GPS睷TK无验潮和验潮的数据成果比对分析

徐义超

摘要：现代水下地形测绘常采用GPS作为平面定位手段，用回声声纳设备作为测深手段，并根据水位面的高程来反算水底点高程的基本模式。在实际生产中，当测绘水域位于验潮站作用范围内时，该模式可被采用。但当工作水域超出了验潮站的有效作用距离范围或因无法架设验潮站而不能获取验潮资料时，该模式难以实施。为了解决这一难题，通常采用卫星潮汐或预报潮汐获得潮位变化资料。但因精度较差，难以满足大比例尺水下地形测绘精度要求。随着OTF技术的日益成熟，整周模糊度能够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，获得厘米级甚至毫米级的水平定位精度和厘米级的高程定位精度。这就是利用GPS RTK实施水下地形测绘的无验潮方法，该方法克服了传统水下地形测绘模式的缺陷，实施起来简单方便。

关键词：GPS;无验潮;验潮

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2014）14019301

1无验潮水下测绘原理

无验潮水下地形测绘采用GPS RTK工作模式，在事前准确设定基准站的平面和高程坐标，进入差分工作状态后GPS流动站实时测绘探头位置及水位数据，并将采集时间，探头位置、水面高程、深度数据汇总到一个文件中储存。

如图1所示，GPS接收机至水面高为H0，探头吃水为H1，t1时刻探头测绘水底a点的深度值h。通过在测深、导航软件中正确设置H0、H1，可以直接得到瞬时水面高程A及瞬时水面A至水底a点的距离。

图1水下地形测绘定位及测深设备示意图由此可以得到，水底a点高程=A-（H1+h）,上述测绘方法集潮位测绘与水深测绘于一身，直接获得水底点的高程。采用这种方法确定的水位基准高程精度较高，并较好的消除了波浪、潮汐、水位落差等因素对水底高程的影响，大大提高了工作效率。

2海上试验

按照《海道测量规范》的要求进行测线布设和海上作业。将采集记录的测量数据分别按CORS无验潮模式和传统人工验潮模式两种方式处理，对两种模式所获得的数值成果、图形成果进行比较分析，同时将GPS测高模式所获得潮位数据与验潮站人工观测数据进行比对，从而检核基于NBCORS的RTK无验潮水下地形测量精度，以及所获取测量成果的可靠性、精度等特性。本文选择了水域数据进行无验潮数据处理，并对数据进行了消浪处理和声速改正，其同名点比对结果如下：

表1无验潮与验潮测点比对表单位：m

序号测点坐标XY无验潮

高程验潮

高程高程差值

(ΔH)11799352.58707589.55-13.66-13.56-0.1021799304.78707608.4-13.35-13.22-0.1331799164.98707673.15-10.22-10.12-0.1041799066.1707727.63-9.63-9.50-0.1351794230.51703602.33-55.40-55.37-0.0361794238703595-57.44-57.27-0.1771794246.34703588.18-43.94-44.060.1281794255.5703582.1-43.10-43.160.0691794265.42703577.06-15.07-14.98-0.09101794275.33703572.15-14.61-14.48-0.13111794284.77703566.36-10.74-10.68-0.06121794293.6703559.8-10.56-10.42-0.14131794301.79703552.53-13.28-13.18-0.10141794301.19703558.4-14.5-15.33-0.17151793838.2702123.5-8.8-8.7-0.10161793850.4702145.3-12.3-12.15-0.15171793888.44702131.2-20.3-20.420.12181793899.5702148.4-18.8-18.67-0.13191794013.4702209.3-15.5-15.60.10201794050.32702219.34-11.8-11.90.10211794080.88702230.4-20.2-20.330.13221794111.32702280.3-30.4-30.22-0.18231794138.4702265.34-22.2-22.04-0.16241794178.55702188.4-20.8-20.56-0.14251794222.4702202.4-15.5-15.60.10261794248.8702233.6-18.9-18.82-0.08271794304.4702550.1-13.3-13.15-0.15281794346.7702572.3-15.8-15.90.10291794444.3702672.1-30.2-30.280.08301794489.23702589.8-22.9-22.8-0.10………………图上1mm高程点比对中误差:

Mh=±秐i=1(ΔHi)2n1=±0.12(m)表2验潮与无验潮测点比对统计表

比对结果0(m)0.1(m)0.2(m)0.3(m)0.4(m)>0.4(m)点数占%点数占%点数占%点数占%点数占%点数占%5043.7%903666.9%303622.5%7255.4%1811.3%320.2%经检测13514点，其差值≤0.4m为13301点，占总比对点98.4％RTK潮位与验潮仪潮位同步曲线如图2所示。

图2RTK潮位与验潮仪潮位同步曲线从比较的结果来看，在本实验区域采用NBCORS以无验潮方式进行水下地形测绘的方法是可行的，精度能够满足有关规范要求。

3优势及缺点

若潮位资料不具备，利用传统的水下地形测绘方法将不能获得水底点高程，而本文所述方法，无需验潮便可完成水下地形测绘的整个工作，因而，相对传统的测绘方法，该法具有方便、快捷和简单等特点。

从比较的结果来看，在本试验区采用NBCORS以无验潮方式进行水下地形测量是可行的，精度能够满足有关规范要求。

在实际应用经验中的优点：(1)进行全天候作业，不受昼夜影响，提高作业效率。(2)有效的消除了动吃水以及波浪上下等因素影响。(3)避免了由于潮位观测带来的水位改正误差。可得到即时水位。(4)无需人工或自动验潮仪验潮，节约成本。

缺点表现为RTK高程测量的综合误差。测深仪器自身精度及换能器安装导致的误差。无法进行深度基准面的推算。作业受距离和区域的限制。

4总结

利用无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效，极大的提高了生产效率，是一种先进的测量技术，值得在海岛礁测量技术中大陆推广应用。

参考文献

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