水下地形測量的GPS誤差控制對策

曾翔

摘 ? 要：隨著社會經濟的發展和科學技術的不斷進步，相關地形測量技術的水平也在不斷提升和完善，在GPS技術已經成熟應用的今天，在我國水下地形測量工作中，GPS系統得到了較為廣泛的應用。與傳統的測量技術相比，GPS測量技術能夠有效降低水下地形測量的難度，節省測量工作的時間，所獲得的水下地形測量數據也較為精確，但是在進行水下測量作業的時候可能會出現一定的誤差，所以進行GPS誤差分析在水下地形測量中是重要的環節。本文通過對水下地形測量中的GPS誤差進行分析，能夠準確了解各種誤差的來源，并提出了相應的策略對GPS誤差進行控制，從而降低水下測量工作中誤差的干擾，確保水下地形測量工作的順利進行。

關鍵詞：水下地形測量 ?GPS ?誤差分析 ?控制策略

中圖分類號：TV22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0009-02

隨著社會經濟的發展，社會各領域的用水量在不斷的增加，自來水供應企業也加大了對取水泵船的建設，從而滿足居民的用水需求。在建設取水泵船的時候需要對取水泵船周邊水下地形進行詳細的測量，隨著測繪技術的不斷發展，取水泵船周邊水下地形測量已經普遍采用較為先進的GPS技術，有效提高了測量的工作效率。但是使用GPS技術進行水下地形測量的時候容易出現較多類型的誤差，包括差分GPS定位誤差、信號傳遞誤差以及時間測定誤差等。GPS系統船舶動態測量能夠達到厘米級的精度，所以在水下地形測量中得到廣泛的應用，在實際的測量工作中容易受到各種外界因素的影響，從而產生各種類型的誤差，通過對GPS誤差進行分析，可以更好的控制誤差的產生，從而提高水下地形測量數據的精確度。

1 ?水下地形測量中應用GPS技術的原理和優勢

1.1 GPS技術的應用原理

在水下地形測量過程中應用的GPS測量技術是一種實時動態定位技術，一個完整的GPS系統一般包括基準站、流動站和通訊系統。在進行水下地形測量的過程中，設置在陸地上的GPS系統中的基準站會收集到相應的坐標信息和觀測值，然后通過數據鏈將這些信息數據傳遞給流動站，一般流動站是裝置在測量船上的，流動站在接收到這些數據信息后會進行快速的處理，同時流動站對這些信息數據具有非常高的處理精度，能夠將定位的結果精確到厘米級。在確定好坐標位置后，使用數字測深儀對相關位置的水深進行測量，就可以得出水下地形的高程。

1.2 GPS技術應用的優勢

在進行水下地形測量的過程中應用GPS技術，能夠有效增加水下地形測量的距離，該技術在水下地形測量時，由于具有較大的電臺功率，所以能夠將測量的距離增加到10km左右;該測量技術還具有較強的抗干擾能力，和傳統的測量技術相比，使用基準站和流通站進行信號的傳遞和處理，能夠避免通視環節，從而有效降低外界因素對信號的干擾;該測量技術具有較高的測量精度，能夠有效提高被測點水域的高程位置，以及水平位置的測量精度。其應用優勢如圖1所示。

2 ?GPS技術在水下地形測量時存在的誤差

2.1 差分GPS定位時的誤差

進行差分GPS平面定位時，要充分了解基準站和移動站GPS接收機之間的誤差，使用差分技術能夠消除公共誤差，提升移動臺動態定位的精確度。當應用偽距差分和載波相位差分時，基站間的距離越長，存在的誤差越小，難以實現相應的定位精確度。在一定的范圍內使用該技術，雖然對衛星軌道和大氣延遲等誤差能夠消除，但隨著距離的增加，這些誤差還會繼續增大。

在進行水下地形測量時還會出現時間延遲的誤差，基準站的GPS接收機計算相應的差分改正數，到達移動臺數傳機時，進行相應的數模轉換，這就使得進入移動臺GPS接收機的時間延長，當接收機處理和計算移動臺GPS接收機的差分信號時，當信號傳送到計算機時，計算機的計算和存儲的時間也會延長。

2.2 深度基準面存在的誤差

利用深度基準面，水面上的船只可以得到相應的便利，而且可以有效降低水面深度的計算難度。由于在進行取水泵船水下地形測量的過程中，受到地質因素、水文因素以及其他因素的影響，最后測得的數據會存在一定的誤差，而這種誤差又會對深度基準面的準確度造成一定的影響，這就使得在使用GPS測量技術進行水下地形測量的工作不能夠順利的開展。

2.3 觀測過程中存在的誤差

傳統的觀測方式主要有人工觀測方式和自動觀測方式，雖然兩種方式都具有較為廣泛的應用，但同時也存在著一定的缺陷。使用人工觀測方式的時候，主要的誤差是來源于水尺的位置和不合理的架設，很難確保數據觀測的準確度;使用自動觀測方式的時候，高程控制點與水邊具有較遠的距離或者具有較大的坡度，也很難保證觀測的準確性，最后得到的觀測數據也就具有一定的誤差。

3 ?水下地形測量中GPS誤差控制策略

3.1 合理設置基準站的位置

在進行普通的水下地形測量時，一般都要先在相應的陸地上布置控制點，然后開展相應的測量觀測工作。如果結合水上測量和岸上觀測這兩種方式，就可以有效縮短觀測的時間，并提高觀測數據的精確性，GPS系統的接受設備只需要在基準站的輻射區域內，利用2min的時間進行初始化，就可以得到RTK的工作狀態，從而更容易實現GPS的定位，有效保證觀測數據的精確度。

3.2 創新和完善觀測方式

使用GPS對水面高程進行確定，在GPS的基礎上實現RTK工作模式，這樣能夠確保良好的觀測效果。在進行觀測的時候，首先要對基準站上的平面和高程坐標進行準確地確定，當進入到差分工作模式之后，再將流動站GPS接受設備安置到相應的水岸上，在獲得GPS天線幾何中心的高程數據后，其與GPS天線到水面之間的高度距離之間的差值，就是水邊點的高程。這種方式操作起來比較簡單方便，整個觀測過程不會受到外界其他因素的影響，所測量的數據信息也具有一定的安全性，同時也具有較高的精確度，減小甚至消除了相應的誤差。

4 ?結語

綜上所述，隨著社會經濟的發展，在水上進行相關資源利用的時候需要對水下地形進行相應的測量，以獲得相應的數據信息提供給相應的工程。水下地形測量工作具有較強的專業性和較高的技術含量，這對工程師也具有較高的要求，在科學技術不斷發展的今天，GPS技術在水下地形測量中得到了較為廣泛的應用，但是在應用的過程中也存在著一定的誤差，本文通過對這些GPS誤差進行分析，提出了控制GPS誤差的相關策略，從而能夠有效保證水下地形測量工作達到良好的效果，獲得準確的測量數據。

參考文獻

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