摘要：本文介绍了在长江口外海域采用PPK技术，进行常规水位改正模式的验证，对将来在该区域的测绘工作具有一定的借鉴意义。
关键词：PPK技术；长江口外海域
The application of PPK technology in the measurement of the north branch of changjiang estuary
Huang jinfa
（Shanghai Xiangyang Survey &Design of Water Conservancy Co.，Ltd.Shanghai Chongming 202150）
Abstract：This paper introduces the validation of the conventional water level correction model using PPK technology in the waters outside the Yangtze Estuary，which has certain reference significance for the future surveying and mapping work in this area.
Keywords：PKK technology、Outer sea area of Yangtze river estuary
一、测区概况
长江口上起徐六泾，下迄口外50号灯标，全长约181.8km。河段平面呈扇形，为三级分汊、四口入海的河势格局，共有北支、北港、北槽、南槽四个入海通道。
北支是长江出海的一级汊道，西起崇明岛头，东至连兴港，全长约83km，流经上海市崇明县、江苏省海门市、启东市，河道平面形态弯曲，弯顶在大洪河至大新河之间，弯顶上下河道均较顺直，上口崇头断面河宽3.0km，下口连兴港断面河宽12.0km，河宽最窄处在青龙港断面，河宽仅2.1km。
近年来，北支河道实施了一系列的岸线调整过程，包括新村沙圈围工程、崇明北沿滩涂促淤圈围工程等，岸线更趋顺直，北支口处的江面有所变窄。
本次测量区域为长江北支口水域，由于有岸线段只占一部分，大部分在外海水域，给常规作业的布设验潮站带来困难。具体位置见下图一。
二、主要技术方案
1、首级控制
A.布设测区的GPS控制网；
B.高程采用四等水准接测；
C.求算测区范围内合理可靠的转换参数（七参数）；
2、平面定位
利用无线电指向标-全球定位系统（DGPS），使用信标机（亚米级），接收卫星无线电信号得到伪距，同时接收大戢山标准站发出的差分信号以求得各种因素造成误差所需改正值，精确定出测量船的位置。
3、水深测量
以无锡海鹰加科生产的HY-1600回声测深仪测得实时水深，加以潮位改正，得出所需的水底高程。
测量前进行动态吃水改正的测定，可采用GPS高程进行动态吃水改正的测定。
4、水深测量
测线的布设按图上0.8mm间距（1：25000）布设，测线方向根据测区潮汐大致东西向的情况，布设为南北向。
5、验潮站的设立
5.1、验潮站布设的密度应能控制全测区的潮汐变化。根据水下测量的需要，结合港口岸线情况，我们在作业区设立5个沿岸验潮站、在测区东侧边缘自设2个海上点点验潮站；以提高水深测量的精度。
5.2、GPS潮位测量：主要借助GPS实时高精度垂直解来获取，目前实现海上高精度GPS定位的主要技术有RTK、PPK、PPP。PPK不受无线电因素影响，作用距离最远达200km[1]。本次测区最远离岸约25km，所以选择PPK技术在该区域进行潮位验证。
PPK技术是一种与RTK相对应的定位技术，这是一种利用载波相位观测值进行事后处理的动态相对定位技术[2]。在参与求算参数的已知点上，利用同步观测的一台RTK基准站接收机和一台RTK流动接收机对卫星的载波相位观测量；事后进行坐标转换得到流动站的三维坐标。本次基准站和流动站的采样率均设置为5s。
三、主要业内处理
1、控制网的解算
本次项目共布设9个GPS点。以GPS点CM01作为控制起算，具体计算成果见图三：
2、高程控制
高程系统采用1985国家高程基准，以9个水准点为已知点，具体计算成果见图四。同时对测区各起算数据，根据相互之间的换算关系，统一至1985国家高程基准。
3、转换参数求定
根据测区的面积和控制网点的分布特点，高程转换模型采用七参数转换，七参数转换模型采用布尔沙模型。计算结果见下图五。
考虑到测区东部位于控制网的区域之外约20km，为了评估七参数转换模型在此测区的精度，我们在控制网点CM01上设置基准站，我们在控制网覆盖范围内5个已知点以及控制网覆盖以西25km范围的5个已知点上测定比较，结果见图六。测定结果符合相关规范要求。
4、PPK潮位计算
采用商业软件HTO计算的PPK结果示例图如图七。
5、海上定点验潮站起算高的推算
利用长期验潮站（连兴港长期验潮站、佘山长期验潮站15天以上的水位数据，采用同步法进行垂直基准传递，推算海上定点验潮站的与固定验潮站的同一基准的起算高程。
6、潮位改正
6.1、验潮站潮位改正
潮位改正方式分为单站分带水位改正、双站分带水位改正、三站（三角）分带水位改正、潮时差法水位改正。
测量时验潮站采用就近验潮原则。潮位改正方式根据测区的不同情况采用不同的改正方式，本次测量区域主要采用双站水位改正即在双站潮位控制范围内，验潮站的坐标位置垂直水流方向，再把测点垂直至验潮站连线上，进行线型内插潮位。如下图八、图九：
图八中a、b是水深点D在潮波传播路径（图中红线）上投影长度。如图所示关系，按下列公式计算D点的实时水位hD。
X1 = a ×（hB - hA）/（a + b）、 hD = hA + X1
6.2、PPK潮位改正
由于PPK采集的数据坐标与测深点位置的坐标一致，可认为采集的PPK水面高程即为测点处的潮位高。利用PPK水面高减去水深值，得到测点的高程值。
7、成果GIS渲染图
从渲染图可以看出，成果整体趋势比较顺滑，不同的作业船只之间、不同的时间之间测量成果无剪刀差等异常现象，表明成果中系统差、潮位的控制良好、跟实际情况较吻合。
8、不同水位改正结果的比较
由于两种验潮方式的位置不一致，因此无法单纯从对应时间上进行比较差异。本次采取的比较方式为取PPK水面高与验潮站的潮位分别进行水位改正，得到测点高程的差值比较，见图十一。
从图十可看出，测区大部分区域在10米以内，取水深中误差为±20CM为评判标准。从图十的一中可以看出，两种水位改正比较的差值：差值在10CM之内占44.2%，差值在1倍水深中误差以内的占89.4%。可以判断本次测量采用的水深数据的数据处理方式、验证了PPK测量方式的合理性、精度可信度都可信赖。
四、经验总结
从本次测量过程、验证分析结果，得出采用PPK潮位对成果精度影响有以下几个方面：
A、控制网布设是否合理：本次由于测区地理位置特殊，东北角方向无岛礁等可利用地形地貌进行控制、水位站的布设。可以看出测区有一块区域是在布设的控制网外侧。对PPK后处理成果精度有影响。
B、控制网起算数据是否准确：从目前长采用的作业手段来看，获取的平面数据的精度很容易满足规范要求。但高程精度的受各种因素影响。由于本次测区跨2省：1市、2岛、1岛礁。已知高程数据存在起算基准不一致，容易对控制网求算七参数的精度产生很大影响。
C、PPK天线高是否准确：由于PPK测量时天线是动态状态，最合适量取位置是天线至探头位置，否则PPK的水面高程受测深仪的动态吃水的影响。
D、若在实施过程中以上三点处理恰当、准确，在该区域采用PPK水面高可以更好替代常规验潮方式，解决测区验潮站点密度不够的问题，更好消减因长江口区潮汐的规律性差、变化大影响测量成果的精度因素。
参考文献：
[1]汪连贺 基于GPS PPK技术的远距离高精度验潮方法研究：海洋测绘 第34卷第4期，2014.7
[2]李征航，黄劲松．GPS测量与数据处理：武汉大学出版社，2013：168.
作者简介：黄金发，男，1976生，江西南城人，工程师，主要从事工程测量和海洋测绘等研究。
论文作者:黄金发
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：潮位论文; 高程论文; 测量论文; 水位论文; 水深论文; 精度论文; 基准论文; 《基层建设》2017年第24期论文;