基于RTK三维水深测量技术的多波束测深系统动态潮位改正

汪晓峰

（厦门地质工程勘察院，福建 厦门361008）

1 RTK三维水深测量技术的含义

RTK 技术即载波相位差分技术，其能够克服传统静态测量过程中繁杂的计算过程，使测量人员能够获得精确的厘米级别的测量数据。在RTK 载波相位观测值的基础上，流动站可以接收基准站传递的数据信息，处理差分观测值并输出精确定位结果，大大提高测量工作的准确度与工作效率，实现水深测量技术的可持续发展与进步。

2 基于RTK三维水深测量技术建立多波束测深系统动态潮位改正模型

2.1 研究目的

潮位检测是测量部门的重要测量方向，潮位测量的准确度将影响船舶、天气预测等行业的日常运营[1]。在传统潮位站的水深检测工作中，由于水下环境的复杂性与不同位置对潮位的影响，潮位往往较难得到良好的校正效果，从长远看不利于测量行业技术的更新与进步。

基于RTK 三维水深测量技术的多波束测深系统动态潮位改正模型的优势包括：该模型能够结合RTK 三维水深测量技术减小潮位测量误差，并通过多波束回声定位，提高水位监测的覆盖面积，使数据密度与测量效率大大提高，降低工作人员的工作强度，确保测量工作的准确度与工作效率，实现潮位改正效率提高与潮位测量精度的进步。

随着我国探测技术的不断发展，RTK 三维水深测量技术与多波束测深系统逐渐应用于越来越多的探测行业中。RTKLIB 程序包是RTK 系统中常用的程序文件，其能够提高标准的GNSS 全球导航卫星系统的精准度，而多波束测深系统的数据采集与处理子系统中包含了计算机及相关软件和数据显示、输出与储存模块。由于RTKLIB 程序包的开源性，设计人员能够查看程序包的源码，使RTKLIB 程序包、RTK 系统具备整合与交互的可能性。通过对硬件单片机的设计以及软件和数据库系统的开发，设计人员能够实现RTK 三维水深测量技术与多波束测深系统的交互。

2.2 研究过程

2.2.1 功能分析与模块设计

设计人员需要通过对最低潮面数据的捕捉计算基准面随时间的变化，并且使系统具有统一的衡量标准与较高的精度。设计人员需要通过RTK 外业采集数据文件、设计存储结构和相应的算法实现原坐标与目标坐标的精确定位模块的设计，通过三维姿态改正、理论基面转换等模块的设计，结合具体潮位信息，确定水深转换的基准面规则，最终生成交互动态潮位显示系统。

2.2.2 坐标算法设计

在基于RTK 的系统开发过程中，设计人员需要编入目标椭球参数、平面转换参数、投影方式、高程拟合参数、矫正参数等参数特征的转换算法。通过函数的迭代实现空间坐标与大地坐标的反解过程。同时，设计人员应以七参数法与高斯投影公式等算法为系统设计的基础，完成系统对数据坐标的底层运算[2]。

2.2.3 三维姿态改正

在潮位的测量过程中，由于潮水具有无序的动态变化特点，位于海面的测量仪器往往容易因此而产生测量姿态的变化，从而使测量数值出现较大幅度的误差。因此，设计人员需要通过三维姿态精确计算测量仪器在海面的具体摆动幅度，并建立瞬时坐标，进而在三维矩阵的帮助下进行坐标变换，最终实现对三维模型的构建过程与潮位测量坐标的精确改正。

2.2.4 基面转换模块

在测深系统中，基准面是系统转化深度的统一标准，而标准基准面分为斜面与平面。为实现斜面与平面基准面的量化统一，设计人员需要使用相应的基准面转化公式，使不同设备的参照值形成统一。研究人员需要通过算法的设计，输出基面转化改正方案与符合当地区位特点的潮高计算文件，确保系统能够对水位变化进行及时的反馈，实现潮位改正系统的高效性。

2.3 研究结果

在多波束测深系统动态潮位改正模块的基础设计完成后，设计人员能够通过RTK 技术对测深数据进行处理，记录多波束主测线与检测线的相关参数，并将经过平均值处理的多波束潮位改正的实验结果与对照组数据进行对比，最终使基于RTK 技术的多波束测深系统能够达到更高精度的潮位改正，基本实现更加高效的潮位测量过程。

4 结论

通过对基于RTK 三维水深测量技术建立多波束测深系统动态潮位改正模型的设计工作，设计人员发现多波束测深系统的动态潮位改正系统能够在对照实验中达到更加高效的测量与改正水平。在模型的设计过程中，通过对潮位基面的转换，RTK 技术能够更加精确地测量潮位标准，提高数据的精确程度。

5 结语

基于RTK 三维水深测量技术建立的多波束测深系统动态潮位改正模型是实现现代化测量的重要创新之一，设计人员能够通过坐标算法的设计、三维姿态改正、基面转化程序等系统模块的设计，使潮位数据更加准确、快速地被处理与分析，促进潮位改正工作的高效高质量完成，为测深技术的发展提供宝贵的创新经验，实现探测行业的技术革命与可持续发展。