GPS RTK技术在水下地形测量中的应用
【 摘 要】 介绍GPS RTK技术在水下地形测量中的应用，结论认为：GPS RTK技术非常适合大规模的水下地形测量。
【关键词】 GPS RTK 水下地形测量
1 引言
全球卫星定位系统（GPS）是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。近年来，随着GPS研究的不断深入及计算机技术和其它相应学科的发展，其应用范围不断扩展。目前，GPS测量的一个重要应用领域就是利用GPS RTK技术进行水下地形测量。本文结合多年的实践经验，介绍GPS RTK技术在水下地形测量中的应用，以供大家参考。
2 GPS RTK技术简介
RTK（Real time Kinematic）技术即实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法，它分为基准站和流动站。
基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H。坐标差加上基准站坐标得到每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H。
3 水下地形测量的应用
3.1 目的、任务
为满足红水河桥巩水电站工程进行枢纽整体水工模型试验及通航船模试验，根据项目设计要求，需对电站坝址附近的河段进行1：1000水下地形图测量。
3.2 测区位置
测区位于东经108°55′~108°56′、北纬23°27′~23°28′，距迁江镇约1.0km，东距来宾市区约37km，宾阳至合山公路从测区边通过，交通方便，测区行政隶属来宾市迁江镇管辖。
3.3 测区已有资料
测区内已施测有D级GPS控制点及一级、二级图根控制点，可以作为1：1000水下地形图测绘控制点。
3.4 采用的仪器设备
作业采用的仪器设备：美国trimble公司生产的双频GPS 5700接收机二台套，其中一台作为岸台（基准站），一台为船台（流动站），中海达HD-16测深仪一台。
3.5 GPS RTK数据采集
3.5.1 岸台的设置
岸台仪器采用美国trimble多功能全球定位系统双频接收机，以其中的一台作为岸台（基准站），一台作为流动站放在船台上。岸台一般设在地势比较开阔的控制点上，岸台应远离高压输电线路、配电站、电台和其它大功率无线电设施，布设时要充分考虑到图形条件、岸台与船台的高差及岸台个数等的综合影响，估算出测区内最弱处水深点的点位中误差能否满足测图精度要求。
工作前要根据测量任务的要求修改大地参数，岸台参数设置有：投影类型、椭球参数、测量单位、中央子午线经度、比例因子、岸台坐标等，每次设立岸台时，均应选择附近的控制点进行检测，以确保岸台坐标和各项参数输入正确。检测结果符合要求后，方可进行GPS RTK数据采集工作。
3.5.2 船台的设置及水深测量
用GPS RTK的流动站测定船台的位置和高程，以中海达HD-16测深仪定测船台到水底的深度，将GPS与测深仪连接到手提电脑上，通过中海达随机配置的海洋测量软件，即可在电脑上看到船台的航行轨迹并同时测量船台到水底的深度。操作步骤如下：
在电脑上运行中海达的海洋测量软件，建立任务参数表，即设立文件名和坐标系、投影方法，安装和连接好测深仪主机：将超声波探头以及电池连到主机上，并用连接线将测深仪主机与电脑连接起来。
打开测深仪主机，修改实地测量时的吃水、声速、时间门、增益等参数。将GPS RTK的流动站连接到电脑上，打开GPS并设置好参数；在海洋测量软件主程序上设置串口、记录格式、数据格式、测深仪、船形指示等环境参数。
连接好后，当GPS开始进入有效解状态时，开始记录，即可在电脑上看到船台的航行轨迹并同时测量船台到水底的深度。
水下地形测量的测点按横断面布设；断面方向，与岸线（主流方向）相垂直；断面的间距，一般为地形图上2cm，根据地形变化，断面的间距可适当加密或放宽。测点间距一般为地形图上1cm。
每次测量前后，均应测定电压、转速，测深仪的工作电压与额定电压之差，直流电源不应大于10%，交流电源不应大于5%；实际转速与规定转速之差不应大于±1%，超过时应加以修正。
3.6 内业处理
将测得的数据（坐标文件）调入CASS5.0软件中，根据测量得到的水底高程，绘制等深线。
4 几点体会
从GPS RTK水下地形测量中，得出如下体会：
（1）GPS RTK作业有着极高的精度，观测速度较快，非常适合于大规模的水下地形测量及其它地形测量等。
（2）GPS RTK测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响，整个作业过程会由电脑控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。
（3）GPS RTK技术具有自动化程度高，可以极大地降低劳动作业强度，减少工作量，提高作业效率。
（4）在工程测量中，可以直接运用GPS RTK技术进行实地实时放样、点位测量、导线控制测量等。
参考文献：
[1] 周忠谟，GPS卫星测量原理与应用
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