RTK水下测深仪与GPS联用系统

G PS在水下地形测量中的应用探讨董杰顾斌(中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221l16)应用科技哺要】本文阐述了G PS—RTK技术在水下地形测量宁的应用。

随着G P S毒f术的发展，水下地形测量采用G PS荻得平面坐标，回声测深钗获得深度的基本模式。

保证了水下地形测量的准确性和实时性。

从而使得水下测量变得快速精确方便。

巨键词水下地形测量；G PS-R T K；回声探测仪；应用探讨在水利工程中，水下地形测绘具有重要的意义。

传统的水下地形测量方法主要采用全站仪结合测深仪进行测量。

即在岸上架设全站仪，测量目啉的及时点位坐标，在船体上测量水深。

这种方法由于地球曲率、通视及测站条件的限制难以满足需要，目精麈f医，并同时要进行水位测量。

随着G P S技术的发展，G PS技术在水卞地形测量中的应用越来越广泛。

如G PS差分技术就是利用一台G P S接收机固定在已知的基准点上。

其他的接收机置于船体上作为流动站，同时观测卫星。

这种方法不仅提高了精度，而且加快了作业速度全天候作业。

1G PS-R T K的工作原理1．1原理G P S全球定位系统定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知点的起算数据，采用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置。

常规的G P S测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得高精度的测量结果，而R T K(R ea卜币m e K i nem at i c)是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法RT K技术是以载波相位观测为基础的实时差分G P S定位技术。

在R TK作业模式下，基准站和流动站保持同时跟踪至少4颗以上的卫星，基准站通过数据链将其观测值和已知信息一起传送给流动站，流动站将自己采集的G P S观测数据和通过数据链接收来自基准站的数据在系统内组成差分观测方程并进行实时处理，在运动中求解起始相位模糊度值，同时通过输^相应的坐标转换参数，实时得到测点的三维坐标及精度。

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。

院测绘工程 院， 新疆 昌吉 ８ １０ ） ３ １０ 摘要 ：Ｐ 实时动态测量技术（ Ｔ 技 术）利用Ｇ Ｓ ＧＳ 即Ｒ Ｋ ， Ｐ 接收机接收导航 卫星载 波相位进行实时相位差分实施地形测量 ， 不
受通视条件的影响， Ｒ Ｋ ． ＿ Ｔ ￣合测深设 备可以对水下点进行快速定位 ， 势明显 。文章通过对Ｇ ＳＰ Ｋ － 原理 的阐 Ｅ 优 Ｐ—Ｔ ．作 Ｙ
ｉ Ｐ发 ＧＳ 射电台
纂准 翩 懿控 制点
ＧＰＳ 动 站 谶
、
ＧＰ Ｔ 的工作原理 ＳＲ Ｋ
Ｒ Ｋ 时动态测量技术是 以载波相位观测为 根据 的实时 Ｔ实
差分 Ｇ Ｓ Ｐ 技术 ， 它是测量技术 发展里程 中的一个 突破 ， 由基 准
站接收机 、 数据链、 流动站接收机 三部分组成。 Ｔ（ Ｒ１ 基本工作原 理： 已知高等级点上（ 在 基准站 ） 安置１ 台接收机作为参考站 ， 对
（ ） 区控 制测 量 二 测
二、 仪器配置
Ｔｉ ｂｅ７ ０ ｒ ｌ５０ 双频 Ｇ Ｓ 台套 ，其 动态 平 面定 位 精 度 为 ｍ Ｐ两 １ｍｍ±２ ｐ 高程 定位 精度为２ ｍ ０ ｐ ｍ， ０ ｍ±２ ｐ ２ ｗ数传 电台一 ｐ ｍ；５
为 了提供基准站 固定坐标点 ， 首先根据测 区的实际情况和
在进行水下地形测量时 ，传统 的施测方法如前方交会法 、 全站仪极坐标法等作业效率低下 ， 而且精度低 ， 测量和定标很 难 同步 ，Ｔ＜ ＲＩ ￣术的出现为高效测量水下地形 提供 了一个新 的 方向。真正实现外业数据采集 、 内业数据处理及成 图 自动化。
一
（ ）
Ｇ Ｐ姑 ＂ｍ Ｓ １
述， 结合具体工程 实践 ， 分析 了Ｇ Ｓ Ｐ 实时动态技术在地形测量 中的精度 ， 说明 了Ｇ Ｓ Ｐ 在地 形测量 中能充分发挥 它快捷 、 灵 活、 精度 高的特 点， 具有广泛的实用价值。

３ 技 术 要 求
（ ）水深测 量定 位采 用 Ｇ ＳＲ １ Ｐ — ＴＫ 进 行 ， Ｓ Ｒ Ｋ 进行 平 面 动 态定 位 测 量 之前 ，首 先 ＧＰ － Ｔ 求 出测 区的转换 参数 。水 深 测 量 前检 查 平 面 控 制 点 ，对 差 分 ＧＰ Ｓ接 收 机 进 行 检 验 和 比对 。 基 准站 的设 置含 建 立 项 目和 坐 标 系 统 管 理 、基 准 站 电 台频 率 选 择 、ＧＰ － Ｋ 工 作 方 式 选 ＳＲＴ 择 ，基 准站 坐标输 入 、基 准站工 作启 动等 ，以上 设置 完成后 ，启 动 Ｇ ＳＲ Ｐ ： ＴＫ基 准 站 ，开始
属 １５ ９ ４年北 京坐标 系 ，中央子 午线为 １ ０ ，３带高斯 平 面直角 坐标 ；高程 属 １ ５ ２。 。 ９ ６黄海 高程
系 。平 差计 算后 获取 了测 区的转 换参数 。 （ ）测 量基 准面 为 当地 理论 最低潮 面 （ ９ ６ 海高程 以下 ３ ８ 。 ２ １５ 黄 ． １ｍ）
２ 仪 器 设 备
中海达 Ｖ８Ｒ ＴＫ ２台套 ；中海 达 ＨＤ一３ ０测深 仪 ｌ台套 ；无 锡 海鹰 ＨＹ１ ０ ７ ２ ０型 声 速剖 面仪 １台 ；便携 机 １台 ，脚 架 ３个 、基 座 ３个 、钢 卷 尺 ３个 ；测 深 比对 板 １个 、对 讲 机 ３
台 、电瓶 ２个 、救 生衣 ５件 等 。
测 深 仪 器 配 合 能 自动 采集 实 时 三 维 座 标 、 时 间 等 数 据 ，提 高 了 作 业 效 率 和 测 量 点 位 精 度 ，达 到
预期成果质量精度 。
关 键 词 ＧＰ ＿ ＴＫ 测 量 技 术 水 下 地 形 勘 测 无 验 潮 应 用 ｓＲ
Ｇ ＳＲＴ 测 量技术 是 以载 波 相 位 观 测 量 为 根据 的实 时 差 分 ＧＰ Ｐ— Ｋ Ｓ测 量 技 术 ，其基 本 思 想是 在 基准 站上设 置 １台 ＧＰ Ｓ接收 机 ，对所 有可 见 ＧＰ Ｓ卫 星进 行连 续 观测 ，并将 其观 测 数 据 通过 无线 电传 输设 备 ，实 时地 发送 给用 户 观 测 站 。在用 户 站 上 ，ＧＰ Ｓ接 收机 在 接 收 ＧＰ Ｓ 卫 星信 号 的同时 ，通 过无 线 电接收 设备 ，接 收基 准站 传输 的观 测数 据 ，然后 根据 相对 定位 原 理 ，实 时地解 算 整周模 糊 度未 知数 并计算 显 示用 户站 的三 维坐 标及 其精 度 。通过 实时计 算 的