无验潮模式下的GPSRTK水下地形测量技术
RTK GPS技术在水下地形测量中的应用
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。
无验潮模式下的GPS水下地形测量的应用[]
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无验潮模式下的GPS水下地形测量的应用[]摘要：本文介绍了无验潮模式下GPS水下地形测量的工作原理，着重分析了船体姿态对测量精度影响，归纳总结了该模式下水下地形测量的工作流程和提高测量精度的相关措施，同时结合工程实例验证了无验潮模式下的GPS水下地形测量符合绘制大比例尺地形图的精度要求。
关键词：无验潮模式；GPS；水下地形测量；精度分析1 引言传统的水下地形测量为了获得每一时刻的潮位，需设立验潮站以进行验潮观测，将观测的潮位资料进行内插，以作为水下地形点高程的起算面。
此方法工作量大，并且当测区超出验潮站的有效作用范围时将难以获得水下地形高程数据。
随着OTF技术的日益成熟, 整周模糊度可以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的水平定位精度和高程定位精度[1]。
这使得在无验潮模式下采用GPS-RTK进行水下地形测量成为可能。
本文通过不同水域的工程实例论证采用GPS-RTK作业方式的可行性与可靠性，并且详细叙述了水下地形测量的作业步骤。
2 无验潮模式的水下地形测量原理与方法2.1 工作原理在无验潮模式下，在已知点上架设基准站，同时将GPS流动站架设于换能器正上方，利用GPS差分测量精确获取流动站相对基准站的相对高差，并通过该相对高差反求流动站的GPS相位中心的高程，利用测量所得的GPS高程以及测深数据，从而求出水底地面高程[2]。
测量原理如图1所示，图1中，已知点的正常高为，基准站天线高，流动站天线高（GPS天线相位中心到换能器的垂距），测深数据为，基准站GPS天线处的大地高和正常高分别为，，流动站GPS天线处的大地高和正常高分别为，，高程异常为。
由图1可知，基准站、流动站天线相位中心的正常高为：(2)式中为换能器相对于高程基准面的瞬时高程。
当基准站与流动站之间的距离不是很远(30KM以内) 时，则下式成立(3)顾及式(1)、(2)，则为(4)故水底地面的高程为(5)上述测量方法摒弃了传统的潮位观测，实施操作起来简单、快捷，大大提高了工作效率。
GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中应用
GPS RTK无验潮测深在水下地形测量中的应用摘要：gps rtk无验潮测深在水下地形测量中的应用，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。
本文首先阐述了gps rtk 技术水下地形测量的原理，其次，分析了rtk无验潮水深测量时的注意事项。
同时，以一应用实例为例，对其进行深入的探讨，具有一定的参考价值。
关键词：gps rtk；无验潮测深；水下地形测量1．前言无验潮水下地形测量是利用gps rtk技术结合数字测深仪测量水深的一种方法。
该方法可按距离或时间间隔，自动采集rtk确定的三维位置及水深数据，只要将gps天线高量至水面，对测深仪进行吃水深度改正，便可高精度、实时、高效地测定水下地形点的三维坐标。
不用进行验潮改正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。
2．gps rtk技术水下地形测量的原理gps rtk(real time rinematic)实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分gps测量技术,它是利用2台或2台以上的gps接收机同时接收卫星信号,其中1台安置在一个固定的地方以作为基准站,其它作为流动站,这样基准站的电台连续发射差分数据,流动站上连续接收数据,流动站上就可实时计算出其准确位置,通过计算机中软件获取测深仪的数据,并自动滤波,形成水下地形原始数据,这种方法测量的平面位置精度能够达到厘米级,高程精度一般能够达到小于10 cm,对于测量水底地貌完全足够。
3．rtk无验潮水深测量时的注意事项rtk无验潮测深技术虽已逐步被使用，但是要想得到精确的水深测量图成果，需要考虑诸多因素的影响，只有有效控制每一项影响精度的因素，最终的成果质量才能得到保障。
在使用rtk进行无验潮水深测量时有以下几点注意事项：（1）内河进行无验潮水深测量时应沿河道在已知控制网点上进行比测。
GPS-RTK定位技术在航道水深测量中的应用
GPS-RTK定位技术在航道水深测量中的应用摘要：本文介绍应用GPS-RTK 技术进行无验潮航道水深测量的基本方法、思路及精度分析，对实践操作中的一些误差来源进行分析。
关键词：GPS RTK技术；航道水深测量；无验潮；中图分类号:O353.5 文献标识码：A一、引言水下地形测量就是测定水下地形点的平面坐标和高程（本文指航道水深测量）。
传统的水下地形测量采用常规仪器或GPS 测定水下地形点的平面坐标，而水下地形点的高程数据则需要通过测深数据和水面高程数据求得。
水面高程数据由测区内2—3 把水尺的水位数据通过内插的方式求得。
随着先进的高精度测量仪器和测绘技术的引进，实时动态测量（RTK）GPS 定位技术瞬时获得GPS 天线盘的坐标，平面和高程精度可达2—5 厘米。
正是因为RTK 技术的高精度，同时又具有全球性、全天候、方便快捷等特点。
我们可以在航道测量中采用RTK 技术进行无验潮水下地形测量。
无验潮水下地形测量的最大特点在于水下地形点的高程的获取不需要水位数据，而直接采用RTK 测得的高程值和测深数据求得。
二、无验潮航道测量的理论基础现场测量作业时，GPS 天线与测深仪换能器在同一垂线位置，即测深点与定位位置的平面坐标完全重合。
如图所示。
h 为测深仪探头吃水线到GPS 天线的高度，Zo 为设定吃水，Z 为测得的水深值。
Zm 为测量点水深，H 为RTK 测得的高程，Hs 为水底高程。
则：Zm=Z+Zo --------（式1）Hs=H-Z-h--------（式2）当水面由于潮水或者波浪升高时，测深仪探头吃水线到GPS 天线的高度h 不变，RTK 测得的高程H 增大，相应地测得的水深值Z 也增加相同的值，根据式（1），测量点水深Zm也增加相同的值，根据式（2），测量的水底高程Hs 将不变。
GPS 的主要功能有三个方面：定位、导航、授时。
这三方面在航道领域均有运用。
目前GPS 系统的平面定位的精度越来越高，高程定位的精度在一定程度上也在实践操作应用中得到验证。
GPS-RTK无验潮技术在围海工程水深测量中的应用
时候通过测深纸上打出的线和软件里的数据比较改正，以测深纸上的为主。这样 一天如果测了几十公里的话内业工作量也会很大，因此我们一般情况下主要看一 些特征点，如果错误的比较多的情况下就需要一一比较。在以上的工作完成时就 需要排序和图形的输出了。排序主要是剔除一些比较密集的点，手动下线的时候 有时会多打出一些点，这样就使有些点重合在一起看不清楚。排序的时候设置好 排序半径就会在该半径范围内只有一个点，这样就没重合了。排序完成后便可图 形输出工作。
2 GPS-RTK 无验潮技术工程实例的操作流程
2.1 架站 首先架设基准站 1、基准站架设在控制点上，Байду номын сангаас控制点通过水准联测具有比较
精确的高程数据。基准站通视良好，无障碍物等影响因素。基站站天线对中误差 不大于±5cm。测船流动站的架设流动站安装在换能器上方，且保持垂直。固定良 好，确保安全。 2.2 测前的准备工作
械负载或电源电压等发生变化，导致设计转速与实际转速不一致。这样，仪器测
得的深度( Zs )就不等于实际水深( Z0 )。由于 ns ¹ n0 所造成的测深误差称为转速误
Z Z DH 差。要求得实际水深 0 ， s 需加上转速修正数(
v )，即有：
Z0 = Zs + DHv
（3-1）
DH v
=
Z
s
(V0 Vn
2.1 求取转换参数： 第一步先在已知点 A 上架设 GPS，并设置相关参数如投影参数、参考坐标系、 发射间隔及最大卫星使用数，差分电文数据格式等，然后输入该点的 WGS-84 坐 标和当地坐标，并把该点设置为基准站。第二步在已知点 B 上架设 GPS，并设置 好相关参数，输入该点的 WGS-84 坐标和当地坐标。通过 A、B 两点的 WGS-84 坐标和当地坐标求得转换参数。 2.2 建立任务： 设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。 2.3 绘制测量计划线：绘制测量计划线在外业数据采集过程中是必不可少的环 节，在 HypackMax 软件测线编辑器中生成测线文件主要用来指导测量船采集水深 数据时的航行路线。 2.4、换能器的固定，吃水线的确定。GPS 流动站测前比对，确定正确的坐标 和高程。测船安装 GPS，FreeSurvey：4-流动站设置（天线高类型、差分信号类型、 电台类型、数据端口设置）。数据输出至电脑（FreeSurvey：→5-ZMax 应用程序→ 数据输出→GGA、VTG→端口选择→发送） 2.3 测量工作 首先打开 HY1600 测深仪，打印参数，校正声速 然后进行工控电脑设置。再 打开 HYPACK 软件，新建项目，并添加计划测线文件，设置 GPS 软件信息和 HYPACK 软件信息主要包括端口信息、参数信息、驱动程序配置、测试有无数据 等。然后开始测量工作 2.4 现场原始数据检查 当结束了一天的外业测量，回到办公室突然发现几条线的数据没有被记录， 这是最槽糕的事情。所以在测量现场都应在主窗口检查一下原始数据，看是否有 问题。 2.5 测量成果内业数据处理及成图 HypackMax 软件内业的处理主要是针对一些测量过程中的“假水深”，假水深 主要是 RTKGPS 的失锁、测深仪在工作时因换能器受波浪及水下悬浮物的影响会 产生错误的数据。RTKGPS 的失琐和测深仪在工作时因换能器受波浪及水下悬浮 物的影响会产生错误的数据使此刻的潮位出现很大的偏差，对于不对的值就需要 在内业中逐一改正。对 RTKGPS 失锁造成的潮位错误会在 HypackMax 软件里判断 出来，潮位的变化是随时间变化的，同一时间段的潮位变化是有规律的并且相差 并不会很大，错误的瞬时潮位会和这一段的其它值相差很大，这样我们结合这一 时间段的潮位来改正错误。除了潮位错误以外还有其它的，这些就需要在内业的
无验潮模式水下地形测量技术应用研究-人民长江
第４７卷增刊（１）２０１６年６月人 民 长 江Ｙａｎｇｔｚｅ ＲｉｖｅｒＶｏｌ．４７，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ⅰ）Ｊｕｎｅ，２０１６收稿日期：２０１６－０４－２０作者简介：魏凌飞，男，工程师，主要从事水文测量方面的工作。
Ｅ－ｍａｉｌ：４２８６６９３５＠ｑｑ．ｃｏｍ 文章编号：１００１－４１７９（２０１６）Ｓ１－００５６－０３无验潮模式水下地形测量技术应用研究魏凌飞，魏 为（长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局，湖北武汉４３００３３）摘要：２０１３年，长江委水文局长江中游水文水资源勘测局批准了《无验潮模式水下地形测量应用研究》的课题。
针对长江中游、汉江中下游辖区的特点，结合试验数据，阐述了无验潮水下地形测量技术的应用情况，包括工作原理、精度控制及改正。
介绍了测量前的准备工作和数据后处理分析，最后提出了使用ＲＴＫ进行简易无验数潮水下地形测量时的注意事项。
可为以后无验潮水下地形测量的可行性借鉴。
关 键 词：水下测量；无验潮；船体姿态；ＲＴＫ中图法分类号：Ｐ３３ 文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１６．Ｓ１．０１６１ 研究背景当前水下地形测量一般采用ＧＰＳ与测深仪集成系统，ＧＰＳ提供导航与定位，测深仪进行测深，水面高程通过测区水位站或全站仪接测水位进行推算。
水下地形测量实施过程中，水位站布设或水位接测往往花费大量人力物力，而水位观测布设密度与水位推算精度直接联系，一般而言推算出的水位数据很难代表测区水域测点的准确水位。
随着ＧＰＳＲＴＫ－载波相位动态实时差分技术的日益成熟，无验潮测深技术在我国特别是海洋测量中已得到广泛应用，传统的水深测量已逐渐被取代。
在无验潮水下地形测量实施时，需将ＧＰＳ天线高量至水面，再加入运动传感器对测船姿态进行改正，便可高精度、实时、高效地测定水下地形点的三维坐标。
由于该技术能克服传统定点验潮的设站困难和消除潮位模型误差的影响，还能有效地削弱风浪、潮汐、水面倾斜等对水下地形测量的影响，从而广泛地应用于河口、河道、岛礁、海滨等水域的水下地形精密测量中。
GPS—RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的应用
GPS—RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的应用本文将对GPS-RTK无验潮测深技术的工作原理及其在水深测量中的应用优势进行阐述，并结合案例进行探讨；对影响测量精度的因素进行分析并提出相应的解决对策。
标签：GPS-RTK无验潮测深技术内河水深测量0引言近年来，随着GPS技术在测绘中的应用，GPS-RTK无验潮测深技术在内河水深测量中已被逐渐的应用起来。
传统内河水深测量一般采取交会定位，受到时空等诸多限制，而GPS技术不受时空等限制实现全天数据采集。
在内河水深测量中适宜的工况下应用GPS-RTK无验潮测深技术，大幅提高了作业效率，实现了操作自动化，提升了测量精度，有效降低了测量人员的工作强度。
1内河水深测量的相关概述1.1 GPS-RTK的工作原理GPS通过精准的定位，把实时性的载波进行相位差分并获得实时动态。
基准站需要观测记录GPS数据，并将坐标数据传输至流动站；流动站同步跟踪观测GPS数据，并把收到的基准站数据输入系统进行分析和处理。
对采集和接收的数据进行实时载波相位差分处理，最后计算出精准的定位信息。
差分处理法是RTK 技术中最为主要的数据处理方法。
1.2 GPS-RTK无验潮测深技术无验潮测深技术包括GPS RTK定位系统和测深系统，定位系统负责采集天线相位中心的当前平面坐标，并根据天线相位中心的高程推算换能器底部的高程；数字化测深仪负责测量换能器底部至河床的水深，通过简单的数学运算即可算出河床底部测量点的平面坐标及高程。
便携式计算机用于设置测深、定位设备进行同步观测记录，内业通过改正形成水下地形图。
2GPS-RTK无验潮测深技术在内河水深测量中的优势GPS-RTK无验潮测深技术大大提高了作业效率和测量精度，实现了厘米级的精度。
无验潮测深技术也不用再进行验潮站的水位记录，对潮位起伏大的水域其测量精度和准度更高。
3某内河水深测量分析3.1测区情况某地区为保护居民和行船的安全拟建一座防波提。
GPS-RTK无验潮快速水下地形勘测肢术在码头建设中的应用
３ 技 术 要 求
（ ）水深测 量定 位采 用 Ｇ ＳＲ １ Ｐ — ＴＫ 进 行 ， Ｓ Ｒ Ｋ 进行 平 面 动 态定 位 测 量 之前 ，首 先 ＧＰ － Ｔ 求 出测 区的转换 参数 。水 深 测 量 前检 查 平 面 控 制 点 ，对 差 分 ＧＰ Ｓ接 收 机 进 行 检 验 和 比对 。 基 准站 的设 置含 建 立 项 目和 坐 标 系 统 管 理 、基 准 站 电 台频 率 选 择 、ＧＰ － Ｋ 工 作 方 式 选 ＳＲＴ 择 ，基 准站 坐标输 入 、基 准站工 作启 动等 ，以上 设置 完成后 ，启 动 Ｇ ＳＲ Ｐ ： ＴＫ基 准 站 ，开始
属 １５ ９ ４年北 京坐标 系 ，中央子 午线为 １ ０ ，３带高斯 平 面直角 坐标 ；高程 属 １ ５ ２。 。 ９ ６黄海 高程
系 。平 差计 算后 获取 了测 区的转 换参数 。 （ ）测 量基 准面 为 当地 理论 最低潮 面 （ ９ ６ 海高程 以下 ３ ８ 。 ２ １５ 黄 ． １ｍ）
２ 仪 器 设 备
中海达 Ｖ８Ｒ ＴＫ ２台套 ；中海 达 ＨＤ一３ ０测深 仪 ｌ台套 ；无 锡 海鹰 ＨＹ１ ０ ７ ２ ０型 声 速剖 面仪 １台 ；便携 机 １台 ，脚 架 ３个 、基 座 ３个 、钢 卷 尺 ３个 ；测 深 比对 板 １个 、对 讲 机 ３
台 、电瓶 ２个 、救 生衣 ５件 等 。
测 深 仪 器 配 合 能 自动 采集 实 时 三 维 座 标 、 时 间 等 数 据 ，提 高 了 作 业 效 率 和 测 量 点 位 精 度 ，达 到
预期成果质量精度 。
关 键 词 ＧＰ ＿ ＴＫ 测 量 技 术 水 下 地 形 勘 测 无 验 潮 应 用 ｓＲ
Ｇ ＳＲＴ 测 量技术 是 以载 波 相 位 观 测 量 为 根据 的实 时 差 分 ＧＰ Ｐ— Ｋ Ｓ测 量 技 术 ，其基 本 思 想是 在 基准 站上设 置 １台 ＧＰ Ｓ接收 机 ，对所 有可 见 ＧＰ Ｓ卫 星进 行连 续 观测 ，并将 其观 测 数 据 通过 无线 电传 输设 备 ，实 时地 发送 给用 户 观 测 站 。在用 户 站 上 ，ＧＰ Ｓ接 收机 在 接 收 ＧＰ Ｓ 卫 星信 号 的同时 ，通 过无 线 电接收 设备 ，接 收基 准站 传输 的观 测数 据 ，然后 根据 相对 定位 原 理 ，实 时地解 算 整周模 糊 度未 知数 并计算 显 示用 户站 的三 维坐 标及 其精 度 。通过 实时计 算 的
无验潮水深测量原理
无验潮水深测量原理
无验潮水深测量的原理是利用RTK（实时动态差分定位）技术测得的GPS天线精确的三维坐标确定定位点的平面位置，同时结合由测深仪同步测得的水底点水深值，换算出同一平面位置上定位点的水下高程或水深值。
具体来说，无验潮水深测量首先通过RTK技术实时得到厘米级的GPS天线的三维坐标，但高程数据为WGS-84大地高。
而在深水航道治理工程中通常采用吴淞高程系统。
如果能够将WGS-84大地高程转换成吴淞高程系统正常高，则可直接确定泥面的标高而无需验潮数据。
泥面相对于参考椭球面的高程为H泥=H大地高-L-H吃水-H水深。
其中，H大地高可通过RTK接收机测得；L为GPS天线到水面的高，可在外业观测前测得；H吃水为换能器动吃水；H水深可通过测深仪测得。
通过以上公式和测量数据，可以实时获得水下地形点的理论基准面下的深度H。
以上信息仅供参考，建议咨询专业的测量人员获取更准确的信息。
GPS RTK无验潮水下地形测量的应用
GPS RTK无验潮水下地形测量的应用
姜信东
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2017(029)011
【摘要】介绍了GPS RTK+超声波回声探测仪无验潮水下地形测量的基本原理及作业流程.该方法不用专门测定潮位,直接利用GPS RTK+超声波回声探测仪测量技术,辅之以姿态改正和补偿,从而获得高精度的水底地形点的平面位置和高程.以万科(惠东平海双月湾项目)双月湾内、外海的水下地形测量及内海淤泥厚度的测量工程为例,GPS RTK无验潮+超声波回声探测仪水下地形测量结果进行了分析.结果表明,综合运用GPS RTK无验潮+超声波回声探测仪技术进行水下地形测绘,其精度达到规范要求,工作效率和经济效益明显得到大幅度提高.
【总页数】3页(P145-147)
【作者】姜信东
【作者单位】深圳市工勘岩土集团有限公司,广东深圳518057
【正文语种】中文
【中图分类】P22
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基于网络RTK的无验潮水库水下地形测量
基于网络 RTK的无验潮水库水下地形测量摘要：本文主要介绍了基于网络RTK的无验潮水下地形测量原理，并详细介绍了无验潮水下地形测量的作业流程，最后通过主检测线比对结果确定了无验潮水下地形测量作业方式的可行性。
关键词：网络RTK、水下地形、无验潮、连续运行参考站水库是拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物。
水库发挥着防洪、蓄水、灌溉、水土保持、改善环境等多种功能，在促进区域经济社会发展和维持生态平衡中发挥着重要作用，具有重要的社会、经济和生态意义。
由于上游来水携带泥沙、水库护坡坍塌等因素使水库淤积，造成水库库容减少，水情测报不准，入库出库流量不符，给水库的科学管理、安全运营带来了诸多隐患，因此，开展水库水下地形测绘，获取水库水下地形基础地理信息数据，实现库区水上水下基础地理信息数据的无缝衔接，可以为水库科学管理、安全运营、水资源的高效利用、水环境保护、防洪排涝及重大水利工程建设提供数据支撑。
水深测量过程中受到涌浪、潮汐等因素的影响，实测的水深数据需要经过吃水改正、声速改正、姿态改正和潮位改正后才能得到基于某一基准面的水深数据。
传统水深测量采用人工或自动验潮方法直接获取水位，严重制约了水深测量的效率和精度。
随着卫星定位、计算机网络、数字通讯、气象分析等技术的快速发展，连续运行卫星定位参考站网系统（CORS）得到广泛应用，为无验潮水深测量提供了技术支撑。
山东省卫星定位连续运行综合应用服务系统（SDCORS）在全省范围内建立101个GNSS连续运行参考站，构成全省新一代网络化的大地基准和空间数据采集服务系统。
SDCORS实时定位的内符合精度可以达到平面0.020ｍ，高程0.030ｍ的精度，实时定位外符合精度可以达到平面0.030ｍ，高程0.080的精度[1]，定位精度满足无验潮水深测量的技术要求。
一、无验潮水下地形测量原理网络RTK可实时获取厘米级的三维坐标，但其获取的高程是基于参考椭球面的大地高，而高程系统一般采用基于似大地水准面的正常高系统，将实时获取的WGS-84大地高经过似大地水准面精化转化为1985国家高程而不需要人工验潮对水深数据进行潮位改正，这种方法就是无验潮水下地形测绘。
无验潮水下地形测量GPS定位的质量控制方法
无验潮水下地形测量GPS定位的质量控制方法发表时间：2018-12-14T09:35:49.220Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：刘强[导读] 科学的海洋勘探研究提供了精准的水下信息，特别是随着具有先进勘探测量技术的无验潮水下地形测量应用，这也是未来海洋水下测量发展的总趋势，因此我们应当通过进一步加强对其技术运用进行有效地质量控制，防止因外部因素与内容因素导致测量信息数据不稳定，推动了提高海洋水下地形测量的准确度和真实性。
刘强山东港湾建设集团有限公司山东日照 276800摘要：伴随着社会建设发展步伐日益加快，使得各行业领域在转型升级的过程中需要更多的能源资源来为行业进步提供不竭的发展动力，受此影响由于陆地上有限的生存空间以及有限的能源资源的储量，导致了陆上自然资源在运用和开采方面将会面临着越来越大的压力，这也直接促成了逐步向广阔的海洋进行资源深入开发与利用的趋势，而水下地形测量作为开发运用海洋资源进程当中的重要工作内容，为进行合理、科学的海洋勘探研究提供了精准的水下信息，特别是随着具有先进勘探测量技术的无验潮水下地形测量应用，这也是未来海洋水下测量发展的总趋势，因此我们应当通过进一步加强对其技术运用进行有效地质量控制，防止因外部因素与内容因素导致测量信息数据不稳定，推动了提高海洋水下地形测量的准确度和真实性。
关键词：无验潮；水下地形测量；GPS定位；质量控制目前，从传统的水下地形测量技术应用来看，由于受到海洋地域、天气条件以及人员操作等诸多方面的影响，导致了水下地形测量的信息准确度以及有效传递都大打折扣，但同时伴随着信息化科学技术以及互联网络技术不断升级与运用，促使无验潮水下地形测量技术得到开发与利用，其信息的精准程度以及传递效用得到进一步提升，在勘探测量机构和部门得到了积极的推广与使用。
一、验潮水下地形测量技术的主要内容及特征为加快海洋发展进程作为传统的水下地形测量技术，验潮水下测量技术的诞生与发展为合理开发与利用为海洋水下资源提供了重要的数据信息参数做出了应有的贡献，但同时伴随着进入电子信息时代，大批具有先进科学技术的设备仪器以及勘探测量技术被逐步应用到水下地形测量当中，对水下测量创新发展提供了不竭的发展动力，因此为了能够更好地了解新时代测量技术做好质量控制，我们应当首先从验潮水下测量技术的研发与应用进行逐步深入了解。
无验潮技术在水深测量中的运用
无验潮技术在水深测量中的运用摘要：GPS-RTK测量技术最早用在陆上地形测量,由于其具有精度高,操作便利的特性以越来越多由于水上测量。
于本文主要详细阐述无验潮水深测量即GPS-RTK在水深测量中的运用,以及传统验潮方法作对比，说明无验潮水深技术测量优越性。
关键词：无验潮GPS-RTK 测深运用概述传统水下地形测量大多使用差分GPS解决平面定位问题，采用验潮数据将测深仪采集的水深数据进行改正，归算到所需要的当地理论基面。
再通过时间将平面位置和水底标高匹配，获得测区三维数据。
近几年随着RTK的普及和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，这就是无验潮水下地形测量方法。
采用GPS-RTK技术，就可以不需要潮位数据，直接获得所需要的三维数据。
1无验潮水深测量原理1.1无验潮水深测量系统组成无验潮水深测量系统主要由GPS-RTK、测深系统、水上导航采集软件三部分组成。
测深系统里面有测深仪、换能器。
1.2无验潮水深测量系统工作原理如图所示，设在某一时刻测深仪采集的水深h2加上船的动吃水h1，就是这一时刻海面到海底的深度，也就是测深仪上显示的数据。
L为GPS天线相位中心到测深仪换能器底部的长度。
这一时刻GPS-RTK可获得该点的的三维坐标数据（X，Y，h3）。
由图很容易计算出这一时刻的海底标高h=[h3-(h1+h2)-L]。
此时提取的（X，Y，h）就是该点的三维数据，也就是最终需要的数据。
式中L 是固定不变的，h1+h2是测深仪实时采集的数据，X，Y，h3是GPS实时采集的数据。
2无验潮水深测量步骤2.1测区内七参数求取求取七参数方式主要有两种。
一种是通过各地的测绘主管部门获得数据。
因为他们了解各个区域的数据资料，可以通过他们是数据计算获得该地区的转换参数；另一种方式是自行求取。
具体做法是在靠近测区的岸边选取不少于4个的控制点，一般5个。
这些控制点应该尽量选取在平坦地区，而且均匀分布在测区内。
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
浅析无验潮水下地形测量方法
浅析无验潮水下地形测量方法1、引言随着科学技术的发展，GPS RTK被广泛应用于工程测量。
近些年随着RTK的普及和水上导航测量软件的日渐成熟，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，以供参考。
2、无验潮水下地形测量基本原理当前GPS实时动态相位差分（RTK）的定位精度普遍为：平面10mm+1ppm，高程20mm+1ppm。
无验潮水下地形测量的基本原理是利用RTK测得的GPS天线精确的三维坐标（X，Y，H），其中X、Y确定定位点的平面位置，RTK高程结合由测深仪同步测得的水深换算出同一平面位置上的水下泥面的高程或水深值，从而获得水下地形数据，见图1。
用户可以测得的数据：h：GPS天线到水面的高度H：GPS接收机测得的高程（水准高）S：测深仪测得的水面到水底的深度用户需要得到的最终数据：B：水底到水准面的距离即通常说的水深值C：水准面到水底的距离即通常说的水底高程由图1得出：C= （H – h）– S ; B= S –（H –h ）3、港池航道水深测量的应用水深测量的作业系统主要由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。
测量作业分三步来进行，即测前的准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理形成成果输出。
在西光渔工地港池扫浅水深测量中，为满足施工图使用的需要，根据项目设计要求，需对该港池进行1∶500水下地形图测量。
测区内早期施测的I、II级导线点和IV等水准点，可以作为1∶500水下地形图测绘控制点。
本作业采用的主要仪器设备软件有：中海达公司生产的V8CORS RTK接收机2台套，其中1台作为岸台（基准站），1台为船台（流动站），中海达HD370全数字变频测深仪1台，便携式计算机1台，中海达海洋导航测量成图软件1套和南方CASS6.0成图软件1套。
3.1 测前的准备（1）建立任务，设置好坐标系、投影、转换参数及图定义。
RTKGPS在无验潮水深测量中的应用
第25卷第5期2005年9月海 洋 测 绘HYDROGRAPHIC SUR-.YI/G A/D CHAR0I/G-12.25，/1.5S34.，2005收稿日期：2005-04-13；修回日期：2005-07-20作者简介：栗志刚（1965-），男，河南汝南人，工程师，主要从事海道测量研究。
RTK GPS 在无验潮水深测量中的应用栗志刚，孙仁权（中交第二航务工程勘察设计院，湖北武汉 430071）摘要：介绍了应用全球定位系统实时动态测量（RTK GPS ）技术进行无验潮水深测量的基本方法，并在实际工作中进行了验证。
关键词：全球定位系统；实时动态测量；水深测量中图分类号：P228.4 文献标识码：B 文章编号：1671-3044（2005）05-0046-031 前 言实时动态测量（RTK ）技术在陆地测量和放样的应用中已经比较成熟，在海洋测量和海洋工程中的应用也已经兴起。
RTK 在水深测量上的应用分为两大类：无验潮方式和验潮方式。
验潮方式就是在测量船上由RTK 实时测定平面位置，由测深仪同步测出此时的水深，再由岸上人员定期观察水位值，随后根据水位和水深的数据计算出每个测点的高程值。
这种方式已经广泛应用于江河湖海水面的水深测量之中，并形成了成熟的操作模式。
无验潮方式就是在测量船上直接用RTK 测出某点的三维坐标来，而不需要岸上人员观测水位，它在水深测量中有着独特的优越性。
特别是在海洋的大面积水域测量中，由于水位存在坡降比，要在测区内按距离分块设几处水位观测点，每个点至少要配一个工作人员。
这样不容易求出准确的水位数据，且工作效率不高。
而无验潮方式改进了测量工序，减少了测量人员，提高了工效。
此外，RTK 测量高程精度的提高也为这种模式提供了技术上的保证。
2 无验潮测水下地形的基本原理和方法RTK GPS 技术的实施方式是，利用GPS 基站和流动站，进行平面和高程观测。
假定：相对于某项目的高程基准面，流动站的天线高为H 2，换能器的瞬间高程为H 3，水底点O 的高程为H 0，H 为测深仪测出的水深值（图中的-H 0表示大小和H 0一样，但方向相反）。
无验潮模式下的GPS水下地形测量技术
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波浪的瞬时变化使得船体姿态随之做瞬时的改变，这种 变对 ()* 在无验潮模式下进行水下地形测量影响较大，不容 忽视。 姿态补偿即通过姿态参数对观测值进行修正，削弱波浪 测量的影响。 主要的姿态参数有四个： 船首晃动角 !、 横滚 "、 纵滚 # 和 动吃水 $%， 除 ! 外， 姿态参 "、 #、 $% 均会给深度方向产生影响。 数可采用通过姿态仪或 ()* 进行测定， 在文献 + # , 中对 ()* 测 姿的方法进行了详细研究， 下面仅讨论姿态的补偿问题。 根据定义， 动吃水发生在垂直方面， 该方向上的位移量可 通过架设在船体中心 % 重心 ’ 上方的 ()* 天线相位中心的瞬 时高程信息反映出来，该高程减去 ()* 天线到换能器的垂 距， 便是换能器发射面的瞬时高程， 而换能器测量的深度正是 建立在该高程面的基础上， 因而说， 船体的动态吃水不用专门 去测定， 换能器的瞬时高程已经包含了该信息。 这是该法所特 有的， 也是相对传统方法测量精度较高的原因所在。 根据文献 + # , ， 船体横滚和纵滚的测量原理如图 ! 所示。
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测绘科学
第 !" 卷 0A /G;BbD; -06/; B0-156:.160- 0- \,];D;1 E;B09G0/6160- 0A HIJ 69,K;/ % 2 ( = LMMM N5,-/= 7;0/B6;-B; ,-E J;901; H;-/6-K3 &’’"3 #^ P ^ Q R &’S#F&’^!=
以瞬时潮位资料， 获得点位的高程。这种模式在上述条件具备的情况下， 可取得完满的结果。但当验潮条件不具备 时， 该模式将不能获得测点的高程。为了弥补这一缺陷， 简化工作流程， 提高水下地形测量的精度， 本文提出了一种 无验潮模式下的水下地形测量思想， 该思想不用专门测定潮位， 而直接利用 ;<& 的 CDE 测量技术， 辅之以姿态测量 和补偿， 从而获得高精度的水底点高程。该方法被验证是正确的， 希望进一步推广应用。 【 关键词 】无验潮模式；船体姿态；CDE 【 中图分类号 】<!!" 【 文献标识码 】F 【 文章编号 】>##? G !$#A = !##$ B #! G ##!? G #$
无验潮水深测中GPS解的质量控制方法
无验潮水深测中GPS解的质量控制方法引言在海洋研究和海洋工程中，精确测量水深是至关重要的。
全球定位系统（GPS）已成为一种常用的测量方法，特别是在进行无验潮水深测量时。
然而，GPS解算的质量控制方法在水深测量中至关重要，以确保准确的测量结果。
本文将介绍一些常用的GPS解算质量控制方法，以及它们的优缺点。
GPS解算质量控制方法1. 实时质量控制（RTQC）实时质量控制是一种基于实时数据监测和反馈的质量控制方法。
在GPS解算过程中，通过对实时数据进行连续监测和评估，可以及时发现和纠正数据异常和误差。
实时质量控制可以提高GPS解算的精度和可靠性。
实时质量控制的主要优点是实时性和反馈性，可以及时对数据异常进行处理。
然而，实时质量控制需要实时监测设备和对数据进行实时处理，因此需要更多的计算资源和时间。
2. 后处理质量控制（PPQC）后处理质量控制是一种基于离线数据处理的质量控制方法。
在GPS解算后，对GPS测量数据进行离线处理，通过对数据进行模型拟合、误差分析和校正，可以得到更准确的测量结果。
后处理质量控制的主要优点是精确性和灵活性，可以对数据进行深入分析和处理，得到更准确和可靠的结果。
然而，后处理质量控制需要离线处理和较长的计算时间，对计算资源要求较高。
3. 组合质量控制（CCQC）组合质量控制是一种结合实时质量控制和后处理质量控制的方法。
在GPS解算过程中，可以将实时数据质量控制和离线数据质量控制相结合，以提高数据解算的精度和可靠性。
组合质量控制的主要优点是综合了实时性和精确性的优点。
通过实时监测和反馈，可以及时处理数据异常；通过离线处理，可以得到更准确和可靠的结果。
然而，组合质量控制需要同时具备实时监测和离线处理的能力，对计算资源和时间要求较高。
结论在无验潮水深测中使用GPS解算的过程中，质量控制方法对于保证测量结果的准确性和可靠性至关重要。
实时质量控制、后处理质量控制和组合质量控制是常用的GPS解算质量控制方法。
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无验潮模式下的GPS RTK 水下地形测量技术
任少华
(浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020)
摘 要:现代的水下地形测量模式是利用G PS 测定海底点的平面位置,利用测深仪测定水底点的深度,附
以瞬时潮位资料,获得点位的高程。
但当验潮条件不具备时,该模式将很难获得测点的高程。
基于这一缺陷,提出一种水下地形测量的无验潮模式。
该模式不须专门测定潮位,而直接利用G PS 的RTK 测量技术而获得高精度的水底点高程。
关键词:测量技术;水下地形测量;G PS RTK
中图分类号:T V22111 文献标识码:B 文章编号:10082701X (2005)022*******
收稿日期:2004209210
作者简介:任少华(1971-),男,工程师,大学本科,主要从事水文测验与海洋测绘工作。
1 问题提出
水下地形测量方法一般用G PS 作为测点定位,回声测深仪测深,根据瞬时潮水位的高程来反算海底点高程的基本模式。
对瞬时潮水位资料获取方式而言,其资料大多来自于设立在岸边的验潮站。
在实际测量海域中,往往验潮站很难设立或者验潮站潮水位数据不能代表测量海域的潮水位,则常规的水下地形测量难以准确地实施。
随着G PS 实时差分技术(RTK )的日益成熟,能够在动态环境下,获得cm 级甚至mm 级的水平定位精度和cm 级的高程定位精度[1]。
这使得人们对G PS 的应用不仅局限于平面定位方面,而且深入到高程领域。
正是在上述理论的基础上,充分应用了G PS RTK 技术下的高程定位数据,提出了一种无验潮模式下的水下地形测量方法,该法不需要传统水下地形测量的潮水位资料,实施起来简单方便,且测量精度优于传统测量模式,从定位和水深测量2方面来详细介绍该工作原理。
2 在无验潮模式下进行水下地形测量的基
本原理
211 RTK 的基本原理
RTK 技术开始20世纪90年代初,是基于载波相位观测
值基础上的实时动态定位技术。
如图1所示,其基本原理是:在已知点上架设基准站,通过数据链(数据电台)将伪距和载波相位观测值及基准站坐标信息一起发给流动站。
流动站通过数据链接收来自基准站数据的同时还采集G PS 的观测数据,在系统内形成载波相位差分观测方程,并实时处理,在运动中初始化求出整周模糊度。
这样就可以保证测船在运动中实时定位,给出达到cm 级精度的该点位置。
RTK 算法比较复杂,其关键是求载波相位的整周模糊度[3]。
212 无验潮模式水下地形测量的基本原理
G PS 差分测量可以非常精确地测定2点之间的相对高
差,小区域范围内,通过该高差便可反算出流动站G PS 相位中心的高程,该高程同基准站具有相同的高程基准面。
在无验潮模式下进行水下地形测量的原理如图2所示。
图2中参考站G PS 天线离已知点高度为ha1,参考站G PS 天线的大地高和正常高分别为Hg1和Hm1;已知点的正常高为ho1;高程异常值为Δh ;流动台G PS 天线到水面的高度为ha2,流动台G PS 天线的大地高和正常高分别为Hg2和
Hm2,测深仪换能器底部的瞬时高程ho2,测深仪换能器底
部到海底水深为hi ;测的海底正常高为H 。
根据图2下列等式成立:
Hml =h01+hal Hm2=ho2+ha2(1)
根据G PS 差分原理,基准站和流动站间的距离30
km
[1]
,可以认为下式成立:Hg1-Hg2=Hm1-Hm2
(2)
故由(1)和(2)可以得出测深仪换能器底部的瞬时高程为:
Hg1-Hg2=(ho1+ha1)-(ho2+ha2)ho2=(ho1+hal )-ha2-(Hg1-Hg2)
(3)
(3)式中hol 为已知,hal 、ha2可以丈量得到,Hgl 、Hg2可以由G PS 实时接受到,故测深仪换能器底部的瞬时
高程确定后,加上其测量的水深hi 可以实时得到测点的海底高程H :
・
57・第2期 总第138期
2005年3月浙江水利科技Zhejiang Hydrotechnics N o.2 T otal N o.138
March 2005
H =ho2-hi (4
)
图1 RTK
基本原理图
图2 无验潮模式基本原理图
3 精度分析
311 定位和测深关系
水下地形测量是由定位和测深2部分各自独立进行数据采集的,要实现高精度的测点定位,需要进行定位与测深时间同步改正和位置偏移改正。
因为在测量时,平面位置来自G PS ,一般为5H z (1s 5个定位数据),水深值取自测深仪,一般为10HZZ (1s 10个数据),用G PS 定位脉冲触发测深仪工作,那么可以说两者完全同步,不存在时间同步改正;如果G PS 天线与测深仪换能器处于同一垂直面上,则无需进行位置偏差改正;否则就应该根据航向和
G PS 与测深仪的相互关系进行位置偏移改正。
312 潮位、波浪、换能器动态吃水
影响水深测量精度的水文因素很多,主要有潮位、波浪、换能器入水深度的变化等,传统的测深潮位改正时根据测区和潮位涨落规律布置一个或多个潮位站,派专人观测潮位资料,利用该资料,根据所测得水深点时间和位置实施潮水位改正;J T J203-2001规定:当风浪引起的测深仪记录纸测深线起伏变化超过016m (指海域,内河为013
m ),应停止测深,可见波浪对测深影响是较大的;还有作
业船只的负荷、航速、航向等影响测深仪换能器动态变化。
如图3所示,潮位、波浪、换能器动态吃水对测深的影响,联杆的倾角为α,联杆长为L 其引起平面定位的误差ΔS 为:
ΔS =Lsin α
(5)
其引起垂直方向上的误差ΔH 为:ΔH =L -H =L (1-cos α)
(6)
从(5)、(6)2式可以看出,AS 及AH 的大小主要取决于L 及α的大小。
由风浪引起的联杆倾斜对平面定位的精度影响较大,而对高程的精度影响很小。
只要将联杆长度缩短到2m 以下,这2项误差影响可完全忽略。
可以这样认为采用G PS RTK 技术可以综合地有效地解决潮位、波浪、换能器动态吃水对测深的影响。
图3 对水下地形测量精度的影响图
4 结论及建议
(1)当潮位资料不具备,利用传统的水下地形测量方
法将不能获得海底高程,而文中所述方法,无需验潮便可以完成水下地形测量的整个工作,因而,相对传统的测量方法,该法具有方便、快捷和简单等特点。
(2)RTK 技术所确定的高程精度优于潮位观测精度,
该法自动克服了换能器动态吃水对测深的影响,在波浪影响较小情况下,该法精度优于传统方法。
(3)由于该法技术核心是G PS RTK 技术,和其他差分G PS 一样,作用距离不能太远,否则定位精度很难得到保
证,根据浙江省水利河口研究院测验队实践,作用距离控制在10km 为宜,也可以采用多基站方法解决,如杭州湾跨海大桥施工时,在桥址南北两岸各架设不同频率数据电台的基准台。
参考文献:
[1]施品浩.G PS 定位作业模式的探讨[J ].武汉测绘科技大学学
报,1992,17(2):12-15.
[2]周忠谟.G PS 卫星测量原理与应用(修订版)[M].测绘出版
社,1997.
[3]任少华.RTK 技术在杭州湾跨海大桥桥位地形测绘中的应用
[J ].东海海洋,2002.
・
67・ 总第138期・浙江水利科技・2005年第2期 。