現代海洋測繪中GPS的應用

馮銀銀　呂振波　李凡　陳丙見

摘要：近年來，隨著海洋資源開發力度的加大，對海洋測繪有了更高要求。海洋測繪在我國軍事、經濟等發展中發揮著重要作用，在科學技術日益進步的今天，諸多先進設備和技術應用到海洋測繪中，而GPS技術作為其中的一種，其應用最為廣泛，特別是在海洋深度、定位等方面擁有不可替代的作用。本文首先闡述海洋測繪基本概況，然后系統探討GPS技術在現代海洋測繪中的具體應用情況。

關鍵詞：海洋測繪；GPS應用

前言

海洋測繪是現代測繪領域中的一部分，不管在科研、經濟，還是國防建設方面，都發揮著重要的作用。如今，現代通信技術、計算機信息技術及衛星技術的迅速發展和廣泛應用，逐步進入以數字化測量為主、計算機技術為基礎，3S技術為代表的現代海洋測繪階段。由此可見，GPS技術在測量控制、海洋地形及定位中的應用也就越來越廣泛。

1.海洋測繪基本概況

所謂海洋測繪，就是根據海洋底層的物理場性質、變化特征進行測量，按照不同的比例繪制成海圖及專題性海圖，這是一項關于海洋水體及海底測量和海圖測繪的工作。具體講，有海道、海洋地、海底地形等測量和海底地形圖、航行圖及各類專題圖的編制。

在測繪過程中，由于海洋水體豐富，給測量工作帶來一定的難度，因此需要借助專業海洋考察船及專門測量設備、儀器開展連續性觀測，通常是一船多用，實行系統全面性考察。最為基礎的測量形式有兩種：一是路線測量，也就是剖面測量，主要為了了解和掌握海洋地質構造及物理場特征；二是面積測量，根據測繪任務規定的比例要求，布設合理距離的測量網絡。而在現代海洋測繪中，是以GPS技術及無線電定位技術為主。

2.現代海洋中GPS技術的應用分析

2.1關于GPS技術

GPS也稱全球定位系統，其組成部分包括空間衛星、地面控制系統及用戶終端設備，是一種具有全球性、全天候及高精度等特點的導航定位系統。該技術可迅速、高效、準確地為用戶提供系統精確的點線面三維坐標及有關信息，在社會生產生活和科技發展中發揮著不可替代的作用。

2.2在海上定位中的應用

海上定位是現代海洋測繪中的一項基礎內容，是在海上準確定位船舶位置，給艦船航行提高導航，其工作主要有海面定位及水下定位。近年來，RBN/DGPS技術在我國沿海測繪中逐步應用開來，該系統可在300km內可進行偏差在5m以下精準定位，可滿足當前沿海測量的大比例繪圖導航及定位要求。而對于距離相對大的海域測繪，因海洋相關工作存在特殊性，測量監控點的固定難度大，常規性大地測量技術及GPS靜態定位技術很難滿足其需求，而使用常規DGPS定位技術因隨流動站和差分主站的距離擴大而導致定位精準度降低，作用面也受限，局限了該技術的應用。GPS-PPK技術則可彌補這些不足，可滿足高精度測量要求，且在實際應用中不需要進行數據實時通訊。通常在海洋測繪中要充分考慮到經費、測量精確度及導航要求等各種因素，把RBN/DGPS技術和GPS-PPK技術的優勢充分結合起來制定測繪技術方案。

2.3海洋水深測量中的應用

如今，在我國海洋水深測量工作中大多數是應用多波束水深測量系統。和以往的單波束測量系統相比，前者可根據水源深度差異直接獲得深度信息，此外還可在垂直向開展測量，而這些都是后者無法滿足的。

海洋水深測量，就是通過測量船配置的測量系統對海洋水深進行測量獲得相關數據，該系統主要由專門水深測量軟件、計算機、GPS接收器、多波束測量儀組成。海洋水深測繪流程主要是：（1）準備工作。一是進行GPS-RTK基準站架設時，需把其設在需測量區的中心位置，且要處于周邊地勢較高無明顯遮擋物為主。二是以北54或西安80坐標作為基準換算坐標。三是根據已測數據重新加密處理，進而重設原有測量面，這就需要測量水深作業開展初步布設。（2）進行數據收集時，通過對數據參數的正確性進行檢查，以免其有誤導致基站定位出錯，在測深設備正常連接后，需對相關測量儀、更正天線偏差、接受器數據格式、定位儀接口等進行全面校準，并在檢查確認正常后才可開展測量工作。（3）在數據處理時，應用專業軟件對獲得的海洋水深數據實施有效處理，以得出海洋測繪專業、系統的數據分析報告，并以文檔方式妥善保存。

2.4海洋水下地形測量應用

海道測量是海洋水下地形測量的基礎，海底測量主要是明確海底點三維或平面坐標，而水下地形測量還需通過水聲儀器來進行水深測量。海上航運、海上石油作業、海底電纜工程以及漁業開發、礦產資源勘探等工作均需要應用到水下地形圖。CPS技術在海洋水下地形測量中的應用，能迅速、準確地測定水聲儀所在位置，對比例尺相對大的測圖，可通過差分GSP技術開展相對定位。在實際操作中，要把GPS接收器和水聲儀器結合起來，前者實現定位測量，后者開展水深測量，再通過電子記錄設備、應用計算機、繪圖儀等構成海洋水下地形測繪自動化系統，實現斷面圖、水下地形模型等相關測繪。

2.5海洋測繪中GP5應用中的誤差分析

當應用無驗潮法進行海洋測繪時，因波浪影響、船體擺動、RTK高程有效性、采樣速率等因素的存在都會對測量數據造成一定的影響，同時還存在較大的誤差。因此，通過采取一定的方法對此進行糾正，以確保測量數據的準確度，而對于因船體擺動而出現的誤差，可應用電磁式姿態儀對船姿態糾正，此種糾正主要是針對位置、高程等方面。同時，姿態儀也可對船行駛中橫、縱向予以調整，兩者均需要專用軟件來分析控制。另外，相對船體動態吃水數據來說，可以根據其靜態吃水及探測船自重下沉、顛簸幅度總和選取平均數值進行更正，以減少測繪過程中誤差的發生。

3.結論

總而言之，海洋測繪是發現、探索及開發海洋的最為重要的一個工作，GPS技術在其測繪過程中擁有著不可替代的作用。為了進一步提高海洋測繪的精確性和有效性，應不斷地對GPS技術在海洋測繪應用進行深入研究。