摘要:隨著內(nèi)河航運的建設(shè)發(fā)展,對內(nèi)河航道測量的要求越來越高,同時對工期的要求也越來越短。本文結(jié)合廣東省內(nèi)河航道測量，對GPSRTK技術(shù)水下地形測量的原理及步驟進(jìn)行了探討，提出了實際應(yīng)用中的應(yīng)對措施。
　　關(guān)鍵詞:GPSRTK技術(shù)；內(nèi)河航道測量；步驟；原理；措施
　　前言
　　隨著時代的飛速發(fā)展,測繪技術(shù)也在飛速前進(jìn),現(xiàn)代測量方法大大提高了生產(chǎn)效率,降低了成本,減輕了勞動強(qiáng)度,其中以GPSRTK配合數(shù)字化測深儀為代表的水下地形測量方法,以其簡單、快速、高效的特點更是得到了廣大測繪工作者的認(rèn)可，并廣泛應(yīng)用到工程測量中,發(fā)揮了不可估量的作用。特別是在內(nèi)河航道測量中，應(yīng)用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行水下地形測量，可以解決因水位落差而密集布設(shè)水位觀測站的問題。
　　一．GPSRTK技術(shù)水下地形測量的原理
　　GPSRTK（RealtimeKinematic）技術(shù)即實時載波相位差分技術(shù)，是實時處理兩個測點載波相位觀測量的差分方法，它分為基準(zhǔn)站和流動站。基準(zhǔn)站實時地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等傳送給運動中的流動站，流動站通過接收基準(zhǔn)站發(fā)射的信息，將載波相位觀測值實時進(jìn)行差分處理，得到每個點的WGS-84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動站每個點的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，基準(zhǔn)站與流動站之間的數(shù)據(jù)鏈路從無線電發(fā)展為GSM、GPRS。
　　GPSRTK測得的高程對應(yīng)于測時水位，測深儀測得水面至河底的深度，根據(jù)繪圖水位和測時水位求得水深改正數(shù)，由測量后處理軟件處理得到繪圖水深。如下圖所示，水底高程B=S–(H–h),繪圖水深C=B+d
　　
　　二．GPSRTK技術(shù)在內(nèi)河航道測量的特點
　　廣東省內(nèi)河航運覆蓋全省大部分地區(qū)，內(nèi)河航運的發(fā)展改善了沿江的交通運輸條件和投資環(huán)境，加快了城鎮(zhèn)化進(jìn)程，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。航道從規(guī)劃到整治到維護(hù)都需要進(jìn)行測量，GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用為航道的建設(shè)貢獻(xiàn)了重大力量。
　　1．GPSRTK作業(yè)有著極高的精度，觀測速度較快，非常適合于大規(guī)模的水下地形測量及兩岸地形測量等。
　　2.GPSRTK測量可以大大提高成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響，整個作業(yè)過程由電腦控制，自動記錄、自動數(shù)據(jù)預(yù)處理。
　　3.GPSRTK技術(shù)自動化程度高，可以極大地降低勞動作業(yè)強(qiáng)度，減少工作量，提高作業(yè)效率。
　　4.在測量中，可以直接運用GPSRTK技術(shù)進(jìn)行水深測量、地形測量、低等級控制測量等。
　　5．由于內(nèi)河水位落差較大，航行基準(zhǔn)面（繪圖水位）亦隨航道變化，要準(zhǔn)確測定測時瞬時水位和求算水深改正數(shù)傳統(tǒng)方法必須布設(shè)足夠的水位觀測站。由于RTK可以實時測量水位，不需要再進(jìn)行水位觀測。
　　6．減少波浪和船傾斜引起的測深誤差。由于GPS天線和換能器裝在一根桿上，天線到換能器的距離固定，相當(dāng)于換能器的高程能實時測定，換能器的上下移動不會改變經(jīng)水深換算的到的河底高程。
　　三．GPSRTK水下地形測量的一般步驟
　　水下地形測量的作業(yè)系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、數(shù)字化測深儀,數(shù)據(jù)通信鏈和便攜式計算機(jī)及相關(guān)軟件等組成,水下地形測量作業(yè)分三步來進(jìn)行,即:測前的準(zhǔn)備,外業(yè)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)的后處理形成成果輸出。
　　1．測前準(zhǔn)備
　　首先在整個測區(qū)每間隔約5km建立一個基準(zhǔn)站,基準(zhǔn)站應(yīng)選在堅實穩(wěn)固,有一定的高度,衛(wèi)星信號好,無線電信號干擾少的地方。因航道中使用國家坐標(biāo)系坐標(biāo)，與WGS-84坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角較小，采用三參數(shù)設(shè)置基準(zhǔn)站坐標(biāo)。按照垂直于航道中心線的方向布設(shè)測量斷面計劃線，計劃線間隔按照工程需求一般布設(shè)為圖上1.5—2cm。
　　2．外業(yè)數(shù)據(jù)采集
　　將RTK流動站接收機(jī),測深儀,蓄電池及數(shù)據(jù)通信電纜等連接后,打開電源,對測深儀需設(shè)置參數(shù):聲速、發(fā)射脈寬、抑制脈寬、吃水深度、靈敏度參數(shù)及端口。對水下導(dǎo)航測量軟件需設(shè)置:投影參數(shù)、轉(zhuǎn)換參數(shù)、中央子午線、儀器及測深儀選擇、數(shù)據(jù)采集方式、天線高等。導(dǎo)入預(yù)先設(shè)計好的測量計劃線，導(dǎo)航到相應(yīng)計劃線就可以進(jìn)行水下數(shù)據(jù)采集。
　　3．?dāng)?shù)據(jù)后處理
　　數(shù)據(jù)后處理是指利用相應(yīng)配套的數(shù)據(jù)處理軟件對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。數(shù)據(jù)處理主要是對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行水深取樣分析,剔除GPS或測深儀的跳變誤差,合并水深數(shù)據(jù)和GPS高程數(shù)據(jù),形成測圖所需要的平面坐標(biāo)(X、Y)和水深值,將三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入相應(yīng)的成圖軟件(如南方CASS軟件),自動生成等深線。
　　四．影響水下地形測量精度的因素及應(yīng)對措施
　　1．基準(zhǔn)站的選擇
　　GPS定位的數(shù)據(jù)處理過程是基準(zhǔn)站和流動站之間的單基線處理過程,基準(zhǔn)站和流動站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞,差分信號傳播質(zhì)量好壞對定位結(jié)果的影響很大。野外工作時,基準(zhǔn)站要遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射站,變電站、高壓線等無線電干擾源,防止GPS信號的多路徑效應(yīng)影響等。
　　2．基準(zhǔn)站坐標(biāo)準(zhǔn)確性
　　根據(jù)《水運工程測量規(guī)范》測深定位點點位中誤差限值為圖上1mm，以1:500比例尺計算為0.5m，RTK的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此值。由RTK的工作原理可知,如果基準(zhǔn)站的坐標(biāo)錯誤,將直接帶給流動站。所以一定要避免基準(zhǔn)站坐標(biāo)錯誤或者設(shè)置錯誤。為檢驗基準(zhǔn)站坐標(biāo)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差，在2－3km范圍外的其它已知點上進(jìn)行坐標(biāo)校對。
　　3．高程精度
　　根據(jù)《水運工程測量規(guī)范》水深誤差限值為±0.2m，考慮到測深精度影響和其它因素影響，RTK實時高程測量誤差控制在±0.1m范圍內(nèi)。采用單基站高程改正的方式無法處理高程異常帶來的影響，現(xiàn)有水深測量軟件一般不能實時處理高程異常問題。因此把作業(yè)距離控制在一定范圍內(nèi)是有效的解決辦法。在珠三角地區(qū)可以控制在5km范圍內(nèi)，邊遠(yuǎn)山區(qū)可控制在3km范圍內(nèi)。并且在當(dāng)次設(shè)站控制區(qū)域的邊緣選擇高程控制點進(jìn)行高程校對，在控制點上進(jìn)行比對誤差要求小于0.05m。
　　4．測深儀的吃水及比對試驗
　　測深儀的吃水比對是必須要做的,每天測深前,先量取待測區(qū)域的水溫,在對測深儀作零位和吃水校正后,再對水深量化器作聲速調(diào)整,按常規(guī)在工前或工后用測試板對測深儀進(jìn)行水深比測，結(jié)果應(yīng)符合要求。
　　5．GPS接收機(jī)的天線與測深儀換能器的位置
　　GPS接收機(jī)的天線與測深儀換能器應(yīng)固定安裝在同一垂線上,并盡量保持垂直。這樣GPS天線與測深儀換能器的垂直距離則為一個固定值,可有效地解決了由于負(fù)載、航速、航向、水流、風(fēng)力等影響而造成的測量船吃水變化,而這些綜合因素的改正量勿需改正。
　　6．采樣速度與船速的匹配
　　GPS數(shù)據(jù)采集頻率一般設(shè)置為0.5s,太快會引起軟件運行停頓，太慢會使船軌跡更新延遲過長，不利用導(dǎo)航。測深儀采集頻率一般設(shè)最大頻率0.1s,保證足夠的數(shù)據(jù)。由于測深儀是根據(jù)超聲波到達(dá)水底后放射回波來確定水深的，如果船速過高,采集的數(shù)據(jù)表現(xiàn)很大的延時性,也就是說測得的水深數(shù)據(jù)和實際平面位置出現(xiàn)較大的差距。在工作過程中應(yīng)該盡量保持船速均速,并且小于8m•s-1速度。
　　結(jié)語
　　綜上所述，GPS-RTK與數(shù)字測深集成技術(shù)的應(yīng)用，不受視線條件限制，適應(yīng)于內(nèi)河航道測量數(shù)據(jù)的外業(yè)采集到內(nèi)業(yè)數(shù)字化成圖的一體化，并縮短了成圖周期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。另外，在施測過程中，還能實時檢驗質(zhì)量控制指標(biāo)，大大提高了成果資料的正確性。能夠在無驗潮條件下進(jìn)行正常的水下地形施測，這對于設(shè)立驗潮站困難的地區(qū)具有實用價值。

　　搜論文知識網(wǎng)致力于為需要刊登論文的人士提供相關(guān)服務(wù),提供迅速快捷的論文發(fā)表、寫作指導(dǎo)等服務(wù)。具體發(fā)表流程為：客戶咨詢→確定合作，客戶支付定金→文章發(fā)送并發(fā)表→客戶接收錄用通知，支付余款→雜志出版并寄送客戶→客戶確認(rèn)收到。鳴網(wǎng)系學(xué)術(shù)網(wǎng)站，對所投稿件無稿酬支付，謝絕非學(xué)術(shù)類稿件的投遞！