GNSS在海洋测绘中的应用

■冯磊

（辽宁省海域和海岛使用动态监视监测中心　辽宁　沈阳　110000）

GNSS在海洋测绘中的应用

■冯磊

（辽宁省海域和海岛使用动态监视监测中心辽宁沈阳110000）

本文简要介绍了GNSS技术的工作原理，并阐述了GNSS（全球定位系统）技术的应用范围越来越广，与其他传统的测量方法比起来，拥有精度高、可全天候运作、操作简便等优点，尤其在海洋水深测量与精密定位的应用中具有很高的利用价值。

GNSS海洋测绘应用优点价值

1　全球定位系统GNSS简介

全球定位系统GNSS发展于1973年，它的基本定位原理是跟据用户和4颗卫星之间的伪距测量，根据卫星在适当参考框架中的已知坐标确定用户接收机天线的坐标。GNSS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GNSS技术目前在大地测量、工程测量、海洋测量等领域得到了广泛应用。

1.1GNSS结构组成

GNSS系统共有三个部分组成，即空间卫星星座、地面监控系统和用户设备。

1.2GNSS定位的基本原理

GNSS定位就是利用GNSS系统来确定待定点的位置（坐标）。从定位原理上分，GNSS技术可分为“伪距法”测量和“载波相位法”测量两大类从定位方法上分，GSP技术又分为“单点定位”与“相位定位”两种。

伪距法定位测量，是根据卫星信号传播到接收机所用的时间（t）乘以电磁波的速度（v），求出卫星至接收机的距离（s=vt）。

载波相位法定位测量，是在地面几个点上同时观测同一组卫星信号到达个接收器的相位差，经事后处理可获各点之间的相对坐标差。或者是在一个点上同时观测多颗卫星星号，测定出卫星星号与接收机本身信号之间的相位差，经过相应的换算后，计算出所求点的坐标。

2　GNSS技术在海洋测量中的应用的优点

如今，常用于我国海洋测绘工作中的传统工作方法包括：罗盘定位与六分仪、测深杆、测深绳、测深铅鱼等，这些传统的工作方法测量精确度较低且效率不高，只能进行粗略的海图绘制，难以满足高要求的探测工作的进行。为了解决此类问题，在遥感探测、声波探测、卫星地位和激光探测等科学技术不断成熟的今天，它们将逐步被应用于海洋测绘过程中，随着这些技术的使用，海洋测绘技术也将逐渐向高效率、高精度、高现代化迈进。

GNSS相比较于常规方法的优势在于它可以在野外实时获取cm级的精确度，而不像其他测量方法需要再进行数据解析后才能够得出cm级的精度。

根据GNSS技术原理，各个数据的采集、接收、处理使用的都是WGS84坐标。使用相同的坐标可避免数据混淆，确保数据精确。

3　GNSS在海洋水深测量与精密定位的应用中具有很高的利用价值

3.1水深测量工作中的基本步骤与作业方法

水深测量工作主要是指通过承载测量船与作业系统进行测量作业进而获得水深数据的工作过程，其工作系统主要由专业软件和计算机、GNSS接受装置、数字探测仪等设备组成。工作流程可以分为测量前的准备工作、外业数据的收集工作、内业数据的处理工作、测量成果的输出工作等几个步骤。（1）测量前的准备工作。在进行水深测量的前期准备工作时需要注意一下几个方面：第一，对GNSS基准站进行架设时，其位置应选择在测量范围内的中心区域，要求处于视野开阔切地势较高的位置；第二，借助已知测量区域内的两处WGS84坐标与北京54或西安80坐标，计算出所需要转换的参数；第三，使用加密方法对已有的测量断面进行重新设置，初步布设水深测量的作业线[2]。（2）外业数据的收集工作。在进行此项工作是要注意一下几点：第一，要排除如参数错误等能够引起基准站进行坐标转换计算出现误差的因素，对基准站的坐标进行校验；第二，对测量深度系统中的各项设备进行连接，完成测量仪器与更正天线的偏差、接受装置的数据格式、定位仪的接口和测深仪配置等校准和连接工作，之后才可开始进行测量工作。（3）内业数据的处理工作。内业数据的处理工作主要是指通过相应的处理软件对所收集到水源深度的测量数据进行分析和处理，进而形成详细的水深分析的统计报告、水深图等测量的实际成果，并将其进行输出形成文档。

3.2GNSS在水深定位中的应用

由于GNSS技术坐标系统的设定主要是使按照当前所提供或要求的坐标系来进行的，在使用此技术进行水深定位的测量过程中，首先要对参数进行计算求解，之后才能够将各坐标的数据进行比较分析。所以这就要求在进行水深定位的工作中，在架设基站时要选择在地势高的房顶或山顶之上，通过各个移动站对已知坐标点的实际测量之后，使用相应软件对坐标进行求解转换，进而得出测量区域内的坐标系数。

3.3海洋测绘工作中水深测量的精确度分析及误差来源判断

在使用无验潮的方法进行水深测量的工作时，鉴于船体摇摆、RTK的高程可靠性、采样速率、同步时差等不确定因素会对测量的结果精确度产生很大程度上的影响，由于这些因素所产生的误差会比RTK定位所产生的误差数值高出不少，因此对提高无验潮方法进行水深测量的精度产生了很大程度上的制约与影响[3]。

4　结语

GNSS技术相比较于传统的测量方法，工作效率有显著提升，并且还可以有效节约人力资源，实现了对成本的有效控制。在海洋测绘的精密定位及水深测量的工作过程中，GNSS技术以其极高的应用价值和巨大的优势，应该得到大范围的推广和利用。

[1]高成发.GNSS测量 [S].北京：人民交通出版社，1999.

[2]刘大杰.全球定位系统（GNSS）的原理与数据处理 [M].上海：同济大学出版社，1996.

[3]陈文.研究GNSS-RTK在海洋测绘中的应用 [J].科技风，2013，12：82.

[4]朱丰.基于GNSS技术的遥感测绘方法及实践 [J].河南科技，2013，17：12.

[5]赵磊.如何通过GNSS技术实现测绘中控制网的建立 [J].河南科技，2013，17：20-21.转载请注明来源。

[6]张继帅，李金生，张晓舒.GNSS在海洋精密定位及水深测量中的应用 [J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2009.

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-9-141-1