浅析GPS 在海洋测绘中的应用

解 洋 秦思远 刘 煜

（淮海工学院测绘与海洋信息学院，江苏 连云港222005）

随着我国国防技术和国防科技实力的增强，以及对海洋资源的大力开发，对海洋测绘技术就有了更高的要求。海洋测绘是开发海洋资源的的一项重要工作，不管是在科研、经济，还是国防建设中都发挥着及其重要的作用。在海洋测绘中通过对GPS 技术的使用，打破在传统海洋测绘中因为空间的限制，而导致对海岸线的测量和高精度的海洋定位不准确等问题，为海洋测绘提供了强有力的支持。

1 海洋测绘概况

海洋测绘就是相关人员根据海洋表面和一些海底形状的参数进行的准确测定和科学的描述，按照不同的比例对测量的数据进行绘制海图，海洋测绘是包含了关于海洋水体海底的测量和海图测绘的工作。海洋测绘所绘制的海图主要是关于海道、海洋地、海底地形等测量和海底地形图、航行图及各类的专题图的编制。

在海洋测绘的实际勘察中，因为海洋里的水体十分丰富且复杂，为海洋测绘工作带来了很大的难度，所以在进行海洋测绘的过程中需要借助专业的海洋考察船以及专门测量的设备和仪器才能有效的开展连续的检测，一般情况下会采用一船多用的方法，在海洋测绘过程中实施系统全面性的考察。在测绘过程中最基础的测量形式主要有两种：一种是对路线的测量，也就是进行剖面测量，通过数据可以了解并掌握海洋的实际地质构造和物理场的特征。另一种是面积测量，在实际测绘任务的规定之下按照相应的比例要求，对所要测量的海洋区域进行合理布局。在现今的海洋测绘中，主要使用到的是GPS 技术和无线电定位技术。

2 GPS 技术在海洋测绘中的应用

2.1 利用GPS 技术进行海洋定位

GPS 具有全天候、全球性、高精度的特点，通过利用GPS 技术，科研人员可以实现在全球范围内的导航和定位，随着科技的不断发展GPS 技术为海上定位以及水下地形的探测发挥着重大的作用。

在对海洋资源的开采中往往需要对海上位置进行高精度的定位，通过GPS 接收机和船上原有的导航设备进行组合使用，可以提供出比较准确的海上定位。如果是在对GPS 进行伪定位时，就需要用到船上的计程仪和陀螺仪所收回的数据推求出船体所在的位置。而在近海领域之内，定位多采用的是在岸上或者岛屿建设基准站，然后在船上安装GPS 接收机，通过对差分技术和动态相对定位技术的使用，来确定船体位置提高海洋定位的精度。

2.2 建立海洋大地控制网

建立海洋大地控制网是海洋测量的一项基本任务，海洋大地控制网作为一项基础工作为海底地形地貌的测绘和海平面变化观测提供基准，为海洋工程的开发、海洋资源的开采以及海底地壳运动的检测等提供技术支撑。海洋大地控制网的建立，主要是由各个分布在岛屿和暗礁上以及海底的控制点所组成，部分在海底的控制点则是由固定的标志和水声应答器组成。

对于一些在岛屿和暗礁上的控制点，主要是通过使用GPS技术所提供的精准度测定其在海洋中的坐标。而海底控制点的位置测定就需要借助船只或者是浮标的使用，在所借助的外力平台上放置GPS 接收机和水声定位设备，从而实现卫星和海底控制点能够同步的进行观测。船上的GPS 接收机可以提供精准的定位点，但是船只在海上的移动具有瞬间性，可以使用GPS技术的相对动态定位来完成定位。在利用GPS 接收机和GPS 卫星定位系统的同步观测中，结合海底水声应答器的同步测定以及船上GPS 接收机和海底控制点之间的距离，以此来达到对海洋控制点的测定。

2.3 GPS 在水下地形测绘中的应用

在海洋的开发过程中，水下地形图的绘制对航运、海底电缆的铺设、水产养殖和海上钻井平台的发展都具有重要意义。一般通过海道测量来确定海底控制点的空间坐标或平面坐标，在测量时还要注意利用水深仪器对水深进行测量，而水深测线间距则根据比例尺的变化而变化。在近岸区水声仪器使用传统的光学仪器交汇法，较远的海区普遍多采用无线电定位。GPS 技术能够快速准确的进行定位，但是在对水深仪器进行定位时精确度不高，不能达到完全精确的数值，所以GPS 技术只能对远海小比例尺的海底地形测绘的控制，在绘制较大比例尺图时可以采用差分GPS 技术进行定位。在实际海洋测绘中经常会把GPS和水声仪器放在一起使用，GPS 技术进行精确地定位测量，水声仪器保证水深的测量，把检测的数据保存在电子数据终端，利用计算机和绘图工具组建水下地形测量的自动化系统。

3 GPS 应用中存在的问题及措施

3.1 位置偏差及措施

在海洋测绘中，不管是使用GPS 技术还是RTK 技术来进行定位，都能达到在工程定位中要求的精准度。但是在高精度的海洋测绘工作中，要对其中存在的一些位置偏差进行纠正，在测量过程中最常见的使用方法就是把定位中心和测绘中心保持一致，让GPS 天线和测深仪保持在同一垂直线上，并且保持定位中心和测深中心的统一，如果两数据间出现一些数值的偏差超出了定位标准所要求的的数据，就要把定位中心和深测中心进行合并数据处理，根据重新探测获取新的数据信息来保持海洋测绘中位置的准确性。

3.2 数据的延时及对策

在海洋测绘过成中对计算机的使用是必不可少的，在测绘作业结束时要保证在测绘过程中定位和测试的同步性，将测绘数据收录在计算机终端上。在后期对数据进行采集时极有可能出现GPS 定位数据和测深数据不同步而产生的误差，导致数据在使用过程中失去真实性。

在测量数据过程中由于船只的运动，造成GPS 系统和水深数据的信息发生偏移，对于这种情况的出现就要根据相应的公式进行计算，从而达到对定位以及水深数据的修正。定位与水深测试之间产生的延时是进行海底测绘过程中必需要改进的一项技术，对其达到精密的测定和完全的改正是及其困难的，但是可以有效地降低误差的产生，在日常海洋测绘的实际工作中应该尽可能的减少由于数据的延时而造成的绘图产生偏差。

3.3 坐标转换误差和措施

在海洋测绘过程中GPS 所使用的的坐标系为WGS-84 坐标系，这种坐标系在获得坐标之后会通过对模型的运用把数据转化成地方坐标。GPS 在转化过程中一般使用的是三参数模型，网络RTK 技术在转换过程中会侧重提升平面和高程的精准度，所以会采用七参数模型进行转换。

不论转换的是那种模型，都会存在一定程度上的误差，这些都是不可避免的发生。这些误差发生的原因是因为在海洋测绘过程中数据收集完毕之后，会因为数据在平面转换过程中和数学模型严密性等一些客观存在的问题影响，从而导致数据的精确度存在着一些细微的误差。所以，通过在现实测绘中所总结的经验要加强对数据采集和数学模型的修正问题，是海洋测绘以及其它精密测量行业所急需完善的工作，精密的测量数据能够减少误差，提升海洋测绘工作的精确性。在工程运行中，加以计算机软件的使用提升在坐标系转换过程中的效率以及转换结果的准确性。

结束语

综上所述，GPS 技术具有极好的技术性能，在海洋测绘中发挥着重要的作用，通过对GPS 技术的使用，提升了海洋测绘的精确性。随着科技的不断发展，GPS 技术在不断的更新，能够更好地和其他技术配合使用，推广范围也更加广泛。促使我国的海洋测绘事业向着快速、高效的方向发展，为我国海洋事业的发展提供全面、准确的海洋测绘信息，促进海洋事业的发展。