水利工程論文-RTK GPS技術(shù)在水深測(cè)量中的應(yīng)用初探.doc

水利工程論文-RTKGPS技術(shù)在水深測(cè)量中的應(yīng)用初探摘要：本文主要介紹了應(yīng)用RTKGPS技術(shù)進(jìn)行水深測(cè)量的基本方法、思路及一些注意事項(xiàng)，在水深測(cè)量中使用RTK技術(shù)越來(lái)越得到成熟而廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：RTKGPS水深測(cè)量一、引言RTK技術(shù)在陸地測(cè)量和放樣的應(yīng)用中已經(jīng)比較成熟，在海洋測(cè)量和海洋工程中的應(yīng)用也已經(jīng)興起。以往的水深測(cè)量多采用交會(huì)定位，故測(cè)量工作受氣象的影響較大，精度難以保證，測(cè)量工作難度大，外業(yè)測(cè)量人員也很艱苦，且成圖時(shí)間長(zhǎng)。使用GPS技術(shù)后，這些困擾水上測(cè)量工作的問(wèn)題就迎刃而解了。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得水上測(cè)量可以采用GPS無(wú)驗(yàn)潮方式進(jìn)行工作（RTK方式）成為可能。大大減少了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)化程度高，省工省時(shí)，精度高，全天候，提高了工作效率，使工程變得更經(jīng)濟(jì)。二、無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量的理論基礎(chǔ)（基本原理）如圖A所示，h為測(cè)深儀探頭吃水線到GPS天線的高度，Z0為設(shè)定吃水，Z為測(cè)得的水深度。Zm為繪圖水深，H為RTK測(cè)得的高程。則：水深水位=H+hZm=Z-水位=Z-(H+h)（1）當(dāng)水面由于潮水或者波浪升高時(shí)，H增大，相應(yīng)地Z也增加相同的值，根據(jù)（1）式，Zm將不變。因此從理論上講，RTK無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深將消除波浪和潮位的影響，是一種理想的水上測(cè)量方法。三、水深測(cè)量的基本作業(yè)步驟水深測(cè)量的作業(yè)系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、數(shù)字化測(cè)深儀、數(shù)據(jù)通信鏈和便攜式計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件等組成。測(cè)量作業(yè)分三布來(lái)進(jìn)行，即測(cè)前的準(zhǔn)備、外業(yè)的數(shù)據(jù)采集測(cè)量作業(yè)和數(shù)據(jù)的后處理形成成果輸出。1、測(cè)前的準(zhǔn)備1.1求轉(zhuǎn)換參數(shù)(1)將GPS基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)A上，設(shè)置好參考坐標(biāo)系、投影參數(shù)、差分電文數(shù)據(jù)格式、發(fā)射間隔及最大衛(wèi)星使用數(shù)，關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)，輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)（該點(diǎn)的單點(diǎn)84坐標(biāo)）后設(shè)置為基準(zhǔn)站。（2）將GPS移動(dòng)站架設(shè)在已知點(diǎn)B上，設(shè)置好參考坐標(biāo)系、投影參數(shù)、差分電文數(shù)據(jù)格式、接收間隔，關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)后，求得該點(diǎn)的固定解（84坐標(biāo)）。（3）通過(guò)A、B兩點(diǎn)的84坐標(biāo)及當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，求得轉(zhuǎn)換參數(shù)。1.2建立任務(wù)，設(shè)置好坐標(biāo)系、投影、一級(jí)變換及圖定義。1.3作計(jì)劃線。如果已經(jīng)有了測(cè)量斷面就要重新布設(shè)，但可以根據(jù)需要進(jìn)行加密。2、外業(yè)的數(shù)據(jù)采集（1）架設(shè)基準(zhǔn)站在求轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)架設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)上，且坐標(biāo)不變。（2）將GPS接收機(jī)、數(shù)字化測(cè)深儀和便攜機(jī)等連接好后，打開(kāi)電源。設(shè)置好記錄設(shè)置、定位儀和測(cè)深儀接口、接受機(jī)數(shù)據(jù)格式、測(cè)深儀配置、天線偏差改正及延遲校正后，就可以進(jìn)行測(cè)量工作了。3、數(shù)據(jù)的后處理數(shù)據(jù)后處理是指利用相應(yīng)配套的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，形成所需要的測(cè)量成果水深圖及其統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告等，所有測(cè)量成果可以通過(guò)打印機(jī)或繪圖機(jī)輸出。四、影響水深測(cè)量精度的幾種因素及相應(yīng)對(duì)策在實(shí)際的使用無(wú)驗(yàn)潮方式進(jìn)行水深測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果精度會(huì)由于船體的搖擺、采樣速率、同步時(shí)差及RTK高程的可靠性等因素造成的誤差的影響，這些誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RTK定位誤差，從而成為無(wú)驗(yàn)潮方式水深測(cè)量精度提高的瓶頸因素。4.1船體搖擺姿態(tài)的修正船的姿態(tài)可用電磁式姿態(tài)儀進(jìn)行修正，修正包括位置的修正和高程的修正。姿態(tài)儀可輸出船的航向、橫擺、縱擺等參數(shù)，通過(guò)專用的的測(cè)量軟件接入進(jìn)行修正。4.2采樣速率和延遲造成的誤差GPS定位輸出的更新率將直接影響到瞬時(shí)采集的精度和密度，現(xiàn)在大多數(shù)RTKGPS都可以最高輸出率達(dá)20HZ，而測(cè)深儀的輸出速度各種品牌差別很大，數(shù)據(jù)輸出的延遲也各不相同。因此，定位數(shù)據(jù)的定位時(shí)刻和水深數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)刻的時(shí)間差造成定位延遲。對(duì)于這項(xiàng)誤差可以在延遲校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返測(cè)量結(jié)果計(jì)算得到，也可以采用以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.3RTK高程可靠性的問(wèn)題RTK高程用于測(cè)量水深，其可信度問(wèn)題是倍受關(guān)注的問(wèn)題。在作業(yè)之前可以把使用RTK測(cè)量的水位與人工觀測(cè)的水位進(jìn)行比較，判斷起可靠性，實(shí)踐證明RTK高程是可靠的。為了確保作業(yè)無(wú)誤，可從采集的數(shù)據(jù)中提取高程信息繪制水位曲線（由專用軟件自動(dòng)完成）。根據(jù)曲線的圓滑程度來(lái)分析RTK高程有沒(méi)有產(chǎn)生個(gè)別跳點(diǎn)，然后使用圓滑修正的方法來(lái)改善個(gè)別錯(cuò)誤的點(diǎn)。五、作業(yè)時(shí)應(yīng)該注意的若干問(wèn)題5.1有關(guān)基準(zhǔn)站的問(wèn)題（1）因?yàn)镽TK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。所以：a.電臺(tái)天線要盡量高。如果距離教遠(yuǎn)，則要使用高增益天線；否則將影響到作業(yè)距離。b.電源電量要充足，否則也將影響到作業(yè)距離。（2）設(shè)站時(shí)要限制最大衛(wèi)星使用數(shù)，一般為8顆。如果太多，則影響作業(yè)距離；太少，則影響RTK初始化。（3）如果不是使用七參數(shù)，則在設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)要使TransformToWGS84（轉(zhuǎn)換到WGS84坐標(biāo)系）處于off（關(guān)閉）狀態(tài)。（4）如果使用七參數(shù)，則X、Y、Z都小于100較好，否則重求。（5）在求轉(zhuǎn)換參數(shù)前，要使參數(shù)轉(zhuǎn)換和七參數(shù)關(guān)閉。（6）在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信