RTK GPS技术在水下地形测量中的应用
GPS RTK在水利工程水下地形测量中的应用
浅谈GPS RTK在水利工程水下地形测量中的应用摘要：本文简单介绍了gps、rtk技术水下地形测量系统的原理及在水下地形测量中的一般步骤程序，并结合中海达测深仪在水利工程中的应用，重点通过对rtk技术在水下地形测量中影响精度因素的分析，提出了相应的应对措施，从而对质量进行有效控制，最大限度地避免重测现象的发生。
摘要：地形测量系统；操作程序；系统特点1 前言我公司主要业务是采用挖泥船进行水利工程中河道工程的疏浚和扩挖，因此，经常要进行河道水下地形测量，以掌握河道疏浚工程质量。
并且工程完工验收，也是需要进行大范围的河道水下地形测量。
水利工程测量较其它工程有许多不同点：（1）水利工程多位于相对偏远的地区，已知控制点少；（2）测量区域一般由分散的水工建筑物或带状河道组成；（3）建筑物测量要求精度高，河道测量精度不高；（4）工作条件复杂，通视条件差，河道测量工作中经常遇到树木遮挡，水上测量困难。
以往的水利工程水下地形测量，主要采用断面索（测绳）或水准仪视距法或经纬仪交会定位，利用测深锤测量水深，该测量方法不仅操作困难、投入人力多、效率低，受气象的影响大，外业测量人员很艰苦，成图时间长，而且精度差。
随着工程测量数字化技术和设备的不断推广应用，近几年，采用超声波测深仪和 gps 全球定位仪组成水下地形测量系统，能十分方便、快捷、高效、精确地进行河道河床水下地形观测。
2 gps rtk水下地形测量系统组成河床水下地形观测主要是测量各观测点的水平位置和相应的水深，并通过水位等数据来推算各测点相应的高程，从而绘制出河床断面图或水下地形图。
以往对断面宽在 100 m 之内的河道，主要通过拉过河断面索法来测量各测点的水平位置，而对于河道较宽，拉过河断面索困难的河道测量，往往采用水准仪视距法或经纬仪交会法。
对水深往往采用测深锤、测深杆、铅鱼等方法测量，然后通过相应的水位计算出各测点的高程。
采用上述方式进行测量，不仅测量困难，工作效率比较低，而且受水流、风浪等因素影响，测量精度也不高。
GPS_RTK技术在水下地形测量中应用研究
第31卷第2期2006年4月 昆明理工大学学报(理工版)Journal of Kun m ing University of Science and Technol ogy (Science and Technol ogy )Vol .31 No 12 Ap r .2006收稿日期:2005-06-21.第一作者简介:刘勇(1976～),男,硕士研究生.主要研究方向:3S 集成及其应用.GPS -RTK 技术在水下地形测量中应用研究刘勇1,袁希平1,赵京黔2(1.昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;2.中国有色测绘中心,北京101601)摘要:随着GPS -RTK 定位的精度越来越高,数据传输的距离越来越远,可靠性越来越高,GPS -RTK 技术在海洋、湖泊、河流等的水下地形、航道测量中的应用也越来越多.本文阐述了水下地形测量中控制网布设、数据采集的特点;探讨了在GPS -RTK 测量中坐标转换的方法,即Bursa7参数转换模型和3参数转换模型;探讨了在GPS -RTK 测量中,获得高程异常及其转换的方法.关键词:GPS;RTK;坐标转换;高程异常中图分类号:P228.4文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2006)02-0019-04Appli ca ti on and Study i n g i n the Topograph i ca lM ea surem en t under W a ter of GPS -TRK TechnologyL I U Y o ng 1,Y UAN Xi 2p i ng 1,ZHAO J i ng 2q i an2(1.Faculty of Land Res ource Engineering,Kun ming University of Science and Technol ogy,Kun ming 650093,China;2.Center of china col ored metal surveying,Beijing 101601,China )Abstract:W ith the i m p r ove ment in l ocati on p recisi on of GPS -RTK,the distance of data trans m issi on and with the enhance ment of its dependability,the app licati on of GPS -RTK technol ogy with dep thometer in the fields of t opographical measure ment under ocean,lake,river,and channelmeasure ment ismore and more i m portant .This paper discusses the characteristic of layout of contr ol net work and data collecti on in t opographical measure ment under water .And then details the method of coordinate transfor m in measure ment by using GPS -RTK technol o 2gy,including model of 7para meter transf or m and 3para meter transf or m.Finally,the paper e mphasizes the ac 2quire ment about height abnor m ity and the method of height transfor m.Key words:GPS;RTK;Coordinate Transf or m;Height Abnor m ity0引言[1]全球定位系统(GPS )是由美国国防部研制的新一代空间卫星定位系统,其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航定位服务.尽管GPS 对于大地测量与普通工程测量的作用越来越明显,但如果要获得高精度的实时三维坐标,在GPS 测量中要采用实时动态测量技术,即RTK (Real -ti m e kine matics,RTK ).RTK 使用由数据通信链路传送的已知参考站GPS 接收机获得的原始观测数据或相位改正数据,通过在线式(On -line )或实时(Real -ti m e )建立未知点与已知参照站的位置关系,从而计算得到用户接收机的精确位置.邛海位于西昌市区西南面,距市中心约7k m.湖面呈L 形,南北长1013k m ,东西宽516k m ,西南紧邻泸山,南依螺髻山,湖面平均海拔约为1510m ,测量时湖面海拔为15091823m.与常规测量方式相比,利用GPS -RTK 技术结合测深仪,在导航软件的控制下,可以对整个湖区布置计划线,使船沿计划线行进;可以对水面点的三维坐标和瞬时水深进行实时测量和记录,并按一定的时间或距离进行存储;可以方便快捷地进行测量,在邛海测量中,每艘船每小时可测15～20k m ,大大地缩短了工期.利用GPS -RTK 技术对邛海进行1∶5000水下地形测量主要目的是保护邛海,控制和减少邛海污染,为《邛海流域环境规划》项目中的近中期、长期规划提供准确的基础地理信息和规范的数字化水下地形图.1控制网布设[2]1.1GPS 控制网概述一般而言,GPS 控制网的建立包括三个部分.一是选择一个与W GS -84坐标系统相匹配的坐标系统,在我国一般选择北京54坐标系或地方独立坐标系,本项目中我们采用的是1992年西昌城建坐标系;二是进行GPS 控制网的布设和数据采集,控制网的布设取决于工程控制的目的和需要,数据采集则根据控制网的等级和要求采用不同类型的GPS 接收机和观测时间的长短;三是GPS 数据处理和资料整理.1.2邛海水下控制网布设1.2.1资料状况在邛海水下地形测量中,控制点为西昌市邛海管理局提供了5个控制点,这5个控制点均基于1992年西昌城建坐标系,但在5个控制点中,由于1号点位于西昌市一小灵通发射台3m 范围内,4号点位于湖边树林中,且树林比较密集,树枝较高,遮挡了GPS 信号,故该两个控制点不能选用,只能选用2,3,5三个点作为控制点,见图1.1.2.2GPS 控制网布设GPS 控制网的网形设计比较灵活,既不象常规测量中要求控制网有严密的网形设计,又不要求考虑点与点之间的通视,但GPS 控制网布设也有相关的规定.在布网时,虽然GPS 测量不受地面图形影响,但布网时也应考虑点位的图形结构,主要是:在布设大范围的GPS 控制网时,一般采用逐步推进的方法,若不考虑图形结构,在内插一些点后,整个控制网易产生扭曲;GPS 网必须由非同步独立观测边构成的若干个闭合环或符合导线构成;GPS网的点与点尽管不需要通视,但考虑利用常规方法加密的需要,每个点应有一个方向通视.2数据处理2.1数据采集在2,3,5号点上架设好GPS 接收机,进行GPS 静态测量.工程所使用的GPS 接收机为Tri m ble5700双频接收机,基本设置为:高度截止角15°,采样间隔15s,数据采集时间为45m in .所采集的数据利用Tri m ble TG O1.6软件进行GPS 数据处理,处理后可得到2,3,5号点的W GS -84坐标.2.2坐标转换[2,3]在GPS 测量中,GPS 数据通常采用的是1984年世界大地坐标系(World Geodetic Syste m 1984即W GS -84).W GS -84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系,W GS -84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值,两个常用基本几何参数为:长半轴a =6378137;扁率f =1∶2981257.W GS -84坐标一般用B ,L,H 表示,B 称为大地纬度、L 称为大地经度、H 称为大地高.而我国采用的坐标系是北京-54坐标系或地方独立坐标系,北京-54坐标系属于参考大地坐标系,参考椭球为克拉索夫斯基椭球,其主要参数为:长半轴a =6378245,扁率f =1/29813.地方独立坐标系统则视不同情况而定.北京-54坐标或地方独立坐标一般用X,Y,Z 表示,Z 为高程,即正高H g .在利用RTK 技术进行GPS 测量过程中,确定坐标转换的关键是根据已知参考点解算转换参数,已知参考点一般应具有两套坐标系统的坐标值,常用方法为七参数法,常用模型为Bursa 公式. X Y Z =△X 0△Y 0△Z 0+(1+m )・R W ・XYZ(1)02昆明理工大学学报(理工版) 第31卷其中△X 0,△Y 0,△Z 0为平移参数,εx ,εy ,εz 是旋转参数,m 为尺度比,R W =1 εz -εy-εz 1 εx εy -εx 1将(1)进行变形可得1 0 0 X S 0 +εz -εy0 1 0 Y S -εz 0 +εx 0 0 1 Z S εy -εx 0△X 0△Y 0△Z 0mE xE yE z -X Y Z L -X Y Z S =0(2)以上△X 0,△Y 0,△Z 0,m ,εx ,εy ,εz 为经典的Bursa7参数,要精确地对W GS -84坐标系统和地方坐标系统的坐标进行转换,需要精确地求出Bursa7参数,即至少需要三组具有两套坐标系统的坐标值的点.利用2,3,5号点共计3个点的两组坐标系坐标进行坐标转换的参数求取.由于邛海湖岸线长约为3714k m ,面积约为2617k m 2,库容约为21758亿m 3,测量时平均水深为10195m ,最大水深为18132m ,邛海周边有大小河流十余条,形成多个冲积扇区域,湖周边大部分为鱼塘和农用田,水下地形为西边平缓,东边较陡,水面下14m 以下湖底较为平缓.考虑到整个邛海面积不大,而我们只有3个控制点可用,为了满足精度要求,我们采用经典Bursa7参数法转换,但只求取其中的△X 0,△Y 0,△Z 03个转换参数作为GPS -RTK 测量中的转换参数,利用Tri m ble TG O 116软件可精确求出坐标转换3参数.3高程异常[4,5]GPS 测量所得的点的坐标属于W GS -84坐标系统,其高程H 是大地高,而我国一般工程测量中所用的高程是正常高,两者所采用的高程基准面是不一样的.因此,在工程应用中应将所得的大地高转换为正常高,两者之间的差值即是高程异常.一般来说,GPS 高程转换的实质是求地面上各点的高程异常.具体方法有以下几种.3.1利用重力场模型求高程异常高程异常是地球重力场模型的重要参数,利用地球重力场模型,根据点位信息,可直接求得该点的高程异常值.在某一区域内,只要有足够多的重力测量数据,就可以较为精确地求定该区域的高程异常值.对于海拔为约1500m 的西昌邛海而言,利用重力场模型方法是比较可靠的方法,但此方法需要足够多且精度足够高的重力测量资料,难以实现.3.2数学模型拟合法在某一区域内,如果有一定数量的已知正常高的水准点或通过水准联测求得部分GPS 点的正常高,则这些点的高程异常值就可以根据公式求得.再利用数学函数模型来模拟该区域的似大地水准面高,于是就可以利用内插法来求该区域内某一点的高程异常值.根据数学模型的不同,数学模型拟合法又分为加权平均法、多面函数法、平面拟合法、二次曲面拟合法等.3.3联合平差法在某一区域内,如果具有重力测量、水准测量及GPS 测量等多种观测数据资料时,即可用整体平差模型将这些观测数据进行联合平差,最终可求得地面点的正常高高程.联合平差法综合了上述几种方法的优点,但其精度仍取决于区域的大小,己知数据的密度和分布、己知数据的精度以及平差模型的优化.3.4平差转换法在某一区域内,如果有一些点具有三维坐标,可以根据前述坐标转换的原理,求得参考椭球面和似大地水准面之间的转换参数,并将所求得的参数加入GPS 网的平差计算中,在已知点的三维约束下,通过网平差求出未知点的正常高.这种方法的精度取决于区域的大小,己知点的密度和分布、己知点的精度以及所求转换参数的精度,12第2期 刘勇,袁希平,赵京黔:GPS -RTK 技术在水下地形测量中应用研究22昆明理工大学学报(理工版) 第31卷在邛海工程项目中,便采用了平差转换法精确地得到了所测点的满足工程要求的正常高.在邛海水下地形测量中,我们选取三组具有W GS-84和西昌城建坐标系两套坐标系统坐标值的点,采用经典Bursa7参数法转换,先求出转换7参数和转换3参数,在大范围内,一般采用7参数进行坐标转换,在小范围内采用3参数进行转换,同时,通过网平差求出未知点的正常高.利用Tri m ble TG O1.6软件可精确求出△X,△Y0,△Z0转换3参数和△X0,△Y0,△Z0,m,εx,εy,εz转换7参数.4结论在1∶5000邛海水下地形测量过程中,采用GPS-RTK技术、测深仪、导航同步观测软件相结合的测量方法是目前进行大面积水下地形测量的较为先进、快速、经济的测量方法.在30km范围内,GPS-RTK测量可以保持数据链的实时畅通,随着GPS-RTK技术的进一步发展,GPS-RTK技术结合测深仪在海洋、湖泊、河流等的水下地形、航道测量中的应用将会越来越广泛.参考文献:[1]刘基余,李征航,王跃虎.全球定位系统原理及其应用[M].北京:测绘出版社,1995.[2]刘大杰,施一民,过静君.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社,1997.[3]刘经南,葛茂荣.92中国GPS会战(A级网)数据处理分析[J].武汉测绘科技大学学报,1995,(1):40-45.[4]张兴福,沈云中.GPS高程异常拟合精度的估算方法[J].测绘通报,2003,(8):21-22.[5]胡伍生.GPS精密高程测量理论与方法及其应用研究:[博士学位论文][D].南京:河海大学,2001.简 讯:“真空冶金国家工程实验室”在我校成立为贯彻落实党的十六届五中全会精神和中长期科技发展规划的部署,加快中国特色国家创新体系建设,提高自主创新能力,在全国科技大会胜利召开之际,国家发改委近日首批启动了真空冶金、生物冶金、下一代互联网宽带业务应用等3个国家工程实验室的建设,其中包括我校以戴永年院士为学科带头人申报的“真空冶金国家工程实验室”.真空冶金国家工程实验室的主要任务是:围绕有色金属先进真空冶金技术,开展稀有稀散金属提取与提纯、有色金属二次资源再生、高纯金属的真空制备等技术的研究,增强有色金属产业的自主创新能力;突破新型真空反应器研制、高纯金属材料制备技术等关键技术,促进有色金属工业的技术进步和产业升级;建立有色金属真空冶金技术仿真验证和性能检测的专业实验设施,为企业技术开发提供支持;加强国内外的学术交流与合作,吸引、培养冶金行业的高水平技术研究人才等.真空冶金国家工程实验室建设目标是:建立稀散金属高效利用、有色金属资源二次回收、高纯金属材料制备等柔性真空冶金技术的研究实验设施,改造传统冶金工艺、提高新金属材料制备技术水平.真空冶金国家工程实验室将以企业和市场需求为导向,以提高行业的自主创新能力为目标,充分整合相关科技资源,建立更为紧密的产学研合作机制;建立以工程技术开发、成果应用的经济效益为导向的绩效评价机制,促进应用基础研究与工程技术的有机衔接,提升产业整体技术水平.我校在真空冶金领域的研究特色鲜明、处于国内外领先水平,真空冶金国家工程实验室的建设,标志着我校在自主创新能力建设方面取得重大进展.(真空冶金及材料研究所供稿)。
GPS在水下地形测量中的应用
GPS在水下地形测量中的应用摘要：本文基于笔者长期从事水下地形测量的相关工作经验，对GPS在水下测量技术进行了一些探讨和研究，详细介绍了GPS水下地形的定位方法和回声测深仪，并对现场测量及技术拓展作了系统的分析，论述了先进的GPS技术值得推广应用。
关键词：水下地形测量；GPS；回声测深仪；测量数据随着科学技术的发展，人们越来越注重水资源开发，水域空间的利用，海洋测量技术也得到了长足的发展。
在众多的水下地形测量手段中，GPS技术凭借它极高的精度和对环境极强的适应力被广泛运用在水下测量。
1.GPS水下地形定位方法1.1 GPSRTK定位方法根据测站的运动状态，GPS定位方法分为静态和动态两种，动态GPS大多采用GPSRTK定位。
具体工作时，在一个已知坐标点上设置基准站，基准站对在视场的GPS卫星（一般需要4颗以上）进行连续跟踪测量，并按规定的时间间隔，实时地把载波相位观测值及测量坐标信息等数据通过无线数据链传送给流动站，流动站利用收到的信息和采集的GPS观测值进行求差解算，组成差分观测值进行实时处理，消除或减小星历误差、星钟误差、大气层延迟误差等公共误差，从而获得高精度的位置坐标[1]。
（1）GPSRTK基准站的组成。
基准站由GPS接收机、电台及发射天线、直流电源等组成（见图1）。
基准站GPS接收机一般安置在已知点上，将GPS接收机与GPS控制面板、GPS电源及电台连接，并对GPS测量模式进行选择，将已知点坐标输入仪器，完成GPS基准站的配置后，由直流电源给电台提供电源。
图1 GPS RTK基准站的组成（2）GPSRTK流动站的组成。
流动站包括GPS接收机和天线两部分，将GPS 接收机与GPS控制面板、GPS电源、天线和笔记本电脑连接，选择测量模式，启动仪器。
当接收到卫星信号、电台信号后，测量数据成固定解时，才可以开始工作[2]。
1.2 CORS系统定位方法CORS系统是由多个GPS参考站组成的，主要通过Internet和无线通信网络向系统覆盖的服务区内的用户提供参考站坐标和参考站GPS观测数据，用户通过Internet下载CORS若干参考站数据，进行精密定位，也可以接收数据播发站对载波相位观测数据进行实时精密定位。
GPS在水下地形测量应用综述
GPS在水下地形测量应用综述部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，可下载自行修改GPS在水下地形测量应用综述侯淑芬<华南农业大学信息学院，广州，510642）摘要：GPS定位具有速度快、精度高、实时性等特点，使水位观测和水下地形点高程的测量变得可靠、简便易行。
许多水下地形测量已采用GPS RTK 的模式。
本文综合介绍利用GPS进行水下地形测量的原理，误差来源与改正，以及其在水库测量、水下淤积测量、航道测量、海洋工程中的具体应用。
b5E2RGbCAP关键词： GPS,RTK,水下地形1、引言在水利工程中，水下地形测绘具有重要的意义。
近几年来, 随着GPS载波相位差分技术( RTK>的发展, GPS 技术越来越成熟, 已被广泛应用到数字化测图中。
有时候水利工程建设初期, 由于所处测区多为山地, 通视困难, 地形复杂给传统野外测绘工作带来了一定的困难。
利用动态GPS定位技术的优越性, 测图速度快和精度高, 能消除累积误差, 操作简便, 用人少等优势取代了原有的平板仪测图及全站仪测图。
工作效率和经济效益明显得到大幅度提高。
p1EanqFDPw2 、概述2.1水下地形测量现状水下地形测量, 就是利用测量仪器确定水底点的三维坐标的过程, 主要工作包括平面定位和水深测。
目前水下测量技术有如下几种:1> 光学定位法, 即光学经纬仪配合测深仪法。
这种方法由于地球曲率、通视及测站条件的限制难以满足需要, 且精度低, 并同时要进行水位测量。
DXDiTa9E3d2> 地面无线电定位技术配合测深仪法。
这种方法设备简单, 定位迅速,精度可靠, 但仍需进行水位测量。
3> 采用测量机器人+双频数字测深仪, 极坐标法自动化测量模式。
4> GPS技术在水下地形测量中的应用.这种方法不提高了精度,加快了作业速度, 可保证全天候作业。
随着全球定位系统GPS技术的飞跃发展, 水下地形测量技术已基本定型于采用GPS获取平面坐标, 测深仪获取深度数据的基本模式【1】。
GPS-RTK联合测深仪在水下地形测量中的应用
GPS-RTK联合测深仪在水下地形测量中的应用摘要:水下地形测量具有测量隐蔽、精度控制难度大等特点，因此，对其测量技术的要求较为严格。
本文就介绍了GPS－RTK联合测深仪在水下地形测量中的应用，阐述了利用GPS－RTK与测深技术测定水下地形的基本原理和水下地形测量的基本实施步骤，并通过结合工程实例，对项目实施、数据比较等做了深入研究，为类似工作的应用进行提供参考。
关键词:GPS－RTK；测深仪；应用；原理随着科学技术的发展，GPS－RTK技术已经得到了广泛的应用，虽然这种技术具有测量速度快，精度高等特点，但是这种无验潮模式下的测量方法还无相关规范和技术标准，所以在与测探仪联合应用中，就要注意其工作的实际情况，从而探究出其是否能满足相关规范要求。
本文通过无验潮和传统验潮两种模式下水下地形测量的原理和两种模式下水深测量的数据进行分析，得出该技术在水下地形测量两种测量模式中均能满足相关规范要求。
1 水下地形测量的原理水下地形测量包括两部分:定位和水深测量。
就目前的水下地形测量的主流技术而言，定位采用的是RTK(Real－time kinematic)实时动态差分法，而水深测量采用的是回声测深仪的方法。
这样就可以确定水底点的高程:Gi=H－(D+ΔD) (1)式中:Gi为水底点高程；H为水面高程；D为测量水深；ΔD为换能器的静吃水。
在观测条件比较好的情况下，考虑RTK具备比较高的高程确定精度，同时严格考虑船姿的影响，无验潮模式下的水底点高程可通过下式确定:Gi=H－D－h－Δa (2)式中:Gi为水底点高程；H为GPS相位中心的高程(通过RTK直接确定)；D 为测量水深；h为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距；Δa为姿态引起的深度改正。
2GPS-RTK联合测深仪水下地形测量的基本作业步骤水下地形测量作业系统主要由GPS接收机、数字化测深仪、数据通信链和便携式计算机及相关软件等组成。
测量作业流程大体分三步来进行，即测前的准备、外业的数据采集和数据的后处理。
浅谈GPS RTK配合测深仪在水下地形测量中的应用
４ ．作业依据： １０ １０ ００ ．１ ２ ①《＂ ０ ： ０ ： ０ 地形图图式｝ Ｂ ９９ １９ ； ． １０ １ ５ ２ Ｇ ￣７２— ９５ ②《 工程测量规 范｝ Ｂ ０ ２ － ０ ７ ③《 ： ０１ ０ ０１ ０ ０ Ｇ ５ ０ ６ ２０ ； １ ０ ： ０ ２ ０ 地形测量 规 ５ １ ： 范 （ 外数 字 成 图 ） 行 》 ④ 《 球 定 位 系统 （ Ｐ ） ４ 规范 ｝ Ｂ ｒ 野 试 ； 全 Ｇ Ｓ￣ 量 Ｇ／
１ ３ ４— ０ 。 ８ １ 测量两部分 ，一般测量采用全 站仪定位 ， 测量工作受气象 的影响较大 ， 外业测量工作难度大 。采用南 方灵锐 ￥ ６ ８ 双频 Ｇ Ｓ Ｐ 接收机配合数字测深仪 ，困扰水上测量工作的问 题便得到解决。
２ ＧＰ Ｋ原 理 ． Ｓ ＲＴ
２１Ｒ Ｋ的基本原理 ． Ｔ Ｒ ＫＲ ａＴｍ ｉ ｍ ｔ ） Ｔ （ｅｌ ｉ ｅ ｎ ａ ｃ Ｋ ｅ ｉ 是实时动态载波相位差分 。 其设备是在两 台静态 型测量仪 器问加上一套无线 电数据通 讯系统（ 数据链 ）将相 对 ， 独立的 Ｇ Ｓ信号接收系统连成一个有机整体 。 Ｐ ２２Ｒ Ｋ系统组成和方法 ． Ｔ Ｒ Ｋ系统 由一个基准站。 Ｔ 若干个流动站及通讯 系统组成 。 基准站包括 Ｇ Ｓ 收机 ， Ｐ 天线 ， 线电通讯发射设备 ， Ｇ Ｓ Ｐ接 ＧＳ 无 供 Ｐ 接收机和无线 电通讯设备使用 的电源及 基准站控制 器等部分 。一个 流 动站包括 Ｇ Ｓ天线 ， Ｐ Ｐ Ｇ Ｓ接收机 ， 电源 ， 线电通讯接收设备及流动站 无 显示控制器 。 在 Ｒ Ｋ作业模 式下把需 要的数据输入控 制手簿 ，如基 准站 的坐 Ｔ 标、 高程 、 坐标系转换参数 、 准面拟合参数等 ； 水 流动站接收机在若干个 待测点上设置。基准站与流动站保持同时跟踪至少 ４颗以上的卫 星， 基 准站不断地对可见卫星进行观测 ，将接 收到 的卫星信号通过 电台发送 给流动站接收机 ，流动站接收机将采集 到的 Ｇ Ｓ观测数据和基准站发 Ｐ 送来 的信号传输到控制手簿 ， 组成差分观测值 ， 进行实时差分及平差处 理， 实时得出本站的坐标和高程。哒 比 Ｇ Ｓ ｆ Ｐ 静态 、 快速静态定位需要事 后处理来说 ， 其定位效率大大提高。 以 Ｒ Ｋ技术一出现 ， 所 Ｔ 其在测量工 作 中的应用立刻受 到作业人员的重视和青睐 。
GPS RTK无验潮法在水下地形测量中的应用
蛳
秣
。 与 应 用 ｌ
Ｇ Ｒ Ｋ无验潮法在水下地形测量中的应用 Ｐ Ｔ Ｓ
汤 道 运 刘胜 华
（ 安徽省长江河道 管理局测绘院 安徽芜湖 ２ １０ ） ４００
摘要 ： 文通过 对 Ｇ ｓ 量 最新技 术ＲＴ 本 Ｐ测 Ｋ的发展 状 态 分析 ， 并结合ＲＴ 在 海上 测 量 中的应 用， Ｋ 主要 介 绍 了应 用Ｇ ＳＲＴ 技 术进 行 水 深测 Ｐ Ｋ 量 的 基本 方法 。 时介 绍 了ＲＴＫ测 量 技 术 特 点 ， 业模 式 和 适 用 范 围 、 同 作 思路 及 一 些 注意 事 项 。 关键 词 ： Ｐ ＲＴＫ 水深 测 量 Ｇ Ｓ 中图 分 类号 ．Ｖ２ ． Ｔ ２ １ 文献 标 识 码 ： １ Ａ 文章 编 号 ：０ ７９ １（０ ｏ ．０ ８０ １０ —４ ６２ １）８０４ —２ １
大多数ＲＴＫ Ｇ Ｓ Ｐ 都可 以最高 输 出率 达２ ＨＺ， ０ 而测深仪 的输出速 度各种 品牌差别很大 ， 数据输 出的延迟 也各不相 同。 因此 ， 定位数据 的定位 时刻和水深数 据的测量时刻的时间差造成定位延迟。 对于这 项误差 可以在延迟校 正中加以修正 （ 也可在数据处理时修 正） 。 ３２１Ｔ 高程 可 靠性 的 问题 ．２ Ｋ ． Ｒ ＴＫ高程 用于 测量水位 ， 其可信度问题 是倍受关注 的问题 。 在 作业之前可 以把使用Ｒ ＴＫ￣ 量 的水 位与潮位表水位进 行 比较 ， Ｊ Ｊ 判
基 准站输 入正确ｗ Ｓ４ 标、天 线商 ，发射Ｒ， 分信 Ｇ８坐 Ｔ
ｌ
＝ 数或七参 数转 换，求得 ５ 空 间直角坐 标，再转 换成 大地坐标 参 ４
］
ｌ 流动让接收Ｇｓ Ｐ信号，求取１８坐标ｌ ｒ４ Ｇ
GPS RTK技术在水下地形图测量中的应用分析
Ｇ Ｐ Ｓ — Ｒ Ｔ Ｋ技术应用 于水下地 形图 的测量 ， 从信号 的发生 、 接受 沿岸布置控制点并在待测水域 布置设测点 ， 使用测量仪器确定水底 处理再 到最终地图 的形 成都 是 自动化 完成的 ， 不仅 点的三维坐标 。 与此同时 ， 对待测 水域 的水深进行测量 ， 得 出不 同设 到数据 的采集 、 而且人工干预度低 ， 避免 了因主观 因素造成 的 测 点的水深 ， 再将其转化为高程 。 定位和水深测量需要 同时进行 ， 二 测量 的精度有 保证 ， 同时大大降低了工作人员 的劳动强度 。 者结合才能有效完成水下地形 图的测量工作 。但 是 ， 传统 的水下地 误差 ； ３ ． ４测量 的距离更远 形 图测量方法受各 种 自然因素 、 仪器 因素 的影 响 比较大 ， 尤其是被 测水域 的水位受时间或者距离等的影 响较大 的情况下 ， 需要对水位 相较于传统 的测量技术 ， Ｇ Ｐ Ｓ — Ｒ Ｔ Ｋ测 量作业 系统 的测量距离取 不受其他 主观因素 的干扰 ， 在被测 区域 的 进行定期 的观测 ， 并且将 不同时间 、 不 同距离 的水位对应 关系进行 决于基 准站的 电台功率 ， 测量 ， 操 作 总 体 比较 复 杂 。 加之 ， 测 量 过 程 中还 可 能 受 到 天气 、 水流 、 沿岸设立 基准站之后 ，通 常两站 的间 隔距 离通常可 以达 到数十公 地球曲率等 自然条件及通讯设备 、 测站条件等 的影 响。测量 的准确 里 。
・
７ ２・
科技 论坛
Байду номын сангаас
GPS RTK与数字测深仪联合技术在水下地形测量中的应用
２嬲 量系 统的 组 成和 工 作德 程 ２ １ 系统 的组 成 ． 水 下地 形 测 量 系统 由岸 台系 统 、船 台 系统 与 数 字化 成 图系统 三 部 分组 成 。其 中 岸 台系 统有 Ｇ Ｓ岸 台接 受 机 、数据 发 射 电台、 电瓶 及数 据 发射 天 Ｐ 线 组成 ： 台系 统包 括 Ｇ Ｓ船 台接 收机 、数 据 接 收 电台 、数 字化 测深 系 统 、 船 Ｐ 测量导航软件等设施 。 ２ ２ 系统 的工作 流程 ． 水下 地形测 量 系统 的工作 流程 一般 为 ： 在岸 上 已知控 制 点设置 一 台Ｇ Ｓ Ｐ 接 收 机作 为基 准站 （ 岸台） 另一 台ＧＳ 收机 与数 字测 深仪 连接 后设 置在 测船 上 ， Ｐ接 作 为流 动站 （ 台） 船 。岸 台、 船台 Ｇ Ｓ 收机 同 步接 收卫 星 的数据 信 号， 准 Ｐ接 基 站 的 电台持续 不断 的发射差 分信 号， 而流 动站 电台 则不断 的接 收参考 站的差 分 信 号。 测量 导航 软件 实 时解算 出船 上流 动站 的位 置坐 标， 同步记 录测 深仪 测 并 得 的水 深 数据 。采集 的 水 下地 形 数 据经 过 内业检 查 、处 理 后进 入 数 字化 成 图系统 ，自动 绘 制 出水 下 地 形 图 。 ３ 测量 应用 实 倒 为了满 足巢 湖 日益发达 的水上 交通 ， 需对巢 湖原 有航 道进 行拓 宽， 在设计 时 需测量 ｌ ２ ０ ：０ ０的水下 地 形 图， 进行 航道 水 下地 形 测量 。 遂 ３ １测 区 系统精 度校 核 ． 为 了得到 可靠 的水 下三 维数 据， 在进 行 水下 测量 前， 们需 先对 Ｒ Ｋ 量 我 Ｔ测 精度 进 行 检验 。首先 在 流动 站 仪器 中建 立可 靠 的平 面 及 高程 转 换关 系 。本 ， 次工 程采 用南 方处 理软 件计 算 出来 的七参 数 。在进 行测 量前 要校 核 部分控 制 点 的静态 平 面成 果及 水 准 高程 成果 ， 误差 范 围 内 即可进 测 量 了 。Ｒ Ｋ校 核 在 Ｔ 其他 已测 量 水准 高程 的控 制 点 ， 面误 差 和高 程误 差 均 小于 ５ ｍ。由此可 见 平 ｃ 整个 测 区 的拟 合成 果 是 可靠 的。表 一 为 Ｒ Ｋ测量 点与 已 知 点的 检核 差 值 。 Ｔ
GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用
第33卷第6期2010年12月测绘与空间地理信息G E O M A T I C S&SPA T I A L I N F O R M A T I O N T E C H N O L O G YV01．33．N o．6D ec．，2010G PS—R T K技术在水下地形测量中的应用段文生1，高成东2，左春雷2(1．辽宁省测绘产品质量监督检验站。
辽宁沈阳110034；2．中冶沈勘工程技术有限公司．辽宁沈阳110016)摘要：主要介绍了应用G PS—R TK结合测深仪进行水下地形测量的基本方法、设计思路以及提高精度保证数据可靠性的注意事项。
关键词：R T K；G PS；水深测量中图分类号：1：'228．4文献标识码：B文章编号：1672—5867(2010)06—0080—02A ppl i cat i on of G PS-—-R T K i n U nder w at er T opogr aphi c Sur veyD U A N W en—s hen91，G A O C heng—do n92，Z U O C hun—l ei2(1．T he Sur v eyi ng an d M appi ng Pr odu ct Q ual i t y Su pe r v i s i ng an d I ns pec t i on St a t i on of L i aon i ng P r ovi n ce，Sheny ang110034，C h i na；2．ShenK an E ngi neer i ng&T ec hnol ogy C or por at i on，M C C，Shenyang110016，C hi na)A bs t r ac t：T hi s paper i nt r oduc es ba si c m et h od and de si g n t h ou ght of unde r w at e r t opogr aphi c su r ve y by usi ng G PS—R T K c o m bi ned w i t h dept h so und er，an d t he not es t o en s ur e t he ac cur ac y and r el iabi l i t y al s o be pr ovi d ed．K e y w or ds：R T K；G PS；ba t hym e t r i e su r ve yO引言随着科技的发展，G P S的应用范围越来越广，特别是R TK实时动态测量技术的出现给传统的测量带来革命性的变化，R T K技术以其快捷、方便的特点在工程测量、城市测量以及水下地形测量中发挥着优势。
RTK技术在水下地形测量中的应用分析
RTK技术在水下地形测量中的应用分析发表时间：2018-09-20T09:42:32.913Z 来源：《防护工程》2018年第10期作者：王慈娥[导读] 便捷和高效的优点，所以称为当前水下地形测量中比较科学、先进的测量技术。
在对海洋水下地形的测量、以及航道水深测量、水下地形测量中具有重要价值。
本文通过对RTK技术的优势进行介绍，并对RTK技术的应用进行了有效的分析。
王慈娥云南劲道路桥设计有限公司云南昆明 650106摘要：近年来，随着GPS技术的不断发展，人们提出RTK这种新型的GPS测量技术。
RTK技术是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现为工程放样、地形测绘、各种控制测量带来新的曙光，极大地提高了野外作业效率。
在实际的水下地形的测量中，RTK-GPS技术发挥了重要作用，通过与其他技术的对比，实践验证了RTK-GPS技术具有较大优势，在水下定位和水深测量中有着较高的精确度，而且操作简单、便捷和高效的优点，所以称为当前水下地形测量中比较科学、先进的测量技术。
在对海洋水下地形的测量、以及航道水深测量、水下地形测量中具有重要价值。
本文通过对RTK技术的优势进行介绍，并对RTK技术的应用进行了有效的分析。
关键词：RTK技术；水下地形测量；分析引言近年来，随着RTK（Real-timekinematic,载波相位差分）技术在海洋测量中被广泛应用，而且RTK技术主要是以水上导航测量软件为支撑，进行水下的地形测量，作为一项新型技术，在水上测量的过程中得到非常重要的应用，随着该项技术的日臻完善，目前已经成为水下地形测量过程中的主要测量技术。
1水下地形测量的基本原理所谓的RTK技术，就是GPS实时载波相位差分。
RTK测量技术主要是利用载波相位进行测量，并根据实时差分GPS测量的一种技术，也可以说它是一种测量系统，将测量技术与数据的传输进行融合，进而构成一种测量系统，通过一台接收信号的设备进行固定，根据固定的位置或者未知的地点来选择基准站位置的设定，其它的接收信号的设备是被固定在能够发生位移的物体上作为流动站的设置，并且能够同时进行卫星的观测。
GPS-RTK无验潮技术在水下地形测量中的应用
测的实时水面高程 Ｈ 来求取水底高程 ，水底高程 Ｈ ＝ ２ ０水面高程 Ｈ ．２ ３（ ２ｈ一 如图 １ ｈ 所示 ） 。
收稿 日 ：２ １—６２ 期 ０ １０—４ 作者简介 ：陈奇 （９２ ） 男 ，汉 ，广东湛江人 ，学士 ，工程师 ， １７一 ， 研究方 向航运水利 工程勘测设计 。
架设 Ｇ Ｓ接收机天线。然后将测量仪与 Ｇ Ｓ等其它测量设备与笔记本电脑相连接，打开水深测量 Ｐ Ｐ 软件 ，设置好相应的连接参数。要用 Ｒ Ｋ的实时高程替代水位， Ｔ 需把流动站的 Ｒ Ｋ 接收机的对中 Ｔ 杆高度设置正确。以上 Ｒ Ｋ 接收机天线中心到换能器探头中心的距离为 Ｊ ，水面到换能器探头中 Ｔ Ｉ ｌ １ 心的距离为 ２ ，测深仪瞬时实测深度为 ｜ 。水底高程 Ｈ ＝ Ｔ ｆ ｚ ３ ０ Ｒ Ｋ接收天线中心高程 片１ｌ ｜ ，就可 ．ｌｌ ．一３ ｝Ｉ 以利用 Ｒ Ｋ 的实时高程 ，替代水位观测 ，且其精度达厘米级 。而水尺验潮水深测量是利用水位观 Ｔ
ＧＰ ． Ｔ 无验潮技 术在水 下 ＳＲ Ｋ 地形 测量 中的应用
陈 奇 ¨ 周 淑波 ’
（ 东省航 运规 划设计 院 ” 广 东广 州 ５０５ 石 家庄铁路 职业技 术学院 广 １００ 河北石家庄 ００４ ） ５０ １
摘要 ：Ｇ ＳＲ Ｋ无验潮水下地形测量技术能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结 Ｐ —Ｔ 果，解决水位不断变化的问题 ，能够实时测 出测点处水面高程 ，并在一定范围内达到厘米级实测精
第１卷第３ ０ 期
石家庄铁路职业技 术学院学报
ＶＯ ．０Ｎ ． Ｌ １ ｏ ３
２１年９ ０１ 月
ＪＵ Ｎ Ｌ Ｆ ＨＪ Ｚ Ｕ Ｎ Ｓ Ｉ 曼 至 垒 Ｏ Ｒ Ａ ＩＡ Ｈ Ａ Ｇ Ｎ ！Ｔ ！ Ｑ 墨 ＯＳ Ｉ Ｉ
GPS-RTK结合测深仪在水下地形测量中的应用
GPS-RTK结合测深仪在水下地形测量中的应用摘要随着gps技术的快速发展，应用于工程测量越来越普及，使用移动测量的用户空间越来越大，方便快捷、高精度和定位准确的性能愈显其优越性，将gps技术与测深仪技术相结合，是水下地形测量技术的一次飞跃，是先进的科学技术在生产活动中的重要应用。
关键词地下地形测量；测深仪；gps-rtk中图分类号p64 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）65-0125-021 概述1.1 水下地形测量的重要性随着工程建设的需要和工程开发，越来越多的需要进行水下地形测量，掌握规划、设计的资料，为工程建设提供技术支撑。
在水利建设中的河道、港口开发、水库库容复核等都要进行水下地形测量，随着社会对海洋的开发利用，海域测量同样越来越多。
在水下地形测量中对质量要求同样越来越高，这就需要在进行水下地形测量中使用新仪器、新技术，来减轻工作人员的劳动强度。
测量工作在防洪减灾中发挥重要作用，具有很大的社会效益和经济效益。
1.2 gps-rtk技术简介gps-rtk系统主要由基准站、流动站、数据通讯系统3部分组成。
gps-rtk是以载波相位观测量为依据的实时差分测量技术，它实时地获得测站点在特定坐标系中的三维坐标。
流动站是在获得固定解后接收基准站的数据，能够迅速及时的获得所需点的坐标，测量精度达到厘米级，能够满足设计和规划的精度要求。
这样就极大地扩展了作业距离，提高工作效率。
1.3 测深仪技术简介测深仪利用水声换能器发出超声波在均匀介质中直线传播，在遇到不同的介质反射的原理。
在测量时需将换能器发在水下一定位置，垂直向下发射声波并接收水底回波，根据声速和回波时间来确定被测点的水深，通过测得水深获得水下地形、地貌的基本情况，通常情况下水下地形测量采用与陆上统一基准面和坐标系。
1.4 rtk结合测深仪工作机制rtk结合测深仪作业模式就是既采用rtk实时采集的坐标、高程又采用测深仪测得的水深，即h=h0-（h+hi），式中，h为河底高程，h0为水面高程，h为换能器吃水深，hi为换能器底部到河底的水深。
RTK—GPS技术在水下地形测量中的应用
断普及水 上导航 测量软件 的成熟 ，一种新 型的水上测量方式
得 到 推 广 ，并 渐 渐 成 为 日后 发 展 的趋 势 ，这 就 是 Ｒ Ｋ— Ｓ Ｔ ＧＰ 无 验 潮 水 下 地 形 测 量 方 法 。本 文 结 合 实 践 经 验 ，介 绍 无 验 潮 水 下地 形测 量 方 法 应 用 ，并 通 过 与 传 统 测量 方 法 的 对 比 ， 阐 述 了这 种 方 法 的 可 行 性 ，并 且 结 合 它 不仅 具 有 定 位 和 水 深 纠 正 精 度 高 ，而 且 简 单 、方 便 、快 捷 、 轻 松 、 高 效 的特 点 ，认 为 它不 失 为 一 种 先 进 的测 量 技 术 ，值 得 在 海 洋 水 下 地 形 测 量 及 航 道 水 深 测 量 乃 至 其 它 水 下 地 形 测 量 中推 广 。
须解 决定位成果 的坐标转换 问题 ，可采用系统所提供 的功 能
通 过 求 解相 应 的 转换 参 数 来 实 现 。
二 、 无 验 潮 法 水 深测 量 的 基本 原理
一
＋
进 彳＝参 数 转 换 】 ： （
Ｉ
＋ —— — — 般 进 行 四 嚣
ｉ
鼎 舟 宴 际 情 ｔ 确 定 的 似 雷 （可 以 足 Ｅ 点 也 可 眦 是 术 ¨点 ）
图 １ 基 本 原理 图
三 、 测 量 过 程 的 实 施
由于 Ｒ Ｋ 技 术 所 得 到 的各 点 位 置 是 属 于 Ｗ ＧＳ ８ Ｔ 一 ４地 球
讯 系统 传送到流动站 。流动站 本身在接 收卫星数据 的同时， 也接 收基准站传送 的差分数据 。在 流动站完成初始化 后，把
接 收 到 的基 准 站 信 息 传送 到控 制器 内 （ 般 是 掌 上 电脑 ） 一 ，由
GPS RTK测量技术在练江水下地形测量中的应用
GPS RTK测量技术在练江水下地形测量中的应用摘要：本文介绍了GPS-RTK测量技术在水下地形测量的基本原理，并结合练江水下测量的实例，探讨GPS-RTK技术在水下测量中的实际应用，从控制网的布设，外业数据采集及精度分析的结果表明GPS-RTK技术可有效的提高水下测量工作效率和质量。
关键词：GPS-RTK 测深仪练江水下地形测量1.工程概况练江发源于普宁，流经潮阳、潮南，在海门水闸流入南海，全长约70公里，主要支流有14条，流域面积约1347平方公里。
练江流域常住人口约430万，人口密度约为广东全省的6倍以上，承担着巨大的防洪压力。
2013年“8?17”特大暴雨造成练江多处决堤漫堤，汕头市潮南区、普宁市多个乡镇发生严重的内涝。
单纯汕头市潮南区就造成12人死亡，2人失踪，85.67万人受灾，直接经济损失55.16亿元。
为全面了解练江水下地形的变化，给河道整治提供技术支撑，提高汕头市境内练江干支流沿岸堤围工程的防汛能力。
受有关部门委托，现对练江干流及支流（汕头境内）进行全面勘查和测量，为河道的整治提供依据并提出合理化的建议。
2.GPS RTK水下地形测量工作原理GPS RTK测量技术是以载波相位测量为根据的实时差分GPS实时动态测量定位系统。
这技术通过差分法降低了载波相位测量改正后的残余误差、接收机钟差、卫星改正后的残余误差等因素的影响，测量精度达到厘米级。
水下地形测量包括定位和水深测量两部分，通过RTK测量技术可以实现实时定位的功能，测深仪可以实现水深的测量，两者的配合使用即可确定河底某一点的高程。
无验潮模式下的河底高程公式如下：Gi=H-D-h-△a式中：Gi为河底高程；H为GPS相位中心的高程（通过RTK直接确定）；D为测量水深；h为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距；△a为姿态引起的深度改正。
无验潮模式水下地形测量原理如图1.1所示。
3.测量实施3.1工程任务汕头市潮阳区、潮南区境内的练江干流河段总长约42km 的水下岸上地形测量、干流81个断面测量及五条主要支流122个断面测量任务。
GPS RTK技术在水下地形图测量中的应用
已知位置 信息进行 比较 ， 得到 Ｇ Ｓ差分改正值 。然后将这个 改正 Ｐ 值通过无线 电数据链 电台及 时传递 给共视 卫星 的流 动站精 化其 Ｇ Ｓ观测 值 ， 而得到经 差分改正 后 流动站 较准确 的三 维坐标 。 Ｐ 从
目前 Ｒ Ｋ在半径 １ ｍ左右 的范 围内平 面测量精度一般在 ２锄 Ｔ ０ｋ
ＧＰ Ｔ 技 术在水 下地 形 图测 量 中 的应 用 ＳＲ Ｋ
闰 新
摘 要： 详细介绍 了利用 Ｇ ＳＲ Ｋ技术 与数字测深仪结合组成 的水下地形测量 系统的工作原理 ， Ｐ Ｔ 简单介 绍 了利用该 系 统作 业时的外业数据采集 、 内业数据处理的过程 ， 总结 了应用该 系统进行作 业的优 点以及 应注 意的事项 。
阔 的应 用 前 景 。
１ Ｇ ＳＲ Ｋ配合数字测深 仪器组成水下地 形测量 系统 Ｐ Ｔ
Ｒ Ｋ的工作原理 是将 一 台接 收机置 于基 准站 上 ， Ｔ 另一 台或
几台接收机置 于载体 （ 为流动站） ， 称 上 基准 站和流动站 同时接收
同一 时间、 同一 Ｇ Ｓ卫星发射 的信号 ， Ｐ 基准 站所获得 的观测 值与
经纬仪交会 、 全站仪获 取水 下地形 点 的平 面位 置 ， 后利 用测 深 网， 然 进行水下地形 图测量前 测量 了水库水 面 的高程 ， 然后 开始进 杆法 、 测量锤法 和回声 测 深仪法 等获得该 平 面位置处 的水 深 ， 从 行作业 ， ４个控制点 中选取一个地势 较高且离水 库的几何 中心 在 而获得水下点的三维 坐标 。其 中 目前使 用最 多 的是 利用 全站仪 最近 的 １ 个点架设基准 站 ， 另外 ２个进行 定 向 ， ４个点 作为检 第 配合测深仪 的方法施测 ， 上述传统方式 不仅 受仪 器精度 、 离 、 距 天 核点 （ 实际中也 可以不将 基准站假设 在已知点上 而选 择一个地势 气、 通视及通讯 等条件 限制 ， 而且工作 效率很 低 。尤其是 断 面水 较高且最接近水库几何中心的位 置 ， 用其他 ３个点进行定 向， ４ 第 深测量 ， 由于受水流 、 测量船 体 的非线性 运动 以及测 量人 员 的熟 个点进行 测量检核 ）检 核点坐标 检核 无误后 进行水 下地形 图测 ， 练及配合等因素的影响 ， 断面点定位精 度不高 。这些 因素都严重 量工作 ， 开始作业后 小船按 照计划 的路 线和速 度前进 ， 系统 自动 影响河道断面测量的质量 。近年来 随着 Ｇ ＳＲ Ｋ技 术 的成 熟 ， 记录水下地形点的三维坐标 ， Ｐ Ｔ 然后这些 点的坐标数据 文件用南方 Ｇ ＳＲ Ｋ 配合数字 化测深仪 测量 水下地 形 图优势 明显 ， 有广 Ｃ Ｓ Ｐ Ｔ 具 Ａ Ｓ数字成图软件 打开 ， 可以生成需要 的水下地形 图。 就
浅谈GPS技术在水下地形测量中的应用
浅谈GPS技术在水下地形测量中的应用摘要：近年来，随着GPS载波相位差技术（RTK）的发展，GPS技术越来越成熟，在数字制图中得到了广泛的应用。
与传统方法相比，GPS水下地形测量具有速度快、精度高、节省人力、测量方便等优点。
动态GPS定位技术的优势、工作效率和经济效益显著提高。
关键词：GPS；水下地形测量；原理；应用一、GPS定位技术概述GPs即全球定位系统（Global Positioning Sys.tern）的基本原理是卫星不断地发送自己的瞬时参数和时间信息，用户接收到的信息，利用测距交会原理，计算接收机的三维坐标、速度和时间信息，从而起到定位和导航的作用。
系统提供的当前GPS定位精度优于10中，为了获得更高的定位精度，通常采用差分GPS技术：把一个GPS接收器在基准站点上观察，根据基站已知精确坐标，计算正确的基站距离卫星和基站将发送实时数据。
除了GPs观测外，用户接收机还接收基准站发送的校正数，对定位结果进行校正，从而提高定位精度。
差分GPS主要分为伪距离差分和载波相位差两大类。
后者具有较高的定位精度（可达cm级），常用于高精度测量工程和研究中。
二、GPS结合测深仪的测量原理及优点结合测深仪和GPS技术、GPS天线的探测器和测深传感器安装在相同的平面位置，布置上一艘小船，在同一时间，以确保RTK数据和测深数据同步传输到PC，探测器工作时根据基站通过电台发送正确的测量值的实时修正数本身，明白了厘米级精度平面坐标和实时传输到电脑，同时数字测深仪获得的平面位置的水深数据发送到PC，PC的观察表面高程平面位置水下点计算高程坐标，水下点的三维坐标是由RTK获得的平面坐标，然后将数据导入到数字地图软件编辑和生成所需的水下地形图。
Gps-rtk结合测深仪测量定位点坐标和高程水下地形的水库，并直接安装了GPS站天线测深仪换能器的正上方，以确保GPS点位于同一铅垂线测量过程中测量。
在测量过程中，当传感器的底坐标和仰角由GPS测量时，固定点的深度可以由测深仪来确定。
GPS-RTK配合数字测深仪在水下地形测量中的应用
面 高 程 ：ｓ Ｈ
、
＼．
／
地 形 点 高 程
＜ 换 能 器 探 头 》
水深 Ｄ
—
ห้องสมุดไป่ตู้
始化 成 功 出现 点 固定 解 的值 。 然后 将 参 考椭 球 系 设 置 为 １５ ４北 京 坐 标 系 ， 完 成 投 影 参 数 设 置 （ 央 子 午 线 ９ 中 １ 。 ７ ，高斯 投 影 ３ 带 ） １ 。 ，并 输入 七参 数 。 设置 完 成 后 ， 用
３ 实例 验证 条件 限制 ， 而且工作 效率 很低 。 ３１ 工程概 况 ． 随 着 电子 声纳 、 Ｓ 全球 定 位 系统 ） 技术 的发展 ， ＧＰ （ 等 埠 港 新港 液 货运 输 专 用码 头 位 于 淮河 南 岸 蚌 埠 市 禹 ＧＰ — Ｔ Ｓ Ｒ Ｋ与 数字测 深仪相 结合 的三维 数据 采集 、 传输 、 处 距 蚌 一期 ） 下 理 的 自动化 测 量数 据 处理 系统 克服 了上 述 方法 测 量 中 的 会 区宋 家滩 ， 蚌埠 闸下 游 约 ４公里 ， 埠 新港 （ 蚌 ０万 吨 ， 设 建 种 种条 件 限制 ，且 大幅度 提 高作业 效 率和减 少 劳动 强度 ， 游。 埠港液 货运 输专 用码头 设计吞 吐量 为 ２ １个 ３ ０吨级兼顾 ５ ０吨级液 货泊 位 ， ０ ０ 采用 浮码 头 结构 型 同时精 度 也得 到 了有利 的保 证与 提高 ， 实现 了水 下测 量 的 式。为满足 港 口设计要 求 ， 院承接 了此次水下 勘测 任务 。 我 自动化 、 字化和 系统化 。 数 ３２ 控制 资料 ． 本 文简 单 阐述 ＧＰ — Ｔ Ｓ Ｒ Ｋ技术 的工作 原理 及 方 法 ， 并 本次 测量 利 用 已有 控 制 点 为淮 河 干流 蚌 埠 段 控 制 点 通 过 实例验 证 新技 术 的优 越 性 ， 为深入 类似 水下 地形 测量 Ｂ Ｇ１ Ｂ Ｇ Ｂ 、 Ｂ ２和 Ｆ ４ ８ ２，淮北 大 堤蚌 郊 段竣 工 测量 图根控 提 供参 考。 制点 Ｂ ｔ ｌ 。平 面坐标 系采 用 １ ５ Ｊｇ ２ ４年北 京坐标 系统 。高 ９ ２ Ｒ Ｋ技 术及水 深测 量原 理 Ｔ 程基 准采用 １ ８ ９ ５国家高 程基准 ， 淮河 干流 蚌埠段 七 参数 。 Ｒ Ｋ系 统是 由一 个基 准站 、 干个 ＧＰ Ｔ 若 Ｓ接 收机 、 无线 电数据 链 电台及发 射 天线 、 直流 电源 等组 成。 Ｒ Ｋ的工作 Ｔ 原 理是 将 一 台接 收机设 置 为基 准 站 ， 一 台或几 台接 收机 另 设置 为流 动 站 ， 准 站 与流 动 站 同时 接 收 同一 时段 、 基 同一
GPS-RTK在水下地形测量中的应用
GPS-RTK在水下地形测量中的应用
肖道标
【期刊名称】《西部交通科技》
【年(卷),期】2006(000)001
【摘要】RTK(Real Time Kinematic)定位技术是GPS定位技术的一项飞跃,文章通过工程实例,介绍了GPS-RTK在水下测量中的应用,对其作业流程和关键技术问题进行了分析,得出了一些有益的结论.
【总页数】3页(P75-77)
【作者】肖道标
【作者单位】梧州航道管理处,广西,梧州,543002
【正文语种】中文
【中图分类】I6
【相关文献】
1.GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用观察 [J], 程新春
2.GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用 [J], 吴仍武;邹时林;张威
3.GPS-RTK配合数字测深仪在水下地形测量中的应用分析 [J], 吴达;汪亮;
4.GPS-RTK配合数字测深仪在水下地形测量中的应用分析 [J], 吴达;汪亮
5.浅析GPS-RTK结合测深仪在水库水下地形测量中的应用 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RTK GPS技术在水下地形测量中的应用
【摘要】本文主要介绍RTK GPS技术进行水下地形测量的基本方法及一些注意事项，在水深测量中使用RTK技术越来越得到成熟而广泛的应用。
【关键词】RTK；GPS；水下地形测量
一、引言
GPS技术的出现，带来了测量方法的革新，在大地控制测量、精密工程测量及变形监测、海洋测绘等应用中形成了具有很大优势的实用化方案。
尤其是GPS RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度，为工程放样、地形测图、地籍及房地产测量、水下地形测量等带来了新的作业方法，极大地提高了野外作业效率，是GPS应用的里程碑。
特别是利用RTK技术进行水下地形测量，使得水上测量可以采用GPS无验潮方式进行工作（RTK方式）成为可能。
大大减少了测量人员的劳动强度，自动化程度高，省工省时，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程变得更经济。
二、RTK GPS技术的基本原理
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到
厘米级精度。
如下图1所示，在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。
流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。
流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。
在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
三、水下地形测量原理
水下测量需要动态GPS测量，这就要进行基准台到移动台数据链的传播；为了实现GPS的相位差分功能，在施工前首先要建立施工平面和施工高程控制----GPS控制网。
建立GPS控制网的目的主要有两个：
a、求解七参数，进行坐标系统和高程系统的转换；
b、提供GPS基准站点，用于设立参考站。
（1）GPS控制测量
静态或快速静态，GPS控制测量很普通，我这里不再讨论。
（2）水下地形测量
工作原理为：基准站通过数据链将其GPS观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。
流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测（卫星）数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时快速测出定位结果。
（工作原理图如下）
3.1有验潮GPS水上测量---- DGPS测量
长期以来，水下地形测量过程中的两个主要测量内容，即平面定位和水深测量是相对分离的；其中水深测量的方法变化不大，而平面定位的方法发展却较快，从六分仪定位到经纬仪、全站仪一直发展到GPS定位。
在RTK技术未出现前，GPS动态定位高程精度很低。
因此，高程问题要通过验潮的方法来解决。
3.2无验潮GPS水上测量----- RTK GPS测量
随着GPS技术的不断发展，RTK技术的出现，使得水上测量采用GPS无验潮方式工作（RTK方式）成为可能，大大减少了测量人员的劳动强度，提高了工作效率，使工程更经济。
下面我们对比一下无验潮GPS水上测量（RTK）方式与
有验潮GPS水上测量（DGPS）方式，可看出无验潮GPS水上测量（RTK）方式更加轻松、经济、高效。
（1）无验潮GPS水上测量（RTK）方式不需建立验潮站，减少了资金的投入。
（2）无验潮GPS水上测量（RTK）方式不需验潮人员，减少了人力。
（3）无验潮GPS水上测量（RTK）方式不像DGPS方式是用若干验潮站的资料计算出被测点的的高程/水深，而是直接求得水下高程/水深，这样精度更高。
（4）无验潮GPS水上测量（RTK）方式内业处理不需建立水位改正数文件，这样内业处理更方便。
3.3无验潮测深原理
水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即该点的平面坐标（X，Y）和泥面标高H。
（如下图）传统的水下地形测量方法一般采用GPS定位确定其平面坐标（x，y），而泥面标高h则需要通过验潮求得。
如图，通过验潮可求得水面标高h0，若测深仪换能器离水面的深度为h1且由测深仪测得换能器至泥面的高度h2，则可求得测点的泥面标高z为：
z = h0 - h1 - h2
若将GPS天线架设在在测深仪换能器的垂直上方，采用GPS实时相位差分（RTK）技术可实时求得厘米级的GPS天线的三维坐标（x，y，h）；即已知GPS天线的标高h3，GPS 天线至换能器的高度为h4，则测点的泥面标高h为：z = h3 - h4 - h2
这种直接确定泥面标高而无需进行验潮，我们将此种方
法称为TRK GPS无验潮水下地形测量。
四、影响水深测量精度的几种因素及相应对策
在实际使用无验潮方式进行水深测量时，测量结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、同步时差及RTK高程的可靠性等因素造成的误差的影响，这些误差远远大于RTK定位误差，从而成为无验潮方式水深测量精度提高的瓶颈因素。
4.1 船体摇摆姿态的修正
船的姿态可用电磁式姿态仪进行修正，修正包括位置的修正和高程的修正。
姿态仪可输出船的航向、横摆、纵摆等参数，通过专用的测量软件接入进行修正。
4.2 采样速率和延迟造成的误差
GPS定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度，现在大多数RTK方式下GPS输出率都可以高达20HZ ，而测深仪的输出速度各种品牌差别很大，数据输出的延迟也各不相同。
因此，定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。
对于这项误差可以在延迟校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到，也可以采用以往的经验数据。
4.3 RTK高程可靠性的问题RTK高程用于测量水深，其可信度问题是倍受关注的问题。
在作业之前可以把使用RTK测量的水位与人工观测的水位进行比较，判断其可靠性，实践证明RTK高程是可靠的。
为了确保作业无误，可从采集的数据中提取高程信息绘制水
位曲线（由专用软件自动完成）。
根据曲线的圆滑程度来分析RTK高程有没有产生个别跳点，然后使用圆滑修正的方法来改善个别错误的点。
五、作业时应该注意的若干问题
5.1 有关基准站的问题
a.因为RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机。
所以：
①电台天线要尽量高。
如果距离较远，则要使用高增益天线，否则将影响到作业距离；
②电源电量要充足，否则也将影响到作业距离。
b.设站时要限制最大卫星使用数，一般为8颗。
如果太多，则影响作业距离，太少，则影响RTK初始化。
c.如果不是使用7参数，则在设置基准站时要使Transform To WGS84 （转换到WGS84 坐标系）处于off （关闭）状态。
d.如果使用7参数，则△X、△Y、△Z 都小于±100 较好，否则重求。
e.在求转换参数前，要使参数转换和7参数关闭。
f.在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。
流动站不仅通过数据链接
收来自基准站的数据，还要采集GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。
基准站和移动站必须保持四颗以上相同卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
所以有时偶尔RTK没有固定解也是很正常的。
5.2 有关流动站的问题
a.解的模式要使用RTK Extrap （外推）模式。
b.数据链接收间隔要与基准站设置的发射间隔一致，都要为1。
c.如果使用海洋测量软件导航、定位，则：
①记录限制要为RTK固定解；
②高程改正要在天线高里去改正。
d.差分天线要尽可能的高。
5.3 有关求转换参数的问题
已知两点在测程及测区内要尽量远。
同时，这两点不能在同一条经线或同一条纬线上。
六、结束语
利用RTK技术进行水下地形测量，在大面积开阔地区具有巨大的优势，使得水下地形测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济，可以全天候实施测量工作，同时也提高了测量精度。
但在障碍物遮挡严重的地区如部分陡峭
峡谷，河道等区域不能完全取代传统测量方法，必须结合交会法或极坐标法才能取得更理想的效果。
随着RTK技术的不断发展，其应用前景将更加广阔。