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摘要：从海洋测绘的工作特点来看，定位和测深是海洋测绘的两大主题，两者共同构建海洋空间的三围坐标，是一切海洋工程的基础。目前水深测量主要有验潮和无验潮两种作业模式。无验潮测深技术无需进行水位观测，而且能有效地消除动态吃水及波浪等因素影响，节约了作业成本并大大提高了作业效率，越来越被广泛应用。而无验潮测深技术通过高精度GPS测高方法测量测潮站深度基准面或附近水准点的地球高度，并利用GPS差分定位技术测量测点的瞬时天线高度。得到测点深度参考面高度，进而得到测点水深值。本文介绍了水深测量的基本原理和非试验测潮技术，以及影响水深测量精度的误差分析。通过GPS-RTK无潮测深技术的工程应用，验证了该方法的可靠性和通用性。
关键词：海洋测深；无验潮测深技术
1无验潮测深工作原理
无验潮测深技术与RTK测深仪结合使用。RTK通过载波相位差技术实时动态获取三维坐标(X, Y, H)，精度可达厘米级。RTK除了具有较高的定位精度外，还能有效保证大比例尺测绘的精度。另一个优点是所测三维坐标(高程)的精度也可以达到厘米级，精度完全可以满足水深测量的要求。RTK定位相位中心标高h为深度基准面标高，为在已知标高控制点进行对比试验得到的转换参数所转换的标高。测深仪通过传感器探头加载脉冲声信号，测量换能器到水底的深度，通过简单的数学运算得到测量点的底标高。RTK无验潮测深技术工作原理如图1所示。RTK天线直接安装在测深器的杆顶，使天线中心与换能器杆在同一垂直线上。垂直距离的中心RTK天线底部的测深仪换能器是h1,和底部的测深仪换能器垂直距离底部的水是测量水深h2,那么P点的高程是H = H - (h1 + h2)。
2.2 运动载体对测深的影响
由于测量船和水体都是相对运动的物体，所以分析运动载体对测深的影响可以理解为测量船的大小和船的速度两个方面。在水域进行测量时，需要考虑测量区内有特殊的测量区域，如钓鱼区、沙坑、航道等。如果容器吃水过大，在浅水中测量将无法进行，可能会对传感器造成损坏。船体过长，会影响船舶的运动灵活性，难以按照既定的航路进行数据采集;如果遇到围篱区、滩涂浅水(湖滨、湖岛边缘等)，测量船的转弯方向和转弯角度受到较大影响，严重影响测量工作。
船舶在不同航速下的吃水效果是不同的。如果不在多条测深线上保持测速，测深线上就会产生一定的缺陷。定位精度直接影响测深效果，即使测深精度较高，如果定位精度较低，也会直接影响测深位置的准确值。因此，在水下地形测量工作中，应保持速度恒定，定位力矩与测深力矩近似同步，以保证湖泊水下地形测量结果的有效性。
2.3 高程异常等综合因素的影响
RTK技术于高程测量之中的精度重要视乎仪器本身的精度与高程非常的精度。仪器本身的精度是已经知的，地球高程非常插值的精度对于RTK测高程有关键影响。大地异常差值的精度于陆地与海洋之中比较不易控制，但是RTK是用作不予试验的海洋探测。因为海洋是对外开放的，测量区控制网络绝不能遮蔽整个测量区。透过陆基控制点展开高程异常差值可以展开外推。离岸距离愈遥远，结果的不确定性愈小。在海洋测量之中，通常使用临时潮汐站来克服这一问题:透过自动测潮仪展开水位观测，完工水位计的高程，除此之外透过RTK收集临时潮汐站。取各潮汐站RTK高程改正数，展开高程差值测量，获得水位。
2.4 测深延迟效应的影响
该问题是测深机的定位时间和测深时间绝不传输引发测点水深值位移的问题，是一个系统误差。非同步有两个方面:一是软件传送到RTK接收机的定位时间和传送到测深仪的测深标志时间绝不传输;另一个原因是音响本身收到的声波领先在世界标准。有所不同测深仪引发测深点位移的深度有所不同。于具体工作之中，RTK与声波数据取样的延时时间由于仪器与软件的有所不同因而有所不同。两者之间的时间少有时候作为0.5s，误差会少于2~3m。线段测量点的水平相对误差效应作为2m，绝不能符合画1:1000以及超过的大型地图的要求。目前，测量导航软件具备即时校准功能，但是用户必需于测定后展开适当的测试，以此看到两者于一定速度之下的时间关系，并且于之后的测量操作之中尽可能维持测量速度与测量。船舶的航速是那样的，进而使这部分误差的影响降到最高。
2.5 其他因素的影响
在运行过程之中，测量船按照规定的航路行走。如果测区风向平行时，船体会爆发有所不同程度的倾斜。换能器的脉冲信号绝不能间接抵达水底，使测深误差减小，常常造成试验深度愈来愈浅，水深愈来愈深。船体具备有所不同程度的摇摆，重要展现于两个方面:横摇与纵摇。对于测深数据精度的影响重要反映于导向与测深两个方面，但是误差对于平面位置的影响是相近的，因此仅研究了滚动过程之中的最为小误差状态。
3案例探讨
项目测量面积总共为480km3。调查区四周地下资源十分多样，油井原产亦十分多样。借以确认非试验测潮技术与否局限在本工程，于起测定后，于邻近土地之上挑选三个控制点展开高程侦测。试验仪器作为泰勒斯6502RTK。其中一个控制点设立了RTK基站，基站周边相当比较阔，没信号障碍物。如果基站竣工之后，于另外两个控制点展开高程测量。第一个控制点(G1)和第二个控制点(G2)的距离作为11.3 km，第三个控制点(G3)的距离作为10.6 km。高程测量结果的差异作为39 cm与28 cm。测量结果和仪器标准有比较小差异。这一结果亦证实了使用RTK技术时，工程会受高程非常的干扰，所以于测定后应依据影响因素调整测量区域的参数。
调查开始前，把在海域四周设立临时潮汐站，依次距海域5公里、10公里、15公里、20公里。使用自动测潮仪展开水位观测，准备工作完工之后可起测定。于测量过程之中，每个临时验潮站的水位应于同一时间段之内获得，获得RTK高程修正数，再次透过高程插值测量获得。项目于完工上述作业之后，把测量结果和传统测潮结果展开对比，看到了符合测深精度的标准。本文所述测量方法的最为关键步骤是掌控海域高程转化的精度。相关内容可单一讲解，不必说明，不必考量这个过程导致的误差。
结束语
RTK无验潮测浅技术术已经渐渐获得应用，但是借以取得精确的水深测量结果，需考量多种因素的影响。只有精确掌控各影响因素的准确性，才能确保最终结果的质量。本文研究了海洋测深工作中无验潮测深技术及其影响因素，提出了相关切实可行的控制方法。通过相关对策与方法，防止各种误差因素的影响，提升工作质量与工作效率。
参考文献：
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[3] 卢军民,安延云,张东明,黄勇清.无验潮测深技术中影响水深测量精度的几个问题探讨[J].水运工程,2010(05):47-51.
论文作者:张玉伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/8/26
标签：测量论文; 高程论文; 精度论文; 水深论文; 误差论文; 技术论文; 海洋论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;