摘要：GPS技術(shù)不斷成熟和發(fā)展，如何在海洋測(cè)繪中充分利用GPS技術(shù)，使測(cè)繪事業(yè)更好、更快的發(fā)展是不斷研究的問題。
　　本文首先介紹了差分GPS，接著介紹了DGPS、RTK定位技術(shù)的原理以及工作組成部分，然后介紹了RTK無驗(yàn)潮情況下的水下地形測(cè)量工作原理和方法，最后分析比較了RTK無驗(yàn)潮與DGPS在測(cè)量水深中的優(yōu)劣。
　　關(guān)鍵詞：差分GPS，RTK，水下地形測(cè)量論文，海洋測(cè)繪，潮汐改正，無驗(yàn)潮
　　1前言
　　RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)定位技術(shù),能夠?qū)崟r(shí)提供測(cè)量點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,并能夠達(dá)到厘米級(jí)精度,是GPS應(yīng)用的重大里程碑。目前水深測(cè)量比較普遍的是使用DGPS定位技術(shù),需要驗(yàn)潮水位對(duì)測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行水位改正。如果使用RTK技術(shù)加數(shù)字測(cè)深儀,那么就使得水上測(cè)量可以采用RTK無驗(yàn)潮方式進(jìn)行,既提高測(cè)量自動(dòng)化程度,又可提高測(cè)量精度,而且可實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)量。
　　本文通過比較兩種不同的定位技術(shù)優(yōu)劣，對(duì)不同條件下的水深測(cè)量，可選擇不同設(shè)備進(jìn)行測(cè)量提供參照。
　　2差分GPS定位論文
　　差分GPS定位是利用基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)測(cè)量來自相同GPS衛(wèi)星的定位信號(hào)，用以聯(lián)合確定用戶的精確位置。
　　載波相位差分
　　載波相位差分技術(shù)簡(jiǎn)稱RTK技術(shù)，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的，它能以厘米級(jí)的精度實(shí)時(shí)提供測(cè)站的三維坐標(biāo)。對(duì)載波相位精度引入的誤差只有l(wèi)mm。基準(zhǔn)站傳送的數(shù)據(jù)是偽距和相位的原始觀測(cè)量。用戶接收到基準(zhǔn)站和本機(jī)觀測(cè)的數(shù)據(jù)后，利用靜態(tài)相對(duì)測(cè)量處理方法對(duì)基線處理方法對(duì)基線進(jìn)行求解，然后推算出測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，在求解中最棘手的問題是如何求解相位整周模糊度。求解相位整周模糊度方法很多，最常見的有：三差法，模糊度函數(shù)法，頻率綜合法，快速逼近法等。這些方法用于RTK技術(shù)可分為兩大類：有初始化方法和無初始化方法。
　　初始化后，保持衛(wèi)星信號(hào)不失鎖。一旦信號(hào)失鎖，需返回起算點(diǎn)重新捕獲和鎖定。采用雙頻接收機(jī)將有效地克服這一缺陷。
　　3RTK水下地形測(cè)量基本原理論文
　　3.1RTK簡(jiǎn)介
　　RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實(shí)現(xiàn)。
　　3.2無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量基本原理
　　當(dāng)前GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相位差分（RTK）的定位精度普遍為：平面10mm+1ppm，高程20mm+1ppm。無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量的基本原理是利用RTK測(cè)得的GPS天線精確的三維坐標(biāo)（X，Y，H），其中X、Y確定定位點(diǎn)的平面位置，RTK高程結(jié)合由測(cè)深儀同步測(cè)得的水深換算出同一平面位置的水下泥面的高程或水深值，從而獲得水下地形數(shù)據(jù)，如圖：
　　用戶可以測(cè)得的數(shù)據(jù)：
　　h：GPS天線到水面的高度
　　H：GPS接收機(jī)測(cè)得的高程（水準(zhǔn)高）
　　S：測(cè)深儀測(cè)得的水面到水底的深度
　　用戶需要得到的最終數(shù)據(jù)：
　　B：水底到水準(zhǔn)面的距離
　　即通常說的水深值
　　C：水準(zhǔn)面到水底的距離
　　即通常說的水底高程
　　由圖得出：C=(H–h)–S；B=S–(H–h)
　　3.3無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量作業(yè)時(shí)應(yīng)該注意的問題
　　3.3.1有關(guān)岸臺(tái)的問題
　　(1)因?yàn)镽TK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。所以：
　　①選擇地勢(shì)較高、較開闊的控制點(diǎn)架設(shè)岸臺(tái)，電臺(tái)天線要盡量高
　　②電源電量要充足，否則也將影響到作業(yè)距離
　　③RTK作業(yè)應(yīng)盡量避開雷雨天氣,為減小電離層干擾應(yīng)該盡量避開中午時(shí)間
　　④RTK作業(yè)前要進(jìn)行嚴(yán)格的衛(wèi)星預(yù)報(bào),選擇衛(wèi)星分布好和數(shù)量多的時(shí)段進(jìn)行測(cè)量
　　(2)RTK高程要保證精度，所以要精確量取天線高，并設(shè)入岸臺(tái)中
　　(3)岸臺(tái)中輸入根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換出來的WGS-84坐標(biāo)，輸入已知點(diǎn)高程
　　3.3.2有關(guān)流動(dòng)站的問題
　　(1)記錄要限制為RTK固定解
　　(2)精確量取天線高（天線至水面的高度），測(cè)深儀吃水改正參考同一水面線
　　(3)差分天線最好使用高增益天線,天線姿態(tài)要盡量保持垂直，差分天線要盡可能的高
　　(4)RTK觀測(cè)中,應(yīng)確保流動(dòng)站不受電磁干擾
　　3.3.3有關(guān)繪圖水位的問題
　　水位變化較大的區(qū)域，每公里約變化0.2m,，所以水深數(shù)據(jù)換算時(shí)分段處理，內(nèi)插繪圖水位數(shù)據(jù)，保證段與段之間的繪圖水位差值小于0.1m，這樣每個(gè)繪圖水位控制的換算范圍約為500m。
　　3.4無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量的優(yōu)劣性
　　3.4.1與傳統(tǒng)的驗(yàn)潮法相比，無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量具有如下優(yōu)勢(shì)：
　　(1)無須驗(yàn)潮數(shù)據(jù)，減少工作量
　　驗(yàn)潮法需要專門的人員測(cè)量水位或者到相關(guān)部門獲取測(cè)量時(shí)段的水位數(shù)據(jù)。無驗(yàn)潮法只需在采集水深的同時(shí)在同一臺(tái)電腦上采集GPS三維數(shù)據(jù)，這樣起碼可以減少一個(gè)讀水尺的工作人員，還不須建一個(gè)或多個(gè)驗(yàn)潮站。
　　(2)每個(gè)水位都同步、精確，提高精度
　　GPS高程數(shù)據(jù)更新速度達(dá)10Hz，每個(gè)水深點(diǎn)都對(duì)應(yīng)精確的水位值，無須內(nèi)插或外推整個(gè)區(qū)域的水位。
　　(3)減少浪涌等引起的誤差
　　驗(yàn)潮法測(cè)量中由于浪涌影響，探頭上下起伏使得測(cè)得的水深有瞬時(shí)誤差，在最終的數(shù)據(jù)中無法消除。而無驗(yàn)潮法是通過GPS天線高程來推算水下高程的，天線與探頭的相對(duì)位置固定，無論船怎樣上下波動(dòng)都不會(huì)改變處理后的水下高程。
　　(4)數(shù)據(jù)處理方便、快捷
　　由于所有的數(shù)據(jù)都采集到一個(gè)文件中，并且存在計(jì)算機(jī)中，減少獲取和編輯潮位數(shù)據(jù)的時(shí)間，即時(shí)能進(jìn)行后處理，編輯水下地形圖或斷面圖。
　　3.4.2相對(duì)而言無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量的缺點(diǎn)是
　　(1)造價(jià)高
　　必須用RTK型接收機(jī)，這種接收機(jī)價(jià)格相對(duì)DGPS高一些
　　(2)有效距離短
　　只能測(cè)量靠近基準(zhǔn)站的區(qū)域，一般范圍為半徑20km，如果測(cè)量外海區(qū)域，將接收不到電臺(tái)信號(hào)，便不能工作。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]徐紹銓,張華海,楊志強(qiáng),王澤民，GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用。武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1998.
　　[2]吳子安,吳棟材.水利工程測(cè)量.測(cè)繪出版社.1993.
　　[3]劉基余,李征航,王躍虎等.全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用.測(cè)繪出版社.1993年.
　　[4]郭秉義,李洪濤.差分GPS定位技術(shù)與應(yīng)用.北京電子工業(yè)出版社.1996年.
　　[5]徐紹銼,張海華等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用.武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社.1998年.
　　[6]王志林等：《GPS一RKT技術(shù)》，天津，《海洋測(cè)繪》1996(3).
　　[7]趙建虎,張紅梅.水下地形測(cè)量技術(shù)探討，探討與研究.
　　[8]王真祥,胡國棟.GPSRTK技術(shù)在無驗(yàn)潮水下地形測(cè)量中的應(yīng)用初探，2001.
　　[9]張發(fā)棟,虞祖培.GPS無驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)在水深測(cè)量中的應(yīng)用,港工技術(shù)。