于定位，由于其平面定位时间短，定位精度高，在水面测量更有其优势。

在航道测区内，我们先根据区域的地方坐标系统信息计算好坐标系统的转换参数，在GPS的支持软件内设置好这些参数，根据测深仪、CORS采集的数据格式特点，可利用微机接口程序将其两种仪器的实时采集数据同步存储于设计好的计算机软件中。

在实际应用中，计算机软件一般有着对航道地形图数据的实时显示和修改的功能、与GPS 接口对GPS定位点实时显示的功能、与测深仪接口对测深数据实时显示的功能，并有对测深仪及GPS数据实时同步记录的功能。

由于CORS技术在高程定位上有着很大缺陷，其需要精密的大地水准模型，与卫星观测条件也有着很大的关系，故航道测量只需要在不同测段内对水位进行实时的观测记录，依照水位标高、水深数据来求得航道河底标高。

在河流水流较急，浪较大的时候，还需要对涌浪数据进行观测记录，以便对工作水位进行改正。

这样有了水面高程和水深数据，即可算出航道河底的高程数据了。

2、数据处理。

根据野外采集水深数据、水面高程，河底高程的计算方法应为：H=H’-D（1）水下地形点的高程H等于测深时的水位H’减去测得的水深值D。

无验潮模式下的GPS水下地形测量的应用[]

无验潮模式下的GPS水下地形测量的应用[]

无验潮模式下的GPS水下地形测量的应用[]摘要：本文介绍了无验潮模式下GPS水下地形测量的工作原理，着重分析了船体姿态对测量精度影响，归纳总结了该模式下水下地形测量的工作流程和提高测量精度的相关措施，同时结合工程实例验证了无验潮模式下的GPS水下地形测量符合绘制大比例尺地形图的精度要求。

关键词：无验潮模式；GPS；水下地形测量；精度分析1 引言传统的水下地形测量为了获得每一时刻的潮位，需设立验潮站以进行验潮观测，将观测的潮位资料进行内插，以作为水下地形点高程的起算面。

此方法工作量大，并且当测区超出验潮站的有效作用范围时将难以获得水下地形高程数据。

随着OTF技术的日益成熟, 整周模糊度可以在很短的时间内被精确确定, 从而保证了GPS载波相位实时差分技术（RTK）能够在动态环境下获得厘米级的水平定位精度和高程定位精度[1]。

这使得在无验潮模式下采用GPS-RTK进行水下地形测量成为可能。

本文通过不同水域的工程实例论证采用GPS-RTK作业方式的可行性与可靠性，并且详细叙述了水下地形测量的作业步骤。

2 无验潮模式的水下地形测量原理与方法2.1 工作原理在无验潮模式下，在已知点上架设基准站，同时将GPS流动站架设于换能器正上方，利用GPS差分测量精确获取流动站相对基准站的相对高差，并通过该相对高差反求流动站的GPS相位中心的高程，利用测量所得的GPS高程以及测深数据，从而求出水底地面高程[2]。

测量原理如图1所示，图1中，已知点的正常高为，基准站天线高，流动站天线高（GPS天线相位中心到换能器的垂距），测深数据为，基准站GPS天线处的大地高和正常高分别为，，流动站GPS天线处的大地高和正常高分别为，，高程异常为。

由图1可知，基准站、流动站天线相位中心的正常高为：(2)式中为换能器相对于高程基准面的瞬时高程。

当基准站与流动站之间的距离不是很远(30KM以内) 时，则下式成立(3)顾及式(1)、(2)，则为(4)故水底地面的高程为(5)上述测量方法摒弃了传统的潮位观测，实施操作起来简单、快捷，大大提高了工作效率。