水下地形测量的原理与GPS测量技术
水下地形测量的GPS误差控制对策

水下地形测量的GPS误差控制对策水下地形测量是海洋科学和工程领域中的重要研究方向之一。
对于水下地形的测量和探测,通常会借助GPS技术进行定位,但是由于水下环境的复杂性,GPS误差较大。
控制GPS误差对水下地形测量至关重要。
本文将从GPS误差控制的理论基础、水下地形测量中常见的GPS误差以及相应的对策等方面展开探讨。
一、GPS误差控制的理论基础GPS(Global Positioning System)是一种通过卫星进行地理定位的系统。
其基本原理是通过卫星发射的信号,接收器接收信号的时间差来计算出位置,然后通过三维定位的方法,得出具体的坐标。
但是由于接收信号的过程中可能会受到多种因素的影响,从而产生误差,所以控制这些误差是至关重要的。
GPS误差主要包括系统误差、接收机误差和环境误差等。
系统误差是由GPS系统本身引起的误差,例如卫星轨道误差、时间精度误差等;接收机误差是指接收器本身造成的误差,如接收机的误差、时钟误差等;环境误差是由周围环境产生的误差,例如大气层折射误差、多径效应等。
要控制GPS误差,就需要综合考虑以上各种因素,并采取相应的对策。
二、水下地形测量中常见的GPS误差在实际的水下地形测量中,由于水下环境的特殊性,GPS误差常常会进一步被放大。
具体来说,水下地形测量中常见的GPS误差主要有以下几种:1. 多径效应:水下地形测量中,GPS信号在水下传播时可能会因为水面的折射和海底的反射导致多径效应的产生,从而使得接收到的信号包含多个传播路径,进而引入误差。
2. 大气层折射:水下环境使得GPS信号经过水面传播时会受到大气层折射的影响,从而引入误差。
3. 潮汐和海流影响:海洋中的潮汐和海流会影响GPS信号的传播方向和速度,使得测量结果出现偏差。
4. 深度限制:由于水下环境的限制,GPS设备在水下的使用深度受到一定的限制,因此在水下测量中可能会存在深度限制导致数据不全的情况。
以上这些因素都会对水下地形测量中的GPS定位造成一定的影响和误差,因此需要采取相应的对策来控制这些误差。
海底地形地貌调查导航定位技术要求

海底地形地貌调查导航定位技术要求是一项重要的技术工作,它涉及到海底地形地貌的调查和导航定位系统的使用。
以下是一份海底地形地貌调查导航定位技术要求的参考内容,约800字:一、技术概述海底地形地貌调查导航定位技术是用于确定海底地形地貌位置、形态、大小等信息的测量技术。
它通过使用各种导航定位设备和方法,实现对海底地形地貌的精确测量和定位。
二、设备要求1. 导航定位设备:包括GPS接收机、北斗卫星接收机、水下声呐定位仪等,用于获取海底地形地貌的地理位置信息。
2. 测量设备:包括水下摄影设备、水下激光扫描仪、水下地形测量仪等,用于获取海底地形地貌的形态、大小等信息。
3. 数据传输设备:包括数据传输线缆、无线通信设备等,用于将测量数据传输到岸上或船上进行处理和分析。
三、操作流程1. 准备工作:包括设备检查、水下环境评估、测量方案制定等。
2. 测量实施:根据测量方案,使用相应的测量设备对海底地形地貌进行测量,记录数据。
3. 数据处理:将测量数据传输到岸上或船上,进行数据处理和分析,生成海底地形地貌的三维模型或图像。
4. 质量控制:确保测量数据的准确性和可靠性,对测量过程进行质量控制。
四、技术难点与解决方案1. 水下环境复杂:海底地形地貌复杂,水下环境不稳定,容易受到水流、洋流等影响,导致测量数据不准确。
解决方案包括使用稳定的水下定位仪、加强水下环境评估、提高测量设备的稳定性等。
2. 设备易受腐蚀:海底环境潮湿、盐分高,容易导致测量设备腐蚀损坏。
解决方案包括选择耐腐蚀的测量设备、定期对设备进行维护保养、使用防腐材料等。
3. 数据传输不稳定:水下环境复杂,容易导致数据传输不稳定或中断。
解决方案包括使用高质量的数据传输设备、加强数据传输过程中的信号监测、采用多种数据传输方式等。
五、安全要求1. 遵守相关安全规定,确保人员和设备安全。
2. 穿戴专业潜水装备或船只设备,确保在水下或船上作业时的安全。
3. 定期进行安全培训和演练,提高人员安全意识。
水下地形测量技术讨论

水下地形测量技术讨论摘要:地球上的大多数都是海洋,有很好的发展前景,例如,日益增长的海上工程和船舶需求,以及内陆河流、湖泊、水库等的开发和管理,对海底地形探测要求也越来越高。
另外,在卫星导航定位、声学探测、数据通信、计算机数据处理和可视化、图像和现代数据处理技术,海底地形数据采集技术的发展趋势是:高精度、高分辨率、自主集成、综合化、规范化。
关键词:水下;地形测量;GPS引言随着科学技术进步和社会发展,水下地形测量技术在各行各业中得到广泛的应用,无论是城市防洪、河流管理、港口建设、海底勘探等,都要进行科学的测量,定位精确。
目前,我国水下地形测量技术仍有很多问题和缺陷,为了更好地制订出适应时代、社会需求的测绘技术方案,水下地形测量技术亟待进一步完善。
一、水下地形测量概述常规的水下地形测量工作分为三个部分,首先是在河道的两侧根据测深精度要求、瞬时可能出现的水位差、水位变动模式等因素,确定水位站的数量,以确保在要求控制区域内插后,水位精度要求达到要求。
其次,利用 GPS、导航软件等先进的设备对船舶进行定位,引导船舶在特定的测量区域内行驶,同时,对卫星导航软件、水深测量系统进行定期的监测。
再次,测量坐标变换成真实工程的座标,并对测量速度、水位变化及时间进行校正。
最终,一个实际的地图被绘制出来。
二、GPS在水下测量中的原理在海底测量坐标和高度,在探测器传感器的正上方安装 GPS流动站天线,这样可以更好地确保 GPS测深机和测控中心都在同一水平线上,这样,就可以更好地保证测深仪所测到的水底和测点在同一水平线上。
在进行 GPS定位的同时还需要通过 GPS来确定传感器的底座和高度,然后利用 GPS和测深仪测量水深。
另外,在进行测量时,主要获得的数据是由工业控制计算机上的数据来完成,同时,可以依据相关的软件进行导航,使测区范围的观测资料得到较好的保护。
测深软件可以将测量到的船身和航线都显示出来,方便随时调整。
三、水下地形测量技术特点水下地形图和常规的海图有很大的不同。
海底地形测量的关键技术与方法

海底地形测量的关键技术与方法海底地形测量是一项对海洋科学和海洋工程领域至关重要的任务。
准确测量海底地形的关键技术和方法无疑对于海洋研究和资源开发具有重要意义。
本文将探讨几种重要的海底地形测量技术和方法。
1.声纳测深技术声纳测深技术是最常用的海底地形测量技术之一。
它利用声纳波束在水下传播的原理来获得海底地形的信息。
测深仪通过发送声波信号,根据声波信号的往返时间来计算海底的深度。
这种技术不仅可以精确测量海底的深度,还可以获取地形特征如海底峡谷、山脉等的描述。
声纳测深技术的主要优点是非侵入性,且适用于大范围的海域。
然而,由于声波的传播速度受到多种因素的影响,如水温、盐度和压力等,因此在进行声纳测深时需要进行校正和补偿。
2.多波束测深技术多波束测深技术是声纳测深技术的一种改进方法。
该技术利用多个声波发射器和接收器,并通过计算声波波束的散射点来推断海底地形。
相比传统的单波束测深技术,多波束测深技术能够提供更加精确和详细的海底地形信息。
多波束测深技术的应用领域广泛,包括海洋测绘、海底管道敷设和海底地质研究等。
然而,在复杂的海底地形条件下,多波束测深技术的应用可能存在一定的局限性。
3.定位技术准确的位置信息对于海底地形测量也是至关重要的。
全球定位系统(GPS)和LORAN(低频无线导航系统)是两种常用的海底定位技术。
GPS通过卫星定位技术精确测量探测器的位置,从而提供准确的海底地形测量数据。
而LORAN则利用地面和海底基站之间的时间延迟来确定探测器的位置。
这些定位技术可以与声纳测深技术结合使用,以提供更加准确和可靠的海底地形数据。
4.激光扫描技术激光扫描技术是一种近年来得到广泛应用的海底地形测量技术。
这种技术利用激光束测量海底地形的高程信息。
激光扫描技术具有高精度、高分辨率和高效率的特点,可以获取精确的海底地形数据。
通过激光扫描技术,可以获取海底地形的地形线图和三维模型,为海洋研究和工程提供重要参考。
然而,激光扫描技术在应用中需要考虑光线在海水中的传播和散射问题,因此在复杂的海底环境中可能存在一定的挑战。
如何进行海洋测绘及海底地形图的制作

如何进行海洋测绘及海底地形图的制作海洋测绘及海底地形图的制作是一项复杂而重要的任务。
海洋覆盖了地球表面的大部分,但由于其深远和未知的性质,海底地形一直是一个令人着迷的领域。
本文将探讨海洋测绘的基本原理、技术和海底地形图的制作过程。
一、测量技术和设备海洋测绘的基本原理是通过测量和记录水深来确定海底地形。
为了实现这一目标,测绘人员使用了各种技术和设备,如声纳、卫星定位系统(GPS)和多波束测深仪。
声纳是测绘海底地形的最主要工具之一。
它使用声波在水中传播,并依据声波的反射来确定水深。
声纳设备通常安装在船舶上,通过发射声波信号并记录其反射时间来测量水深。
这种测量方法不仅可以获得海底地形的数据,还可以检测水下物体或障碍物。
卫星定位系统,特别是全球卫星定位系统(如GPS),在海洋测绘中也起着至关重要的作用。
通过卫星定位系统,测绘人员可以精确地确定船只的位置和航向,以及控制测量仪器的定位。
这对于海底地形图的准确制作至关重要。
二、海底地形的测量方法海洋测绘人员使用多种方法来测量海底地形,以便制作出准确的地形图。
这些方法包括单线测量、多点测量和多波束测量。
单线测量是最基本的海洋测绘方法之一。
它使用单根线缆或测深仪直接测量并记录水深。
这种方法适用于对大面积海底进行快速而粗略的测量。
多点测量是一种相对较准确的测量方法。
通过在事先确定好的位置进行多次测量,并求取平均值,以得到较精确的水深数据。
这种方法的优势在于测量的准确性,但测量范围相对较小。
多波束测量是一种较为高级的测量方法,它使用多个声纳传感器同时进行测量,并获得更多的数据。
通过对多个声波的反射进行分析,可以得到更详细和准确的海底地形图。
这种方法的优势在于可以获得高分辨率的地形数据,但设备和技术要求相对较高。
三、海底地形图的制作过程制作海底地形图的过程通常包括测量、数据处理和图像生成。
首先,测绘人员需要进行详细的海底测量,并收集大量的水深数据。
这些数据可能来自于不同的测量方法和设备。
测深仪与GPS组合在水下地形测量中的应用

852020.12|3水下地形测量3.1准备工作水下测量前,对基准站、流动站仪器进行初始化,得到固定解后开始观测。
以测回间平面坐标误差小于40m m 、大地高差小于40m m 为标准,取3次测量均值作为最终观测结果。
根据《水运工程测量规范》对测深定位点误差限值、深度误差限制进行校对(如表1所示)。
校正G P S 主机及测深仪后,将测区坐标系统转换参数输入测深仪及G P S 接收机内。
图2 测深仪与GPS天线安装位置示意图测深仪换能器保持同一轴线,R T K接收机与测深仪数据按等时间间差调整测量船航向。
由于本工程部分区域存在礁石,导致水下地方法,并及时输入水深文件中修正,确保水下测量数据准确性、业地形图软件中进行建模,剔除异常测点数据后生成水下地形图1m m范围内水深点深度比互差应小于0.4m,为校核、验证测深查线,共计检查266点,发现有4点差值超过粗差,粗差率为1.5%要求。
制:①将测深线文件导入测深仪内,及时调整测量船航向,确保持轴线统一;③船体横摇、纵倾时,对换能器瞬时高程进行多,选择风力小于4级,测量船行驶速度小于0.9m/s,浪高大于0.4m[1]何广源,吴迪军,李剑坤.GPS无验潮多波束水下地形测量技术的分析与应用[J].地理空间信息,2013(02);[2]杨玉光.关于水下地形测量中GPS-RTK技术的应用探讨[J].江西测绘,2013(03);[3]李峰.浅析水下地形测量技术[J].中国新技术新产品,2015(24)。
作者简介周尚伟(1986-),男,福建福鼎人,大学本科,工程师,现主要从事工程变形监测和86|CHINA HOUSING FACILITIES。
GPS—RTK配合测深仪进行水下测量原理及步骤

GPS—RTK配合测深仪进行水下测量原理及步骤本文就RTK测绘技术配合回声测深仪进行水下地形测量的原理、工作方法、注意事项进行介绍。
标签:GPS-RTK 回声测深仪水下测量随着水利水电工程的大量建设,众多的大型水库、特大型河流、海洋的测量任务越来越多。
传统的河流水下地形测量是在岸边通视条件良好的图根控制点上架设全站仪,用全站仪观测船体的方位,通过计算船体的平面位置,再利用静水水面高程与船体的水深来求得测量点的水下高程。
这种测量方法显然是把平面位置测量和水深测量是分开进行的,测量精度、效率都不能得到很好的保障。
1测深仪种类测深仪就是测量水深的仪器或装置。
有声学、激光、压力、电磁式测深仪,以及纲缆等机械测深装置,较常用的是回声测深仪,利用声波反射的信息测量水深的仪器。
其中有一类超声波测深儀,所使用的声波频率在2万赫以上回声测深仪的问世,使海深测量技术发生了根本性的变革。
目前已有升沉补偿测深仪、拖曳式测深仪、多波束测深仪等多种不同类型的测深仪器,这些都是由于海洋勘探的需要而发展起来的设备。
人们根据工作深度的不同,设计制造了大小不同的测深仪器。
小型测深仪的工作频率在100千赫兹左右,换能器尺寸较小,可在小艇上使用,用于测量几十米到几百米水深的海洋深度。
而大型测深仪的工作频率为数千赫兹左右,换能器尺寸较大,可测量深达10000米的世界海洋最深处的水深。
此外,还有一种双频测深仪。
所谓双频测深仪就是指能用高、低两种不同频率工作的测深仪器。
这种测深仪适用于测量沉积有稀泥的航道,它能用较低的工作频率探测较硬的真海底,或用较高的工作频率探测稀泥表面。
现在,回声测深仪的显示、记录方式也有多种不同类型。
近代测深仪除用放电或热敏纸记录器记录外,还有数字显示及存储,甚至可以和计算机结合起来而自动绘制海底地形图等多种不同方式。
2工作原理2.1回声探测设备是最早的一类水下声学仪器,这种设备得到了广泛地应用所有这样的设备都有一个共同的特点:它们都利用一组发射换能器在水下发射声波,使声波沿海水介质传播,直到碰到目标后再被反射回来,反射回来的声波被接收换能器接收。
GPS—RTK技术在桥梁工程水下地形测量中的应用

2 . 4 作 业 计 划
想要 得到更加完 整的数 据 , 就要借 助卫 星 手段和 天气 预 报来 对最佳观测 时段进 行选 择。卫 星分布 的几何 程度 越高 , 定位精度也就随之更高 。卫星的分布情 况可 以利用 相关 的软 件对观测数据进行查看 , 再根 据得到 的观测 结果 , 安排 出最 科 学合理的工作计划 。
项 目通常都使用 的是北 京 5 4坐 标 , 或者 是 当地 自己的坐标 , 这样一来 , 两者 之间就 会 出现坐标 转换 问题 。静 态 G P S测量 过程 中 , 坐标转换通常是在后 面的处理环 节 中进行 , 但是 R T K 测量大部分都是 实时 测量 , 必须 在几 小时 内就把 当地 的坐 标
3 . 2 确 定 转换 参数
测 出来 , 转换参 数的精度 和正确 性都 可能 会给 R T K测量精 度
造成很大的影 响。桥 梁工 程水 下地形 测量 中, 很 多作 业 区域 都在较小 的面积里进行 , 坐标 或者 3 个 以上 的控制点 , 要具有 WG S 一8 4地心 坐标 , 也
技 术 与 市 场
2 0 1 3 年第 2 0 卷第 5期
技 术 研 发
G P S—R T K技 术 在 桥 梁 工 程 水 下 地 形 测 量 中的 应 用
姚 爽, 周舂梅
( 长春 市 市政 工程 设计研 究院 , 吉林 长春
摘
1 3 0 0 3 3 )
要: 阐述 了G P S —R T K技 术的工作原理以及一 系列的技术要点。通过 实例进行说明 , G P S —R T K测深技术 可以有效
站电台互 相吻合 的电台频 率 , 再 观察 电 台接 收指示 灯是 否点
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仪器参数设置 三 、 测量之前应对仪器进行 相 关 参 数 设 置 , G P S除了参考站和流动站
还要确保 流 动 站 与 P 并 的一般设置外 , D A 通 信 的 端 口 处 于 打 开 状 态, 。 测深仪需输人吃水深度 、 设置历元输出速率 , 一般为 0. 声速 以 及 选 1 S 而声波在水中的传播 择合适的量程档位等 。 吃 水 深 度 可 以 直 接 量 取 , 速度 , 随海水的温度 、 盐度 和 水 中 压 强 而 变 化。 在 海 洋 环 境 中, 这些物 / , 声速也越大 。 常温时海 水 中 的 声 速 的 典 型 值 为 1 淡 理量越大 , 5 0 0 m s / 。所 以 在 使 用 回 声 测 深 仪 之 前, 水中的声速为 1 应根据当时水 4 5 0 m s 域的物理特征对仪器声速值加以校正 。 在P 不同的数据 处 理 软 件 参 数 设 置 也 不 尽 相 同 , 但大同小 D A 中, 、 异 。 以笔者所用的 c 首先设置正确的 G 测深 b G P S S HC E 软件为 例 , P S 仪类型及二者与 P 设 置 包 括 波 特 率、 字节长度等在内 D A 的通 信 端 口 , 的通信参数 , 其 次 选 择 正 确 的 参 考 椭 球、 坐 标 系 等, 最后还有水面至 数据的记录间距等 。 一 般 而 言 , G P S 天线距离 、 1: 2 0 0比例的水下地形 测量中 , 数据记录间距 2 其他比例地形测量可以 适 当 加 大 , m 就能满足 , 但笔者建议依旧选择 2 因为地形点 越 密 集 形 成 的 等 深 线 就 越 能 真 实 m, 地反映地形状况 , 在形成等深线之后 再 按 照 一 定 的 密 度 过 滤 数 据 即 可 。 这样既可以绘制更加接 近 真 实 状 况 的 等 深 线 , 又能避免过分密集的数 据点 。
摘 要】 随着我国 G 水下测量技术也随之取得了相应的进步 , 而且已趋于成熟 , 基本上定型于 “ 含数据 P S 技术的不断快速发展 , G P S+ 计算机 ( 【 处理软件 ) 的测量模式 , 本文就其基本原理 、 仪器设备及工程实践中的注意事项做一简单阐述 , 并结合工程实例说明了 该 模 式 在 实 际 应 用 + 测深仪 ” 中的可靠性 。 【 关键词 】 G P S 技术 水下地形测量
力划的木船在航行过程中 , 尤 其 是 在 有 风、 有 水 流 的 情 况 下, 船体摇晃 甚至测深仪都无法 收 到 反 射 回 来 的 信 号 , 而 不 能 测 出 数 据, 因此 剧烈 , 测量误差太大 , 成果不 可 靠 。 而 海 上 测 量 , 由 于 波 浪 较 大, 一般的船只 不能平稳航行 , 最好选用专业的测量 船 , 而且船载仪器可以实时记录船 体不同方向的倾斜角度 , 故即使风浪 较 大 船 体 有 适 当 摇 晃 时 , 也能通过 船体倾斜改正来得到可靠的数据 。
水下地形测量基本原理 一 、 1. G P S 定位技 术 。G P S即全球定位系统( G l o b a l P o s i t i o n i n S s - g y
, 基本原理是卫星不问断地发送自身的 星 历 参 数 和 时 间 信 息 , 用户 t e m) 利 用 测 距 后 方 交 会 原 理, 计算出接收机的三维坐 接收 到 这 些 信 息 后, 标、 运动速度和 时 间 等 信 息 , 从 而 进 行 起 到 定 位 和 导 航 的 作 用。 目 前 为了得到更 高 的 定 位 精 度 , 通常采 G P S 系统提供的定位精度优于 1 0 m, 将1台 G 根据 用差分 G P S 技术 : P S接 收 机 安 置 在 基 准 站 上 进 行 观 测, 基准站 已 知 精 密 坐 标 , 计算出基准站到卫星的距离改正数, 并由基准站 实时将这一数据发送出去 。 用户 接 收 机 在 进 行 G 也接 P S观 测 的 同 时, 收到基 准 站 发 出 的 改 正 数 , 并对其定位结果进行改正, 从而提高定位精 伪距差分和载波相位差分 , 后者的定 位 度 。 差分 G P S 主要分为 2 大类 : , 精度较高 ( 可达 厘 米 级) 通 常 用 于 高 精 度 的 测 量 工 程 和 研 究 中 。G P S 卫星发射 2 种频率的载波信号 , 即频率为 1 5 7 5. 4 2MH z的 L 1载波和频 率为 1 这 2个载波上调制有测距码、 伪随机噪 2 2 7. 6 0 HM z的 L 2载波, 声码 、 导航信息等 。G P S 接收机按接受的载波 频 率 可 分 为 单 频 和 双 频 , 单频接收机只能接收 L 双频接收机可以同时接收 L 1 载波信号 , 1、 L 2载 波信号 。 利用双频对电离 层 延 迟 的 不 一 样 , 后者可以消除电离层对电 磁波信号延迟的影响 , 而且 通 过 在 2 个 频 率 上 观 测 可 以 加 速 整 周 模 糊 度的解算 。 测深仪工作原理 。 测深仪 是 一 种 单 波 束 测 深 设 备 , 工作原理是利 2 . 用换能器在水中发出声波 , 当声波遇到障碍物而反射回换能器时 , 根据声 波往返的时间和所测水域中声波 传 播 的 速 度 , 就可以求得障碍物与换能 可 分 为 单 频 和 双 频。 单 频 测 器之间的距离 。 按照使用声 波 频 率 的 个 数 , 深仪仅用于一般的水深测量 , 双频 测 深 仪 可 以 同 时 测 量 淤 泥 表 面 深 度 和 从而获得淤泥厚度 , 故后者还可以用于淤泥土方计算 。 积岩深度 , 3. G P S R T K 技术在水下地 形 测 量 中 的 应 用 。 所 谓 水 下 地 形 测 量 , 就是利用测量仪器来确定水下地形点的三维坐标的过程 。 在 “ G P S+ 计 含 数 据 处 理 软 件) 的 测 量 模 式 中, 通过 G 算机 ( + 数 字 测 深 仪” P S的 , 即 实 时 载 波 相 位 差 分 技 术, 是实时处 R T K 功能 ( R e a l T i m e K i n e m a t i c 理两个测点载波相位观 测 量 的 差 分 方 法 ) 获得水面点的平面坐标及高 通过测深仪获得该点处的水深, 最终解算出与该点垂直对应的水下 程, 地形点的三维坐标 。
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浅析水下地形测量的原理与 G P S 测量技术
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