DGPS在水下地形测量中的应用
gps在水下地形测量中的应用探讨
G PS在水下地形测量中的应用探讨董杰顾斌(中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221l16)应用科技哺要】本文阐述了G PS—RTK技术在水下地形测量宁的应用。
随着G P S毒f术的发展，水下地形测量采用G PS荻得平面坐标，回声测深钗获得深度的基本模式。
保证了水下地形测量的准确性和实时性。
从而使得水下测量变得快速精确方便。
巨键词水下地形测量；G PS-R T K；回声探测仪；应用探讨在水利工程中，水下地形测绘具有重要的意义。
传统的水下地形测量方法主要采用全站仪结合测深仪进行测量。
即在岸上架设全站仪，测量目啉的及时点位坐标，在船体上测量水深。
这种方法由于地球曲率、通视及测站条件的限制难以满足需要，目精麈f医，并同时要进行水位测量。
随着G P S技术的发展，G PS技术在水卞地形测量中的应用越来越广泛。
如G PS差分技术就是利用一台G P S接收机固定在已知的基准点上。
其他的接收机置于船体上作为流动站，同时观测卫星。
这种方法不仅提高了精度，而且加快了作业速度全天候作业。
1G PS-R T K的工作原理1．1原理G P S全球定位系统定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知点的起算数据，采用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置。
常规的G P S测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得高精度的测量结果，而R T K(R ea卜币m e K i nem at i c)是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法RT K技术是以载波相位观测为基础的实时差分G P S定位技术。
在R TK作业模式下，基准站和流动站保持同时跟踪至少4颗以上的卫星，基准站通过数据链将其观测值和已知信息一起传送给流动站，流动站将自己采集的G P S观测数据和通过数据链接收来自基准站的数据在系统内组成差分观测方程并进行实时处理，在运动中求解起始相位模糊度值，同时通过输^相应的坐标转换参数，实时得到测点的三维坐标及精度。
DGPS-RTK与Hypack在水深测量中的应用
DGPS-RTK与Hypack在水深测量中的应用随着海洋经济的发展，水深测量变得越来越重要。
水深测量不仅在海洋工程、航道测量等领域有着重要的应用，也是海洋科学研究的基础。
为了精确、高效地进行水深测量，现代科技提供了许多先进的工具和技术，其中DGPS-RTK和Hypack就是在水深测量中应用广泛的两种技术。
本文将介绍DGPS-RTK和Hypack在水深测量中的原理和应用。
DGPS-RTK（Differential Global Positioning System - Real Time Kinematic）是一种差分全球定位系统，它通过使用参考站和移动站之间的数据差分来提高全球定位系统的精度。
DGPS-RTK系统利用网络中的参考站获取卫星信号，并将其与移动站接收的信号进行比较，然后校正信号以提高定位精度。
在水深测量中，DGPS-RTK系统可以实时获取位置信息，并结合水深测量设备进行精确的水深测量，能够达到厘米级的精度。
Hypack是一种专业的水下测量和定位软件，它可以与各种水深测量设备配合使用，如单轨和多波束测深仪、侧扫声纳等。
Hypack软件通过处理水深测量设备采集的数据，可以生成水深分布图、三维地形模型、地表特征图等信息，为水深测量提供强大的数据处理和分析功能。
Hypack软件也支持与DGPS-RTK系统集成，实现实时的水深测量和数据处理，提高水深测量的效率和精度。
1. 提高测量精度：DGPS-RTK系统可以实时提供厘米级的定位精度，结合Hypack软件处理测量数据，可以实现对水深进行高精度的测量和分析。
3. 多种设备兼容：Hypack软件可以与各种水深测量设备配合使用，而DGPS-RTK系统可以为这些设备提供精准的定位信息，实现多种设备的兼容和集成。
RBN-DGPS在水下地形测量中的应用
因， 在测量前 ， 进行 了测试和改正 ， 尽量把各种误差减少 到最低 ， 以保证测量的精 度。 然 后 在 测 区外 围 选 定 两 三个 控 制 点 ，用 Ｌ ｉ ｅａ ｅ ＭＸ ２Ｂ信标接收机测定这些点 的固定差 改正数 ， 出 ４１ 求
平均数作为该测区的固定差改正数 ， 并坚持每天在海 底
确定的情 况下 ， 海洋深 度测量成果 的误差 主要来源于潮
它不仅能够提供 Ｇ Ｓ的定 位精 度 ，而且还能通过 Ｐ
其完善性 监控 台对每颗卫 星信 号进行独立 检核来改善
汐、 吃水 、 速和涌浪等各项 的改正 的偏差 。一般情况 声 下， 海底变化越复杂 ， 船速就越高。 各项效应产生的测深 误差就越大。 而动态吃水效应则是 由于在测量过程中船
Ｇ Ｓ的完 善性 。经测试 ， 站信 号基 本覆 盖范围为海上 Ｐ 单 ３ ０ ｍ． ０ ｋ 陆地无严 重阻挡可达 ２ ０ ｍ。台站信号之 间交 ０ｋ
叉重叠 ． 大部分地 区已经实现两重交叉 ， 绝 主要港 Ｅ 、 ｌ重 要水域和狭窄水道达到了多重覆盖 ， 从而保证了该系统 的可靠性 。 Ｒ Ｎ— Ｇ Ｓ与 Ｇ Ｓ Ｒ Ｋ、 Ｐ Ｂ ＤＰ Ｐ — Ｔ Ｇ Ｓ局域 网相 比最 大 的 区别是 ： １ （ ）前者采用伪距差分 ，后 者采用相位差 分 ； （ 投资最 小 ， ２） 仅需一 台 Ｇ Ｓ接 收机 ， Ｐ 不需无 线 电台 ； （ ） 分定 位距离 最大 ， 达 ３０ ｍ； ４） Ｂ — Ｇ Ｓ ３差 可 ０ｋ （ Ｒ Ｎ Ｄ Ｐ
首先 ，在控制点上使用徕卡 Ｓ ５０型 Ｇ Ｓ测量 系 Ｒ３ Ｐ
修正信息 向用户提供精 度服务 的助航系统。 其原理是在
已知点位 置设 一基准站 ，通过用 Ｇ Ｓ仪器接 收卫星等 Ｐ
DGPS用于高精度海上调查定位和导航
第16卷 第1期1997年3月 海 洋 技 术OCEAN T ECHNOLOGYVol.16,No.1March,1997DGPS用于高精度海上调查定位和导航罗 贤等(国家海洋局海洋技术研究所DGP S导航定位专业组,天津300111)摘 要 本文介绍一种D GPS用于高精度海上调查定位和导航的应用技术,它既能为多种海上调查作业仪器提供实时高精度的位置信息,又能引导调查船准确地沿预定的测线航行。
海上试验结果表明,定位精度达到2m,导航手段直观明了,方便操作,收到令人满意的效果。
关键词 定位 导航 测绘1 任务要求和DGPS选择我国沿海大陆架的调查势在必行,它对海洋资源的开发利用与管理,对海洋国土划分,都有重大意义,即将到来的21世纪是海洋世纪,因而做好海洋调查就更加重要。
在众多的海洋地形调查系统中,多波束地形调查系统是一种目前世界上最先进的海底地形调查系统。
我国已引进了两套Sea beam2100系列多波束测深系统。
利用该系统进行全覆盖海底地形地貌探测,离不开高精度海上定位和导航技术,为Sea beam提供实时准确的位置、速度、高度和时间信息,以便准确地确定Sea beam测试点的时间和地理位置,同时为调查船提供准确的测线和测点,引导调查船沿确定的测线航行,偏差不能大于30m。
全球定位系统GPS能提供全天侯、全天时、全球任何地方的实时位置信息,因而利用GPS 系统是高精度实时定位最理想的手段。
鉴于普通的GPS定位精度为100m,不能满足30m的要求,故选用差分GPS即DGPS。
考虑到测区远离岸台(参考台),采用远程DGPS。
我们采用的导航定位系统是从法国Ser cel公司引进的远程DGPS,海上工作距离700km时,定位精度达到5m。
2 使用的设备2.1 岸台部分岸台部分设置两个参考台,分别位于南汇和北渔,参考台配有GPS接收机和处理装置,计算出到各接收卫星的距离修正值,通过短波波段以双频把修正值发送出去,采用两个参考台和双频发射,是为了增加DGPS定位的可靠性和准确性,船上差分GPS接收机能自动选择信号* 收稿日期:1996-12-04质量最好的参考台和发射频率,以达到最好的定位质量。
GPS在水下地形测量应用综述
GPS在水下地形测量应用综述侯淑芬（华南农业大学信息学院，广州，510642）摘要： GPS定位具有速度快、精度高、实时性等特点，使水位观测和水下地形点高程的测量变得可靠、简便易行。
许多水下地形测量已采用GPS RTK 的模式。
本文综合介绍利用GPS进行水下地形测量的原理，误差来源与改正，以及其在水库测量、水下淤积测量、航道测量、海洋工程中的具体应用。
关键词： GPS,RTK,水下地形1、引言在水利工程中，水下地形测绘具有重要的意义。
近几年来, 随着GPS载波相位差分技术( RTK)的发展, GPS 技术越来越成熟, 已被广泛应用到数字化测图中。
有时候水利工程建设初期, 由于所处测区多为山地, 通视困难, 地形复杂给传统野外测绘工作带来了一定的困难。
利用动态GPS定位技术的优越性, 测图速度快和精度高, 能消除累积误差, 操作简便, 用人少等优势取代了原有的平板仪测图及全站仪测图。
工作效率和经济效益明显得到大幅度提高。
2 、概述2.1水下地形测量现状水下地形测量, 就是利用测量仪器确定水底点的三维坐标的过程, 主要工作包括平面定位和水深测。
目前水下测量技术有如下几种:1) 光学定位法, 即光学经纬仪配合测深仪法。
这种方法由于地球曲率、通视及测站条件的限制难以满足需要, 且精度低, 并同时要进行水位测量。
2) 地面无线电定位技术配合测深仪法。
这种方法设备简单, 定位迅速,精度可靠, 但仍需进行水位测量。
3) 采用测量机器人+双频数字测深仪, 极坐标法自动化测量模式。
4) GPS技术在水下地形测量中的应用.这种方法不提高了精度,加快了作业速度, 可保证全天候作业。
随着全球定位系统GPS技术的飞跃发展, 水下地形测量技术已基本定型于采用GPS获取平面坐标, 测深仪获取深度数据的基本模式【1】。
2.2GPS概述差分GPS(DGPS)是最近几年发展起来的一种新的测量方法。
实时动态(Real Time Kinematic）简称RTK)测量技术。
差分GPS的测量精度及其在水下测量中的应用
差分GPS的测量精度及其在水下测量中的应用摘要：差分gps具有全方位、高精度、实时快速等优点，随着技术的发展，出现了多种不同的差分模式，具有不同的测量精度，被广泛应用水下测量的平面定位中。
关键词：差分gps；rtk；信标；星站差分；水下测量abstract: the difference gps have comprehensive, high precision, real-time fast, with the development of technology, the emergence of a variety of different difference model, with different measurement precision, is widely used in the underwater survey plane positioning.keywords: gps differential; rtk; beacon; star standing difference; underwater survey1 差分定位原理差分动态定位系统(difference global positioning system简称dgps)的工作原理是，用两台gps接收机分别架设于两个测站上同时测量来自相同gps卫星的导航定位信号，其中基站根据已知坐标反算观测值改正数，并不断将改正值发送给流动站，流动站对自己的观测值进行改正从而进行实时的精确定位。
水利工程建设通常要对水下的地形地貌进行测绘，水下测量通常使用测量船进行作业，在测量水深的同时，还需要对测深仪中心的平面位置进行测量。
差分定位系统的发展给水下测量的平面定位带来了极大的方便，根据所需的精度不同，可以选用不同的差分定位方式，目前常用的有rtk差分模式、cos差分模式、星站差分模式和信标差分模式。
2 rtk差分模式rtk（real-time kinematic）作业使用的仪器为高精度的rtk型gps接收机。
DGPS静态误差测量和在海洋地质调查中的应用
DGPS静态误差测量和在海洋地质调查中的应用
DGPS静态误差测量和在海洋地质调查中的应用
介绍DGPS在海洋调查过程中的静态误差测量与使用其对调查船进行罗经校验的方法.依据罗经校验采集的试验数据,分析研究DGPS的稳定性和静态误差分布、定位精度对罗经校验方法的影响,提出其在海洋地质调查导航定位中的应用措施.
作者：李嵘于荣萍胡家赋 LI Rong YU Rongping HU Jiafu 作者单位：李嵘,LI Rong(湖北省地质环境总站,湖北武汉,430051) 于荣萍,YU Rongping(中国地质大学(武汉)信息管理中心,湖北武汉,430073)
胡家赋,HU Jiafu(广州海洋地质调查局,广东广州,510760)
刊名：资源环境与工程英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING 年，卷(期)：2009 23(2) 分类号：P229 P714+.6 关键词：海洋调查 DGPS静态误差测量罗经校验。
DGPS在水下地形测量中的应用
方 面得 到 了 广泛 运用 。 测 区 附 近 的控 制 点 进 行 Ｇ Ｓ Ｒ Ｋ Ｄ Ｐ 用 Ｐ — Ｔ Ｇ Ｓ ６ 全 天 候 作 业 。Ｇ ｓ观 测 可 在 任 何 地 点 ， 何 时 间连 续 地 进 、 Ｐ 任 定位已达到厘 米级的定 位精度 ， 水库测 量 、 在 内河 水 道 测 量 中 已 行 ． 般 不 受 天气 状 况 的 影 响 。用 于水 下地 形 测 量 则 要 排 除 雾 和 一 广泛 应 用 。 Ｐ — Ｔ Ｇ ｓ 位技 术进 行 水 下 地 形 测 量 与 岸 上 基 大 风 的天 气 。 Ｇ Ｓ Ｒ ＫＤ Ｐ 定 准 点 交 会 法 、 坐 标 法 定 位 相 比 ， 有 极 大 的优 势 ， 别是 较 大 面 极 具 特 积 的水 下 地 形 测 量 ， 以 大 大 缩 短 工 作 周 期 ， 可 减轻 劳 动 强 度 。 二 、 纬 仪 、 波 测距 定位 仪 与 ＧＰＳ 经 微 －ＲＴＫ 的 比较
束 ； 点 状 、 状 测 深 发 展 到 带 状 钡 深 ； 数 据 昆示 发 展 到 水 下 图 从 线 ０ 从 象 显示 和 实 时绘 图 。目前 ， 国沿 海 地 区 如上 海 、 山 、 州 （ 省 我 舟 台 我 附近也有 ） 已建成 多个 Ｄ Ｐ 等 Ｇ Ｓ基 准 站 （ 标 台 ） 已达 到 分 米 级 信 ．
的 定 位 精 度 ， 飞 机 车 船 导 航 、 通 管 理 、 洋 物 探 、 洋 测 量 等 在 交 海 海
４ 提 供 三 维 坐 标 。Ｇ Ｓ测 量 在 精 确 测 定 观测 站 平 面位 置 的 同 、 Ｐ 时 ． 可 以测 定 观 测 站 的 大 地 高 程 。 也 ５ 操 作 简便 。 Ｐ 、 Ｇ Ｓ测量 的 自动化 程度 很 高 。 观测 中测 量员 的 在
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DGPS在水下地形测量中的应用
摘要:水下地形测量需在水下进行动态定位和测深,作业比陆上地形测量困难。
水下地形测量的定位和测深方法视水域宽窄及流速、水深等情况而定。
本文阐述了目前水下地形测量研究状况、经纬仪、微波测距定位仪与GPS-RTK的比较,并介绍了差分GPS(DGPS)在水下测量中的应用。
关键词:DGPS 水下地形测量RTK应用
一、目前水下地形测量研究状况
水深测量的传统工具是测深杆和测深锤。
现代水深测量多已使用回声测深仪(声纳),并已从单频、单波束发展到多频、多波束;从点状、线状测深发展到带状测深;从数据显示发展到水下图象显示和实时绘图。
目前,我国沿海地区如上海、舟山、台州(我省附近也有)等已建成多个DGPS基准站(信标台),已达到分米级的定位精度,在飞机车船导航、交通管理、海洋物探、海洋测量等方面得到了广泛运用。
用测区附近的控制点进行GPS-RTK DGPS定位已达到厘米级的定位精度,在水库测量、内河水道测量中已广泛应用。
GPS-RTK DGPS定位技术进行水下地形测量与岸上基准点交会法、极坐标法定位相比,具有极大的优势,特别是较大面积的水下地形测量,可以大大缩短工作周期,减轻劳动强度。
二、经纬仪、微波测距定位仪与GPS-RTK的比较
经纬仪时代水下地形测量很受天气制约,下雨天、大雾天干不了,大风天也不行,船不好开。
即使没有雾,测船也不能跑出经纬仪测站10公里以外,跑远了测站上的观测员就看不见船了。
工作效率很低,工作进度很慢。
微波测距定位仪最大测程50公里,施测长江口这样宽阔水域的水下地形,一条断面从左到右一气呵成,它不需要观测员用眼睛来观测,减轻了劳动强度,它不受雾天、雨天的影响,大大增加了有效工作日,它实时准确的位置显示和强大的导航功能使得测船跑的更快更准。
这些优越性组合在一起,大大地提高了水下地形测量的成果质量和工作效率。
GPS-RTK测量精度具有一定的可靠性,控制测量,地形、地藉测量,施工放样等在工程中广泛应用,无验潮水下地形测量,在风浪、潮差较大的区域的测量作业更显现出GPS-RTK的作业优势,GPS-RTK采集的定位坐标数据是GW84坐标,如在其它坐标网格中进行GPS-RTK作业需求取定位坐标转换参数,转参数质量的好坏直接影响GPS-RTK的测量精度。
GPS比微波测距定位系统又有更多的优越性,它的全天候单点定位功能可以让我们工作安排更容易、更高效,它只需要一个岸台就可以使测船实现精密测量,并且岸台的点位选择灵活,比微波测距定位系统减少了两个岸台,节省了人力资源。
2007年以来江苏省建立了GPS连续运行参考站系统,在江苏境内测量水下地
形完全不需要再加岸台了,进一步节省了人力物力。
江苏GPS连续运行参考站系统24小时提供网络差分信号,真正实现了全天候精密定位测量。
随着“无验潮技术”的成熟应用,现在已可以实现GPS精密测量高程,一直以来都不可不设置的临时水位观测站以后也可以取消了
三、GPS测量的特点
相对于经典测量学来说,GPS测量主要有以下特点:
1、测站之间无需通视,但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受干扰。
2、定位精度高。
一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+5ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。
大量实验证明,在小于50km的基线上,其相对定位精度可达12×10-6,而在100～500km的基线上可达10-6～10-7。
3、观测时间短。
在小于20km的短基线上,快速相对定位一般只需5min观测时间即可。
4、提供三维坐标。
GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,也可以测定观测站的大地高程。
5、操作简便。
GPS测量的自动化程度很高。
在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其它观测工作如卫星的捕获,跟踪观测等均由仪器自动完成。
6、全天候作业。
GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气状况的影响。
用于水下地形测量则要排除雾和大风的天气。
四、DGPS水下地形测量的质量控制
1、基准站的合理选择。
基准站的坐标精度要可靠准确,它是DGPS测量的基础,根据测图精度的不同需要,可以选择测区附近的控制点或信标台作为基准站。
另外还要选择卫星信号比较好的时段观测和避免信号干扰,并确保流动站在有效的信号辐射范围内,保证数据传输链稳定可靠。
2、坐标系统的转换的正确求解。
DGPS测量是在WGS-84坐标系中进行的,而水下地形图平面通常采用1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方坐标系、测图坐标系,高程则采用1985国家高程基准。
因此,三维坐标的转换关系正确求解事关重大,为提高工作效率,需要事前进行坐标转换,将转换关系先输入流动站GPS接收机来进行动态定位。
平面位置误差随基准站与流动站的距离增大而增大,当测量范围较大时,在不同基准站间的结合部,应进行检测,避免误差积累过大。
3、仪器参数的合理设置。
测深仪要进行比对试验,应确定合理的物理参数,确保测深仪在最佳的工作状态。
4、控制水位、波浪的影响。
尽量在气象条件较好的时候进行观测,例如JTJ203-2001《水运工程测量规范》规定,当内河风浪大于30cm、海域风浪大于60cm时应停止观测。
水位、波浪的影响测深的基准面,有时水位、波浪影响误差已大于测深仪的测深误差,这时合理地布设水位站和消除波浪影响(一般采用滤波)至关重要。
5、测量仪器的合理安置。
GPS接收机无线应与测深仪换能器固定安装在同一垂线上,并尽量保持垂直。
这样GPS天线与测深仪换能器的平面、垂直距离为一固定值,有效地解决了由于负载、航速、航向、水流、风力等影响而造成的测量船吃水变化带来的误差。
参考文献:
[1]岳东杰;水利水电工程变形监测中GPS技术与数据处理研究[D];河海大学;2006年
[2]王文贯;唐诗华;GPS卫星定位误差概论[J];测绘与空间地理信息;2006年05期。