JSCORS在滆湖水下地形测量中的应用

卞英春

摘要 应用JSCORS系统结合数字化测深仪进行无验潮水下地形测量，及相对传统RTK水下地形测量作业方法其所具备的优点进行分析。

关键词 JSCORS；水下地形测量；数字化测深仪；导航

引言

高精度实时动态定位是目前GNSS定位技术研究的热点。高精度实时差分定位又是高精度动态定位的主要手段之一。常规RTK是一种基于单参考站、高精度載波相位观测值的实时动态差分定位技术。但其作业成本大，至少需两台GPS接收机构成基准站加流动站作业模式；流动站作业半径较小，随着流动站距基准站的距离加大，会导致用户较难获得高精度的固定解；操作较为繁琐。随着生产单位对定位精度和作业效率要求的不断提高，网络RTK这一集成GNSS数据处理、计算机网络、通讯技术等的实时动态定位新技术应运而生，并得到广泛的应用。

JSCORS系统概况

江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统（Jiangsu Continuously Operating Reference Stations，JSCORS）项目是江苏省测绘局"十一五"计划的重点项目，由江苏省测绘局和江苏省气象局共同投资建设。江苏省测绘工程院负责项目的组织实施，武汉大学提供技术支持和监理服务，徕卡公司负责相关软硬件技术服务。项目于2006年7月正式启动，2006年12月建成并投入运行。

JSCORS通过在全省及周边范围内建设或共享若干个GNSS连续运行参考站，在江苏省内建立一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）综合信息服务网，把GNSS这一高新技术综合应用于大地测量、工程测量、气象监测、地震监测、地面沉降监测、精确导航等领域。同时兼顾社会公共定位服务，以满足日益增长的城市综合管理与城市化建设的需求。它是卫星导航定位技术、测绘学、气象学、地理信息系统、计算机技术与现代通讯技术等的有机结合。

JSCORS是全国第一个覆盖全省区域的省级网，通过在全省范围内建设的62个连续运行参考站，建立一个高精度、高效率、高覆盖率的全球导航卫星系统综合信息服务网。通过相关测试，该系统快速或实时定位内符合精度水平方向优于3cm，垂直方向优于5cm；系统日可用性可以到99．79%；系统运行稳定，网内精度分布均匀，初始化时间普遍小于10秒；在动态（时速80KM/H）情况下，流动站设备能够完成初始化获得固定解，且在闪断之后，还能够自动完成初始化。

JSCORS系统在滆湖水下地形测量中的应用

项目概况与测量技术方案设计

滆湖地处长江三角洲西缘，居武进与宜兴两市（区）之间，为江苏省第六大湖泊。沿湖河港纵横，水网众多。滆湖地区地势平坦，西高南低，略呈倾斜，湖水流向基本是西北进，东南出。湖面形态犹如一长茄形，南北长约23公里，最大宽度为9．5公里，平均宽度为7．2公里。滆湖湖岸形态比较圆滑整齐，湖盆呈一浅碟形，湖底十分平坦。此次测量任务为滆湖大堤堤内约179．5平方公里的水域，处于JSCORS系统的覆盖范围内，由于任务紧，面积广，湖内风浪较大，若采用传统的基站加流动站模式进行RTK定位、数字化测深仪测深、水位改正方法施测，不但精度难以满足要求，而且需架设多次基站，浪费时间和人力、物力，使工作效率大打折扣。面对困难，考虑应用JSCORS网络RTK系统代替传统的基站加流动站RTK系统模式，应用南方自由行软件进行导航，利用JSCORS的水平精度≤5cm、垂直精度≤10cm这一技术指标，结合数字测深仪，通过笔记本电脑扩展双串口与GPS、测深仪连接通讯接收实时数据。解决了风浪、船行动态吃水对测量精度的影响，大大提高作业效率。经过实际操作证明，测量的成果精度完全符合国家规范的要求。

外业测量及精度保证

本次作业应用JSCORS系统网络RTK技术，在固定解状态下对环湖８个已知国家点进行连续观测，生成坐标转换参数，导入南方自由行软件内；作业时将GPS天线置于测深仪换能器同一铅垂线上，量取天线相位中心至换能器底部的垂直距离作为天线高输入，通过导航软件设置信号延迟时间，使得点位坐标与水深值严格对应；利用事先设计好的测线进行平面导航，在固定解状态下采集测量点位的三维坐标与水深，测量点位的H值即为换能器底部高程，减去与之对应水深数据，即可得到所测点的水底高程。

正式进行水下作业前对环湖布设的四等水准点及一级导线点进行了平面和高程的抽测，以验证坐标转换参数的准确性。经检测，各抽测点的观测平面误差≤5cm，高程≤10cm，说明用该方案测量的成果稳定性可靠，完全符合《工程测量规范》中水域地形测量的误差规定。

优点分析

风浪影响

传统RTK水下地形测量采用GPS定位、测深仪测深，观测水位高程减去测量水深来获得测量点的三维坐标。但在风浪较大状态下，船体会随波浪做上下浮动，水位观测值无法代表瞬时水位，影响测量精度，如图一所示。而直接采用JSCORS系统高精度的GPS三维坐标中的H值减去观测水深的方法获得测量点位高程则不受风浪影响。

图一

动态吃水误差

船在前进过程中随着速度的快慢会产生吃水深浅的变化，采用水位改正的老方法必须考虑这一误差来源，但在操作中又很难确定具体改正值。而用JSCORS系统GPS三维坐标观测值则无需考虑这一因素影响。

效率性与准确性

传统RTK水下地形测量采用1+1模式，作业面积较大时需架设多次基准站，且随着流动站作业距离加大，会造成初始化时间变长较难获得固定解，且定位精度衰减；采用JSCORS系统则不受距离限制，且网内精度均匀，只要是坐标转换参数做的合理，精度完全符合规范要求，提高了效率，使水下地形测量成为“一个人”的工作。

结束语

JSCORS系统的建立，凭借其出色的技术指标，为大面积水域水下地形测量提供了方便，提高了测量精度，减少了相关误差源的影响，极大节约了测量单位的人力、物力和财力，提高了工作效率。

参考文献

徐绍铨等.GPS测量原理及应用.武汉测绘科技大学出版社，1998

梁开龙.水下地形测量.测绘出版社，1995

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。