提高水下測量精準(zhǔn)度的技術(shù)與措施

王金龍

摘 要：水下地形測量是一項技術(shù)含量高、專業(yè)性強的工作。隨著時代的發(fā)展，水下地形測量的應(yīng)用范圍也日益廣泛，在海底探礦、河道整治、港口建設(shè)、城市防洪等多個領(lǐng)域，都得到了廣泛應(yīng)用。在當(dāng)前的水下地形測量中， GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得船泊動態(tài)測量的精度有了很大的提高，精度可達厘米級。但是，在實際進行水下測量作業(yè)的過程中，GPS很容易受各方面因素的影響，導(dǎo)致各種誤差，進而影響測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。本文分析了影響水下測量精準(zhǔn)度的因素，探討了提高水下測量精準(zhǔn)度的技術(shù)與措施。

關(guān)鍵詞：水下測量;誤差、精準(zhǔn)度;措施

水下地形測量是一項技術(shù)含量高、專業(yè)性強的工作。隨著時代的發(fā)展，水下地形測量的應(yīng)用范圍也日益廣泛，在海底探礦、河道整治、港口建設(shè)、城市防洪等多個領(lǐng)域，都得到了廣泛應(yīng)用。在當(dāng)前的水下地形測量中， GPS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得船泊動態(tài)測量的精度有了很大的提高，精度可達厘米級。但是，在實際進行水下測量作業(yè)的過程中，GPS很容易受各方面因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)各種誤差，進而影響測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。因此，需要對這些影響水下測量精準(zhǔn)度的因素進行分析，進而采取針對性的技術(shù)和措施，來有效提高水下測量的精準(zhǔn)度。

1影響水下測量精準(zhǔn)度的因素

（1）差分GPS定位誤差。水下地形測量作業(yè)的過程中，基準(zhǔn)站與移動站GPS接收機之間，它們的誤差具有一定的相關(guān)性，存在公共誤差。要提高水下測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，就要想辦法采取措施降低或消除它們的公共誤差以及衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星軌道誤差、大氣層延遲誤差等。

（2）深度基準(zhǔn)面誤差。深度基準(zhǔn)面可以為船只通行提供便利，也可以降低水面深度計算的難度。當(dāng)前，我國對深度基準(zhǔn)面的研究，以深度上的理論基準(zhǔn)面為主，通過精確的水文計算，得到理論數(shù)值，然后，利用統(tǒng)計學(xué)原理，就可明確水面船只航行的保障率。但是，由于我國地域廣闊，不同地區(qū)的氣候、地質(zhì)、水文等因素都不相同，在取得這方面數(shù)值時，會因為上述多種因素的影響，導(dǎo)致最后得到的觀測數(shù)據(jù)，具有一定的誤差，進而影響理論上深度基準(zhǔn)面的精確性。

（3）系統(tǒng)延時導(dǎo)致的誤差。根據(jù)DGPS 水深測繪系統(tǒng)的工作原理可知， 水下地形測量作業(yè)，在數(shù)據(jù)采集的過程中，由于信號傳播延時、計算機及附屬設(shè)備響應(yīng)等因素的影響，從信號發(fā)射出去，到進入計算機的過程中，會產(chǎn)生一定的時間延遲導(dǎo)致的誤差。

（4）觀測誤差。水下地形測量傳統(tǒng)的觀測方式，有人工觀測、自動觀測兩種方式。但是，這兩種觀測方法都不完美，都存在一定的缺陷。人工觀測的缺陷在于，在水尺位置、架設(shè)選擇方面，采用的零點高程聯(lián)測方式存在問題，觀測的精確度得不到保證;自動觀測方式的缺陷在于，如果高程控制點距離水邊較遠，或坡度較大，觀測的準(zhǔn)確性也無法保證，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)誤差較大。

（5）船舶姿態(tài)變化引起的誤差。進行水下地形測量的載體是測量船，在測量的過程中，由于收到海風(fēng)、海浪等因素的影響，測量船的姿態(tài)容易發(fā)生變化，從而導(dǎo)致平面定位和測深誤差.船舶縱向搖擺帶來的測深誤差。船舶姿態(tài)的變化，造成的縱搖或橫搖，對平面位置有很大的影響，而且，同測量區(qū)域的水深，也有很大關(guān)系，測量區(qū)域的水越深，平面定位的誤差越大。

2提高水下測量精準(zhǔn)度的技術(shù)與措施

（1）消除差分GPS定位誤差。利用基準(zhǔn)站和移動站GPS接收機之間誤差的相關(guān)性，采用差分技術(shù)，對其公共誤差，進行消除、削弱，使移動臺動態(tài)定位的精準(zhǔn)度得到提高。在30Km的范圍內(nèi)， DGSP 差分技術(shù)可以基本消除衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星軌道誤差、大氣層延遲等誤差。但是，隨著范圍的加大，這些誤差又會隨之增大。因此，在30Km的局部范圍內(nèi)，可以采用差分技術(shù)，來提高移動臺定位的精準(zhǔn)度。

（2）提高測深精度。波束角對測深誤差的影響，之前是靠人工來進行判讀，誤差較大。現(xiàn)在基本都是模擬海底特征，用數(shù)字模型的辦法，來對其進行修正。潮位水尺零點的測定誤差改正，可采取提高水準(zhǔn)點精度，以及觀測精度的辦法。潮位觀測誤差改正，應(yīng)減少人工觀測，盡量采用先進的方法，例如可采用連續(xù)記錄式潮位傳感器式水位計，來代替人工觀測，以提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

（3）提升水下測量的實時性。水下測量的實時性，是指在進行水下測量作業(yè)時，快速、及時訪問相關(guān)資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時訪問，這具有重要的作用。目前，基于TCP-COM技術(shù)，水下測量作業(yè)可以實現(xiàn)PTK遠程作業(yè)，只需要應(yīng)用服務(wù)器端，即可獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。為了提升水下測量的實時性，測量工作人員要強化無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等的信號管理，保證網(wǎng)絡(luò)的信號強、不中斷，以保障相關(guān)的數(shù)據(jù)。可以及時的獲取到，提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、可靠度。

（4）控制觀測誤差。為提高觀測數(shù)據(jù)的精確性，可采用岸上觀測、水上地形觀測結(jié)合起來的辦法。在基準(zhǔn)站的差分信號輻射區(qū)域內(nèi)，GPS接收設(shè)備初始化以后，可得到RTK的工作狀態(tài)，然后，將RTK工作的模式，應(yīng)用在控制點的設(shè)置上，GPS的定位可以快速、容易的實現(xiàn)，定位的精確度，也可以得到保障。當(dāng)前，對于雙頻GPS接收設(shè)備，只要可以實現(xiàn)RTK工作模式，就可確保定位的精確度。水上觀測和岸上控制點的布設(shè)，兩者可以完全實現(xiàn)觀測的同步化和一致性，這樣就可以充分確保觀測數(shù)據(jù)的精確無誤。

（5）船姿對平面定位精度，有很大的影響，因此，進行水下測量作業(yè)，應(yīng)選擇風(fēng)平浪靜的時候進行，盡量避開風(fēng)吹浪涌的時間，可以選擇同步記錄系統(tǒng)，對測量船航行時姿態(tài)，進行實時的同步記錄。通過建立模型，對所測量的深度、平面位置軌跡等，進行修正。還可以采用USBL超短基線水下定位系統(tǒng)、DGPS、電羅經(jīng)等，將水上定位設(shè)備進行組合應(yīng)用的方法，消除因作業(yè)船頻繁變向、潮流的流向、流速、潮時等因素對水下設(shè)備位置測量精度的影響，使得水下測量與實際位置相對應(yīng)，消除信息錯位，提高水下測量、定位的精準(zhǔn)度，同時，可為鉆井平臺對接作業(yè)，提供可靠度、準(zhǔn)確度高的海底管纜等的精確定位，具有很強的實用性。

綜上所述，對于影響水下測量精準(zhǔn)度的因素，測量人員要根據(jù)影響精準(zhǔn)度的誤差來源、種類等，采用先進、專業(yè)的測量技術(shù)和方法，根據(jù)各種誤差的具體情況，采取針對性的降低或消除的措施，以降低各種誤差對測量精準(zhǔn)度的影響，保證水下測量的測深、定位精度，提高水下地形測量作業(yè)的可靠性，為其在國家建設(shè)各個領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，提供強大的技術(shù)支持。

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