_GPS-RTK与测深技术在水下地形测量中的应用

浅谈GPS RTK在水利工程水下地形测量中的应用摘要：本文简单介绍了gps、rtk技术水下地形测量系统的原理及在水下地形测量中的一般步骤程序，并结合中海达测深仪在水利工程中的应用，重点通过对rtk技术在水下地形测量中影响精度因素的分析，提出了相应的应对措施，从而对质量进行有效控制，最大限度地避免重测现象的发生。

摘要：地形测量系统；操作程序；系统特点1 前言我公司主要业务是采用挖泥船进行水利工程中河道工程的疏浚和扩挖，因此，经常要进行河道水下地形测量，以掌握河道疏浚工程质量。

并且工程完工验收，也是需要进行大范围的河道水下地形测量。

水利工程测量较其它工程有许多不同点：（1）水利工程多位于相对偏远的地区，已知控制点少；（2）测量区域一般由分散的水工建筑物或带状河道组成；（3）建筑物测量要求精度高，河道测量精度不高；（4）工作条件复杂，通视条件差，河道测量工作中经常遇到树木遮挡，水上测量困难。

以往的水利工程水下地形测量，主要采用断面索（测绳）或水准仪视距法或经纬仪交会定位，利用测深锤测量水深，该测量方法不仅操作困难、投入人力多、效率低，受气象的影响大，外业测量人员很艰苦，成图时间长，而且精度差。

随着工程测量数字化技术和设备的不断推广应用，近几年，采用超声波测深仪和 gps 全球定位仪组成水下地形测量系统，能十分方便、快捷、高效、精确地进行河道河床水下地形观测。

2 gps rtk水下地形测量系统组成河床水下地形观测主要是测量各观测点的水平位置和相应的水深，并通过水位等数据来推算各测点相应的高程，从而绘制出河床断面图或水下地形图。

以往对断面宽在 100 m 之内的河道，主要通过拉过河断面索法来测量各测点的水平位置，而对于河道较宽，拉过河断面索困难的河道测量，往往采用水准仪视距法或经纬仪交会法。

对水深往往采用测深锤、测深杆、铅鱼等方法测量，然后通过相应的水位计算出各测点的高程。

采用上述方式进行测量，不仅测量困难，工作效率比较低，而且受水流、风浪等因素影响，测量精度也不高。

GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中的应用摘要：gps rtk无验潮测深在水下地形测量中的应用，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。

本文首先阐述了gps rtk 技术水下地形测量的原理，其次，分析了rtk无验潮水深测量时的注意事项。

同时，以一应用实例为例，对其进行深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：gps rtk；无验潮测深；水下地形测量1．前言无验潮水下地形测量是利用gps rtk技术结合数字测深仪测量水深的一种方法。

该方法可按距离或时间间隔，自动采集rtk确定的三维位置及水深数据，只要将gps天线高量至水面，对测深仪进行吃水深度改正，便可高精度、实时、高效地测定水下地形点的三维坐标。

不用进行验潮改正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。

2．gps rtk技术水下地形测量的原理gps rtk(real time rinematic)实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分gps测量技术,它是利用2台或2台以上的gps接收机同时接收卫星信号,其中1台安置在一个固定的地方以作为基准站,其它作为流动站,这样基准站的电台连续发射差分数据,流动站上连续接收数据,流动站上就可实时计算出其准确位置,通过计算机中软件获取测深仪的数据,并自动滤波,形成水下地形原始数据,这种方法测量的平面位置精度能够达到厘米级,高程精度一般能够达到小于10 cm,对于测量水底地貌完全足够。

3．rtk无验潮水深测量时的注意事项rtk无验潮测深技术虽已逐步被使用，但是要想得到精确的水深测量图成果，需要考虑诸多因素的影响，只有有效控制每一项影响精度的因素，最终的成果质量才能得到保障。

在使用rtk进行无验潮水深测量时有以下几点注意事项：（1）内河进行无验潮水深测量时应沿河道在已知控制网点上进行比测。

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。

城市建筑┃学者论坛┃U RBANISM A ND A RCHITECTURE ┃S CHOLARS ，F ORUM241GPS 和测深仪组合系统在水下地形测量中的应用探讨Application of GPS and Sounder Combination System Underwater Topographic Survey■ 屈晓飞 ■ Qu Xiaofei[摘 要] 目前对水下地形进行测量对于港口城市具有重要意义，不但可以弄清楚水下地形结构，还能够根据水下地形结构制定具体的航运计划和航道设定。

同时，我们还能够根据水下地形测量的数据，对水下的矿产资源进行分析和测定。

所以，对水下地形测量是十分必要的。

从目前的水下地形测量技术来看，GPS 和测深仪组合系统得到了广泛的应用，并取得了积极的效果。

为了保证水下地形测量取得预期效果，我们要积极采用GPS 和测深仪组合系统对水下地形实现全面测量，并对测量数据进行分析和比对，确保数据的准确性，提高我们对水下地形的了解和认识。

[关键词] GPS 测深仪 组合系统 水下地形测量 应用[Abstract] Measured the topography underwater is signifyc- ance for port cities. It will not only can figure out the structure of the underwater terrain, can also develop specific shipping plans and fairways set according to the structure of the under- water terrain. At the same time , we are also using underwater topographic survey data for underwater mineral resources ana- lysis and determination . It is very necessary. The view of the underwater topography measurement technology, GPS and so- under combination system has been widely used , and achieved positive results . In order to ensure that underwater topograp- hic survey to achieve the desired effect , we should actively using GPS and sounder combination system to achieve a comprehensive measurement of underwater terrain, and meas- urement data analysis and comparison to ensure the accuracy of the data , to improve our underwater understanding and kno- wledge of the terrain.[Keywords] GPS sounder, combination,underwater topograp- hy measurement, applications前言在对水下地形进行测量的时候，传统的方法为利用测量仪器测量水下地形的三维坐标，然后根据坐标手工绘制水下地形图，从而获得水下地形的数据。

852020.12|3水下地形测量3.1准备工作水下测量前，对基准站、流动站仪器进行初始化，得到固定解后开始观测。

以测回间平面坐标误差小于40m m 、大地高差小于40m m 为标准，取3次测量均值作为最终观测结果。

根据《水运工程测量规范》对测深定位点误差限值、深度误差限制进行校对（如表1所示）。

校正G P S 主机及测深仪后，将测区坐标系统转换参数输入测深仪及G P S 接收机内。

图2　测深仪与GPS天线安装位置示意图测深仪换能器保持同一轴线，R T K接收机与测深仪数据按等时间间差调整测量船航向。

由于本工程部分区域存在礁石，导致水下地方法，并及时输入水深文件中修正，确保水下测量数据准确性、业地形图软件中进行建模，剔除异常测点数据后生成水下地形图1m m范围内水深点深度比互差应小于0.4m，为校核、验证测深查线，共计检查266点，发现有4点差值超过粗差，粗差率为1.5%要求。

制：①将测深线文件导入测深仪内，及时调整测量船航向，确保持轴线统一；③船体横摇、纵倾时，对换能器瞬时高程进行多，选择风力小于4级，测量船行驶速度小于0.9m/s，浪高大于0.4m[1]何广源，吴迪军，李剑坤.GPS无验潮多波束水下地形测量技术的分析与应用[J].地理空间信息，2013(02)；[2]杨玉光.关于水下地形测量中GPS-RTK技术的应用探讨[J].江西测绘，2013(03)；[3]李峰.浅析水下地形测量技术[J].中国新技术新产品，2015(24)。

作者简介周尚伟（1986-），男，福建福鼎人，大学本科，工程师，现主要从事工程变形监测和86|CHINA HOUSING FACILITIES。

GPS-RTK技术在水利测量中的应用实践微探摘要：GPS-RTK技术是一种现代化的工程测量手段，将其用于水利工程测量，能有效地提升工程测量的效率和精度。

本文在阐述GPS-RTK技术系统组成和优势特征的基础上，就水利测量中GPS-RTK技术的具体应用情况展开分析，并指出提升GPS-RTK技术在水利测量中应用精度的办法。

期望能实现GPS-RTK技术与水利工程测量的深层次结合，继而在提升GPS-RTK技术应用水平的同时，保证水利工程测量质量，促进水利工程建设项目的有序发展。

关键词：GPS-RTK技术；水利工程；测量技术；应用水利工程建设是关系国计民生的重要事项，步入新时期以来，水利工程开发利用的形式逐渐多元，这就对工程建设质量提出了更高要求。

测量工作是水利工程前期建设的重要环节，其直接关系着水利设施后期的设计、施工和维护效果，并且对于人们的生产生活质量具有较大影响。

现阶段，基于高效率、高精度水利测量需要，新型测量技术在水利工程测量中的应用不断深入；GPS-RTK技术是基于高精度GPS定位和回声技术而产生的全新测量形式，其有效地满足了水利测量需要，为新时期的水利工程建设创造了有利条件。

一、GPS-RTK技术系统组成及优势特征1、GPS-RTK系统组成作为一种全新化的工程测量手段，GPS-RTK技术系统包含了基准站、流动站及通信系统三个基本单元。

就基准站而言，其能在跟踪载波相位观测信号的基础上，实现测站的坐标、观测值、卫星跟踪状态和收机工作状态等信息的精准把控。

而流动站的作用体现在，其能实现对GPS卫星信号的载波相位观测，同时接收基准站相关信息，在这些信息综合分析利用下，进行参数转化和投影分析，可实现流动站坐标的准确计算。

现阶段，在GPS-RTK技术下，工作人员通过基准站和移动站的合理设置，可以建5颗以下卫星信号的接收管理，随后在载波相位观测技术下，可实现目标物的有效勘测。

2、技术特征优势相比于传统的工程测量手段，GPS-RTK技术的应用具有极为突出的优势：其一，GPS-RTK技术本身是在高新技术支撑下发展起来的测量技术，其具有定位准确，测量结果准确性高的特点，在实际测量中，其能有效提升工程项目的测量精度，减少测量误差。

GPS—RTK配合测深仪进行水下测量原理及步骤本文就RTK测绘技术配合回声测深仪进行水下地形测量的原理、工作方法、注意事项进行介绍。

标签：GPS-RTK 回声测深仪水下测量随着水利水电工程的大量建设，众多的大型水库、特大型河流、海洋的测量任务越来越多。

传统的河流水下地形测量是在岸边通视条件良好的图根控制点上架设全站仪，用全站仪观测船体的方位，通过计算船体的平面位置，再利用静水水面高程与船体的水深来求得测量点的水下高程。

这种测量方法显然是把平面位置测量和水深测量是分开进行的，测量精度、效率都不能得到很好的保障。

1测深仪种类测深仪就是测量水深的仪器或装置。

有声学、激光、压力、电磁式测深仪，以及纲缆等机械测深装置，较常用的是回声测深仪，利用声波反射的信息测量水深的仪器。

其中有一类超声波测深儀，所使用的声波频率在2万赫以上回声测深仪的问世，使海深测量技术发生了根本性的变革。

目前已有升沉补偿测深仪、拖曳式测深仪、多波束测深仪等多种不同类型的测深仪器，这些都是由于海洋勘探的需要而发展起来的设备。

人们根据工作深度的不同，设计制造了大小不同的测深仪器。

小型测深仪的工作频率在100千赫兹左右，换能器尺寸较小，可在小艇上使用，用于测量几十米到几百米水深的海洋深度。

而大型测深仪的工作频率为数千赫兹左右，换能器尺寸较大，可测量深达10000米的世界海洋最深处的水深。

此外，还有一种双频测深仪。

所谓双频测深仪就是指能用高、低两种不同频率工作的测深仪器。

这种测深仪适用于测量沉积有稀泥的航道，它能用较低的工作频率探测较硬的真海底，或用较高的工作频率探测稀泥表面。

现在，回声测深仪的显示、记录方式也有多种不同类型。

近代测深仪除用放电或热敏纸记录器记录外，还有数字显示及存储，甚至可以和计算机结合起来而自动绘制海底地形图等多种不同方式。

2工作原理2.1回声探测设备是最早的一类水下声学仪器，这种设备得到了广泛地应用所有这样的设备都有一个共同的特点：它们都利用一组发射换能器在水下发射声波，使声波沿海水介质传播，直到碰到目标后再被反射回来，反射回来的声波被接收换能器接收。

第33卷第6期2010年12月测绘与空间地理信息G E O M A T I C S&SPA T I A L I N F O R M A T I O N T E C H N O L O G YV01．33．N o．6D ec．，2010G PS—R T K技术在水下地形测量中的应用段文生1，高成东2，左春雷2(1．辽宁省测绘产品质量监督检验站。

辽宁沈阳110034；2．中冶沈勘工程技术有限公司．辽宁沈阳110016)摘要：主要介绍了应用G PS—R TK结合测深仪进行水下地形测量的基本方法、设计思路以及提高精度保证数据可靠性的注意事项。

关键词：R T K；G PS；水深测量中图分类号：1：'228．4文献标识码：B文章编号：1672—5867(2010)06—0080—02A ppl i cat i on of G PS-—-R T K i n U nder w at er T opogr aphi c Sur veyD U A N W en—s hen91，G A O C heng—do n92，Z U O C hun—l ei2(1．T he Sur v eyi ng an d M appi ng Pr odu ct Q ual i t y Su pe r v i s i ng an d I ns pec t i on St a t i on of L i aon i ng P r ovi n ce，Sheny ang110034，C h i na；2．ShenK an E ngi neer i ng&T ec hnol ogy C or por at i on，M C C，Shenyang110016，C hi na)A bs t r ac t：T hi s paper i nt r oduc es ba si c m et h od and de si g n t h ou ght of unde r w at e r t opogr aphi c su r ve y by usi ng G PS—R T K c o m bi ned w i t h dept h so und er，an d t he not es t o en s ur e t he ac cur ac y and r el iabi l i t y al s o be pr ovi d ed．K e y w or ds：R T K；G PS；ba t hym e t r i e su r ve yO引言随着科技的发展，G P S的应用范围越来越广，特别是R TK实时动态测量技术的出现给传统的测量带来革命性的变化，R T K技术以其快捷、方便的特点在工程测量、城市测量以及水下地形测量中发挥着优势。

GPS-RTK结合测深仪在水下地形测量中的应用摘要随着gps技术的快速发展，应用于工程测量越来越普及，使用移动测量的用户空间越来越大，方便快捷、高精度和定位准确的性能愈显其优越性，将gps技术与测深仪技术相结合，是水下地形测量技术的一次飞跃，是先进的科学技术在生产活动中的重要应用。

关键词地下地形测量；测深仪；gps-rtk中图分类号p64 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）65-0125-021 概述1.1 水下地形测量的重要性随着工程建设的需要和工程开发，越来越多的需要进行水下地形测量，掌握规划、设计的资料，为工程建设提供技术支撑。

在水利建设中的河道、港口开发、水库库容复核等都要进行水下地形测量，随着社会对海洋的开发利用，海域测量同样越来越多。

在水下地形测量中对质量要求同样越来越高，这就需要在进行水下地形测量中使用新仪器、新技术，来减轻工作人员的劳动强度。

测量工作在防洪减灾中发挥重要作用，具有很大的社会效益和经济效益。

1.2 gps-rtk技术简介gps-rtk系统主要由基准站、流动站、数据通讯系统3部分组成。

gps-rtk是以载波相位观测量为依据的实时差分测量技术，它实时地获得测站点在特定坐标系中的三维坐标。

流动站是在获得固定解后接收基准站的数据，能够迅速及时的获得所需点的坐标，测量精度达到厘米级，能够满足设计和规划的精度要求。

这样就极大地扩展了作业距离，提高工作效率。

1.3 测深仪技术简介测深仪利用水声换能器发出超声波在均匀介质中直线传播，在遇到不同的介质反射的原理。

在测量时需将换能器发在水下一定位置，垂直向下发射声波并接收水底回波，根据声速和回波时间来确定被测点的水深，通过测得水深获得水下地形、地貌的基本情况，通常情况下水下地形测量采用与陆上统一基准面和坐标系。

1.4 rtk结合测深仪工作机制rtk结合测深仪作业模式就是既采用rtk实时采集的坐标、高程又采用测深仪测得的水深，即h=h0-（h+hi），式中，h为河底高程，h0为水面高程，h为换能器吃水深，hi为换能器底部到河底的水深。

测深仪结合GPS技术在水利测量中的应用摘要：21世纪，水下是丰富资源的宝库，随之而来的是水下资源开发时代。

水下测量技术的创新和发展也成为衡量国际竞争力的条件之一。

RTK显然是最流行的测量技术。

它取代了通过铺设控制网和使用经纬仪或平面仪器正向交会确定测深点的定位方法，成为人们日常生活中使用的一种高速、高效、高精度的测量技术。

本文利用全球定位系统和数字测深的原理获取水深数据，从而获得水下点的测量数据。

对两类数据进行误差分析，提供相应的误差修正，对结果进行分析，并提出GPS与数字测距仪组合系统在工程应用中的不足。

关键词：测深仪结合；GPS技术；水利测量；应用1GPS测量原理与数字测深技术1.1GPS定位原理及特点GPS的基本定位原理是通过测距交点确定测点的位置。

GPS接收器从卫星接收的载波信号与接收器的本地振荡器参考信号之间的相位差是载波相位的测量原理。

全球定位系统的基本测距方法使用测距码进行伪测距。

然而，对于高精度应用，伪测距中测距码的长度相对较大，无法满足其高精度要求。

然而，大地测量接收器中使用的载波相位测量精度可以达到1mm~2mm，有些甚至可以达到更高的精度。

1.2GPS系统组件GPS系统包括三个部分：GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收器（用户设备部分）。

这颗卫星位于距离地球表面20000多公里的高度。

有21颗工作卫星和3颗备用卫星分散用于应急或替换工作。

这24颗卫星构成了全球定位系统卫星星座。

其功能是接收地面控制操作指令，完成数据分析处理，调整卫星姿态，并提供时间测量、速度测量、定位等服务。

1.3测深仪的基本工作原理和分类1.3.1测深仪的基本原理首先，假设船体处于最佳理想工作状态（船体不会摆动，在测量立即完成之前不会有位移等）；其次，测深器安装在船体上，并在水下发出声波。

声波在水中以一定的速度V传播，当遇到障碍物或反射器时，声波被折射或反射。

然后，它们被换能器接收器接受，并且计算它们的时间t。