GNSS在海洋測繪中的應用

■馮磊

（遼寧省海域和海島使用動態監視監測中心　遼寧　沈陽　110000）

GNSS在海洋測繪中的應用

■馮磊

（遼寧省海域和海島使用動態監視監測中心遼寧沈陽110000）

本文簡要介紹了GNSS技術的工作原理，并闡述了GNSS（全球定位系統）技術的應用范圍越來越廣，與其他傳統的測量方法比起來，擁有精度高、可全天候運作、操作簡便等優點，尤其在海洋水深測量與精密定位的應用中具有很高的利用價值。

GNSS海洋測繪應用優點價值

1　全球定位系統GNSS簡介

全球定位系統GNSS發展于1973年，它的基本定位原理是跟據用戶和4顆衛星之間的偽距測量，根據衛星在適當參考框架中的已知坐標確定用戶接收機天線的坐標。GNSS具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GNSS技術目前在大地測量、工程測量、海洋測量等領域得到了廣泛應用。

1.1GNSS結構組成

GNSS系統共有三個部分組成，即空間衛星星座、地面監控系統和用戶設備。

1.2GNSS定位的基本原理

GNSS定位就是利用GNSS系統來確定待定點的位置（坐標）。從定位原理上分，GNSS技術可分為“偽距法”測量和“載波相位法”測量兩大類從定位方法上分，GSP技術又分為“單點定位”與“相位定位”兩種。

偽距法定位測量，是根據衛星信號傳播到接收機所用的時間（t）乘以電磁波的速度（v），求出衛星至接收機的距離（s=vt）。

載波相位法定位測量，是在地面幾個點上同時觀測同一組衛星信號到達個接收器的相位差，經事后處理可獲各點之間的相對坐標差。或者是在一個點上同時觀測多顆衛星星號，測定出衛星星號與接收機本身信號之間的相位差，經過相應的換算后，計算出所求點的坐標。

2　GNSS技術在海洋測量中的應用的優點

如今，常用于我國海洋測繪工作中的傳統工作方法包括：羅盤定位與六分儀、測深桿、測深繩、測深鉛魚等，這些傳統的工作方法測量精確度較低且效率不高，只能進行粗略的海圖繪制，難以滿足高要求的探測工作的進行。為了解決此類問題，在遙感探測、聲波探測、衛星地位和激光探測等科學技術不斷成熟的今天，它們將逐步被應用于海洋測繪過程中，隨著這些技術的使用，海洋測繪技術也將逐漸向高效率、高精度、高現代化邁進。

GNSS相比較于常規方法的優勢在于它可以在野外實時獲取cm級的精確度，而不像其他測量方法需要再進行數據解析后才能夠得出cm級的精度。

根據GNSS技術原理，各個數據的采集、接收、處理使用的都是WGS84坐標。使用相同的坐標可避免數據混淆，確保數據精確。

3　GNSS在海洋水深測量與精密定位的應用中具有很高的利用價值

3.1水深測量工作中的基本步驟與作業方法

水深測量工作主要是指通過承載測量船與作業系統進行測量作業進而獲得水深數據的工作過程，其工作系統主要由專業軟件和計算機、GNSS接受裝置、數字探測儀等設備組成。工作流程可以分為測量前的準備工作、外業數據的收集工作、內業數據的處理工作、測量成果的輸出工作等幾個步驟。（1）測量前的準備工作。在進行水深測量的前期準備工作時需要注意一下幾個方面：第一，對GNSS基準站進行架設時，其位置應選擇在測量范圍內的中心區域，要求處于視野開闊切地勢較高的位置；第二，借助已知測量區域內的兩處WGS84坐標與北京54或西安80坐標，計算出所需要轉換的參數；第三，使用加密方法對已有的測量斷面進行重新設置，初步布設水深測量的作業線[2]。（2）外業數據的收集工作。在進行此項工作是要注意一下幾點：第一，要排除如參數錯誤等能夠引起基準站進行坐標轉換計算出現誤差的因素，對基準站的坐標進行校驗；第二，對測量深度系統中的各項設備進行連接，完成測量儀器與更正天線的偏差、接受裝置的數據格式、定位儀的接口和測深儀配置等校準和連接工作，之后才可開始進行測量工作。（3）內業數據的處理工作。內業數據的處理工作主要是指通過相應的處理軟件對所收集到水源深度的測量數據進行分析和處理，進而形成詳細的水深分析的統計報告、水深圖等測量的實際成果，并將其進行輸出形成文檔。

3.2GNSS在水深定位中的應用

由于GNSS技術坐標系統的設定主要是使按照當前所提供或要求的坐標系來進行的，在使用此技術進行水深定位的測量過程中，首先要對參數進行計算求解，之后才能夠將各坐標的數據進行比較分析。所以這就要求在進行水深定位的工作中，在架設基站時要選擇在地勢高的房頂或山頂之上，通過各個移動站對已知坐標點的實際測量之后，使用相應軟件對坐標進行求解轉換，進而得出測量區域內的坐標系數。

3.3海洋測繪工作中水深測量的精確度分析及誤差來源判斷

在使用無驗潮的方法進行水深測量的工作時，鑒于船體搖擺、RTK的高程可靠性、采樣速率、同步時差等不確定因素會對測量的結果精確度產生很大程度上的影響，由于這些因素所產生的誤差會比RTK定位所產生的誤差數值高出不少，因此對提高無驗潮方法進行水深測量的精度產生了很大程度上的制約與影響[3]。

4　結語

GNSS技術相比較于傳統的測量方法，工作效率有顯著提升，并且還可以有效節約人力資源，實現了對成本的有效控制。在海洋測繪的精密定位及水深測量的工作過程中，GNSS技術以其極高的應用價值和巨大的優勢，應該得到大范圍的推廣和利用。

[1]高成發.GNSS測量 [S].北京：人民交通出版社，1999.

[2]劉大杰.全球定位系統（GNSS）的原理與數據處理 [M].上海：同濟大學出版社，1996.

[3]陳文.研究GNSS-RTK在海洋測繪中的應用 [J].科技風，2013，12：82.

[4]朱豐.基于GNSS技術的遙感測繪方法及實踐 [J].河南科技，2013，17：12.

[5]趙磊.如何通過GNSS技術實現測繪中控制網的建立 [J].河南科技，2013，17：20-21.轉載請注明來源。

[6]張繼帥，李金生，張曉舒.GNSS在海洋精密定位及水深測量中的應用 [J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2009.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-141-1