利用RTK进行无验潮模式水深测量方法的探讨
2014-11-11王景平
王景平
摘 要：探讨利用RTK（Real-time kinematic实时差分定位）进行水深测量实现无验潮模式的方法，并与常规的有验潮的方法进行了比对，得出了有益的结论。
关键词：RTK 水深测量 原理
中图分类号：P282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0054-01
常规的水深测量需要进行验潮，以便在测量的水深值中加入水位改正。这在测量区域较小、海况理想的情况下，可以得到满意的结果。但在测量区域较大、潮差风浪等因素比较复杂的情况下，不但验潮工作量大，而且水位改正的精度往往并不理想，直接影响了水深成果的质量。
利用RTK进行水深测量，可以实现无验潮模式，即不用专门验潮，在测量过程中直接测得了水位改正值。同时，利用RTK还可以测定测量中船的姿态，即可以进行船姿改正以及减少风浪对水深测量的影响，从而提高了水深测量成果的精度。在风浪、潮差较大的区域测量作业时，RTK的作业优势尤为明显。
1 RTK水深测量的原理
为地面上任意一点的正常高h与大地高H和高程异常ζ之间存在如下关系：
h=H-ζ （1）
由式（1）变换可得到RTK测量技术获得流动站点正常高的数学关系式为：
hb=ha+（Hb-Ha）-（ζb-ζa） （2）
式（2）中ha、hb分别为基站（已知点）和流动站的正常高；Ha、Hb分别为基站和流动站的大地高；ζa、ζb分别为基站和流动站的高程异常，它通过测区范围内建立的高程异常拟合模型换算得到，一般可采用平面（三参数）或二次曲面（六参数）拟合方法。
从图1可以看出，依式（2）计算出hb只是水面正常高，要得到水下地形点的正常高可按以下关系式计算：
hs=hb-HT1-HT2 （3）
式（3）中hs、hb分别是水下地形点的正常高及其对应的水面正常高；HT1、HT2分别是测深仪的吃水深度和测量的水深。
2 测量实施
在某新港扩建工程旅游休闲区项目水深测量任务中，针对利用RTK实时测量替代人工或自动验潮进行了实地水深测量比对，分别用常规验潮和PTK实时测量（无验潮）对同一区域进行了两次水深测量。
在测线的布设上，根据当地的水流方向和风向等因素来考虑，采用东西向布设主测线，测线间距为10 m。检查线测量方向为垂直主测线布设方向，测线间距为50 m。
在水深测量时将RTK移动站架设于换能器正上方，这样消除了定位点与测深点之间的偏差，然后将RTK移动站与基准站进行实时差分动态定位。
测量中，外业技术员同时注意测深仪工作是否正常，测深系统水深卷上的回波信号是否清晰，吃水线是否漂移，保证测深系统在稳定的情况下测量水深。另外在测量过程中及测量完毕后均对测深系统进行了检测，其比对误差小于0.1 m，满足规范规定的精度要求。
外业测量结束后，均对定位数据文件进行仔细检查，使其定位点数与测深卷上的打标点数保持一致，所有数据归化到统一坐标系中，内业按成熟的水深测量软件输出水深值出图。
为了验证本项目研究的可靠性，我们在利用RTK进行无验潮模式水深测量的同时，还按常规的有验潮站的模式进行了同一地区的水深测量。设置了一个验潮站进行水位控制，验潮站设在新港码头，标高为5 m（当地理论深度基准面起算）。人工验潮每10 min观测一次，与测量时间同步。验潮资料的记载按验潮手簿中“验潮及其手簿填写规则”执行。本测量区域采用单站验潮水位改正的方法进行。需要强调的是，这次常规水深测量方法是在海况非常理想的情况下进行的。
3 成果比对
为了保证水深成果的质量，我们对两种方法的结果进行了有益的比对。其比对的结果是：
（1）比对重合的水深点数：6349个。
（2）互差小于20 cm的水深点数：5663个占89.2%。
（3）互差小于30 cm的水深点数：6349个占100%。
（4）平均差值：6 cm。
全部比对点互差值按规范规定均未超限，符合较好。
4 结论
（1）利用RTK与数字测深仪同步观测， 解决近海水下地形测量时水位同步采集，实现RTK无验潮测量，其测量结果精度是可靠的。
（2）利用RTK与数字测深仪同步观测，还可以进行船的姿态改正以及减少风浪对水下地形测量的影响，进一步提高测量成果的质量。本次因其他原因没能专门进行船姿测量，很遗憾。在风浪、潮差较大的区域测量作业，RTK将显现出巨大的作业优势。
（3）利用RTK姿态测量数据能够在动态环境下，获得cm级甚至mm级的水平定位精度和cm级的高程定位精度。
参考文献
[1] 梁开龙.水下地形测量[M].北京：测绘出版社，1995.
[2] 《水运工程测量规范》JTS131-2012[S].endprint
摘 要：探讨利用RTK（Real-time kinematic实时差分定位）进行水深测量实现无验潮模式的方法，并与常规的有验潮的方法进行了比对，得出了有益的结论。
关键词：RTK 水深测量 原理
中图分类号：P282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0054-01
常规的水深测量需要进行验潮，以便在测量的水深值中加入水位改正。这在测量区域较小、海况理想的情况下，可以得到满意的结果。但在测量区域较大、潮差风浪等因素比较复杂的情况下，不但验潮工作量大，而且水位改正的精度往往并不理想，直接影响了水深成果的质量。
利用RTK进行水深测量，可以实现无验潮模式，即不用专门验潮，在测量过程中直接测得了水位改正值。同时，利用RTK还可以测定测量中船的姿态，即可以进行船姿改正以及减少风浪对水深测量的影响，从而提高了水深测量成果的精度。在风浪、潮差较大的区域测量作业时，RTK的作业优势尤为明显。
1 RTK水深测量的原理
为地面上任意一点的正常高h与大地高H和高程异常ζ之间存在如下关系：
h=H-ζ （1）
由式（1）变换可得到RTK测量技术获得流动站点正常高的数学关系式为：
hb=ha+（Hb-Ha）-（ζb-ζa） （2）
式（2）中ha、hb分别为基站（已知点）和流动站的正常高；Ha、Hb分别为基站和流动站的大地高；ζa、ζb分别为基站和流动站的高程异常，它通过测区范围内建立的高程异常拟合模型换算得到，一般可采用平面（三参数）或二次曲面（六参数）拟合方法。
从图1可以看出，依式（2）计算出hb只是水面正常高，要得到水下地形点的正常高可按以下关系式计算：
hs=hb-HT1-HT2 （3）
式（3）中hs、hb分别是水下地形点的正常高及其对应的水面正常高；HT1、HT2分别是测深仪的吃水深度和测量的水深。
2 测量实施
在某新港扩建工程旅游休闲区项目水深测量任务中，针对利用RTK实时测量替代人工或自动验潮进行了实地水深测量比对，分别用常规验潮和PTK实时测量（无验潮）对同一区域进行了两次水深测量。
在测线的布设上，根据当地的水流方向和风向等因素来考虑，采用东西向布设主测线，测线间距为10 m。检查线测量方向为垂直主测线布设方向，测线间距为50 m。
在水深测量时将RTK移动站架设于换能器正上方，这样消除了定位点与测深点之间的偏差，然后将RTK移动站与基准站进行实时差分动态定位。
测量中，外业技术员同时注意测深仪工作是否正常，测深系统水深卷上的回波信号是否清晰，吃水线是否漂移，保证测深系统在稳定的情况下测量水深。另外在测量过程中及测量完毕后均对测深系统进行了检测，其比对误差小于0.1 m，满足规范规定的精度要求。
外业测量结束后，均对定位数据文件进行仔细检查，使其定位点数与测深卷上的打标点数保持一致，所有数据归化到统一坐标系中，内业按成熟的水深测量软件输出水深值出图。
为了验证本项目研究的可靠性，我们在利用RTK进行无验潮模式水深测量的同时，还按常规的有验潮站的模式进行了同一地区的水深测量。设置了一个验潮站进行水位控制，验潮站设在新港码头，标高为5 m（当地理论深度基准面起算）。人工验潮每10 min观测一次，与测量时间同步。验潮资料的记载按验潮手簿中“验潮及其手簿填写规则”执行。本测量区域采用单站验潮水位改正的方法进行。需要强调的是，这次常规水深测量方法是在海况非常理想的情况下进行的。
3 成果比对
为了保证水深成果的质量，我们对两种方法的结果进行了有益的比对。其比对的结果是：
（1）比对重合的水深点数：6349个。
（2）互差小于20 cm的水深点数：5663个占89.2%。
（3）互差小于30 cm的水深点数：6349个占100%。
（4）平均差值：6 cm。
全部比对点互差值按规范规定均未超限，符合较好。
4 结论
（1）利用RTK与数字测深仪同步观测， 解决近海水下地形测量时水位同步采集，实现RTK无验潮测量，其测量结果精度是可靠的。
（2）利用RTK与数字测深仪同步观测，还可以进行船的姿态改正以及减少风浪对水下地形测量的影响，进一步提高测量成果的质量。本次因其他原因没能专门进行船姿测量，很遗憾。在风浪、潮差较大的区域测量作业，RTK将显现出巨大的作业优势。
（3）利用RTK姿态测量数据能够在动态环境下，获得cm级甚至mm级的水平定位精度和cm级的高程定位精度。
参考文献
[1] 梁开龙.水下地形测量[M].北京：测绘出版社，1995.
[2] 《水运工程测量规范》JTS131-2012[S].endprint
摘 要：探讨利用RTK（Real-time kinematic实时差分定位）进行水深测量实现无验潮模式的方法，并与常规的有验潮的方法进行了比对，得出了有益的结论。
关键词：RTK 水深测量 原理
中图分类号：P282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0054-01
常规的水深测量需要进行验潮，以便在测量的水深值中加入水位改正。这在测量区域较小、海况理想的情况下，可以得到满意的结果。但在测量区域较大、潮差风浪等因素比较复杂的情况下，不但验潮工作量大，而且水位改正的精度往往并不理想，直接影响了水深成果的质量。
利用RTK进行水深测量，可以实现无验潮模式，即不用专门验潮，在测量过程中直接测得了水位改正值。同时，利用RTK还可以测定测量中船的姿态，即可以进行船姿改正以及减少风浪对水深测量的影响，从而提高了水深测量成果的精度。在风浪、潮差较大的区域测量作业时，RTK的作业优势尤为明显。
1 RTK水深测量的原理
为地面上任意一点的正常高h与大地高H和高程异常ζ之间存在如下关系：
h=H-ζ （1）
由式（1）变换可得到RTK测量技术获得流动站点正常高的数学关系式为：
hb=ha+（Hb-Ha）-（ζb-ζa） （2）
式（2）中ha、hb分别为基站（已知点）和流动站的正常高；Ha、Hb分别为基站和流动站的大地高；ζa、ζb分别为基站和流动站的高程异常，它通过测区范围内建立的高程异常拟合模型换算得到，一般可采用平面（三参数）或二次曲面（六参数）拟合方法。
从图1可以看出，依式（2）计算出hb只是水面正常高，要得到水下地形点的正常高可按以下关系式计算：
hs=hb-HT1-HT2 （3）
式（3）中hs、hb分别是水下地形点的正常高及其对应的水面正常高；HT1、HT2分别是测深仪的吃水深度和测量的水深。
2 测量实施
在某新港扩建工程旅游休闲区项目水深测量任务中，针对利用RTK实时测量替代人工或自动验潮进行了实地水深测量比对，分别用常规验潮和PTK实时测量（无验潮）对同一区域进行了两次水深测量。
在测线的布设上，根据当地的水流方向和风向等因素来考虑，采用东西向布设主测线，测线间距为10 m。检查线测量方向为垂直主测线布设方向，测线间距为50 m。
在水深测量时将RTK移动站架设于换能器正上方，这样消除了定位点与测深点之间的偏差，然后将RTK移动站与基准站进行实时差分动态定位。
测量中，外业技术员同时注意测深仪工作是否正常，测深系统水深卷上的回波信号是否清晰，吃水线是否漂移，保证测深系统在稳定的情况下测量水深。另外在测量过程中及测量完毕后均对测深系统进行了检测，其比对误差小于0.1 m，满足规范规定的精度要求。
外业测量结束后，均对定位数据文件进行仔细检查，使其定位点数与测深卷上的打标点数保持一致，所有数据归化到统一坐标系中，内业按成熟的水深测量软件输出水深值出图。
为了验证本项目研究的可靠性，我们在利用RTK进行无验潮模式水深测量的同时，还按常规的有验潮站的模式进行了同一地区的水深测量。设置了一个验潮站进行水位控制，验潮站设在新港码头，标高为5 m（当地理论深度基准面起算）。人工验潮每10 min观测一次，与测量时间同步。验潮资料的记载按验潮手簿中“验潮及其手簿填写规则”执行。本测量区域采用单站验潮水位改正的方法进行。需要强调的是，这次常规水深测量方法是在海况非常理想的情况下进行的。
3 成果比对
为了保证水深成果的质量，我们对两种方法的结果进行了有益的比对。其比对的结果是：
（1）比对重合的水深点数：6349个。
（2）互差小于20 cm的水深点数：5663个占89.2%。
（3）互差小于30 cm的水深点数：6349个占100%。
（4）平均差值：6 cm。
全部比对点互差值按规范规定均未超限，符合较好。
4 结论
（1）利用RTK与数字测深仪同步观测， 解决近海水下地形测量时水位同步采集，实现RTK无验潮测量，其测量结果精度是可靠的。
（2）利用RTK与数字测深仪同步观测，还可以进行船的姿态改正以及减少风浪对水下地形测量的影响，进一步提高测量成果的质量。本次因其他原因没能专门进行船姿测量，很遗憾。在风浪、潮差较大的区域测量作业，RTK将显现出巨大的作业优势。
（3）利用RTK姿态测量数据能够在动态环境下，获得cm级甚至mm级的水平定位精度和cm级的高程定位精度。
参考文献
[1] 梁开龙.水下地形测量[M].北京：测绘出版社，1995.
[2] 《水运工程测量规范》JTS131-2012[S].endprint
