GPS RTK测量技术在练江水下地形测量中的应用

2015-07-24彭秋萍

珠江水运 2015年11期

彭秋萍

摘要：本文介绍了GPS-RTK测量技术在水下地形测量的基本原理，并结合练江水下测量的实例，探讨GPS-RTK技术在水下测量中的实际应用，从控制网的布设，外业数据采集及精度分析的结果表明GPS-RTK技术可有效的提高水下测量工作效率和质量。

关键词：GPS-RTK 测深仪练江水下地形测量

1.工程概况

练江发源于普宁，流经潮阳、潮南，在海门水闸流入南海，全长约70公里，主要支流有14条，流域面积约1347平方公里。练江流域常住人口约430万，人口密度约为广东全省的6倍以上，承担着巨大的防洪压力。2013年“8·17”特大暴雨造成练江多处决堤漫堤，汕头市潮南区、普宁市多个乡镇发生严重的内涝。单纯汕头市潮南区就造成12人死亡，2人失踪，85.67万人受灾，直接经济损失55.16亿元。为全面了解练江水下地形的变化，给河道整治提供技术支撑，提高汕头市境内练江干支流沿岸堤围工程的防汛能力。受有关部门委托，现对练江干流及支流（汕头境内）进行全面勘查和测量，为河道的整治提供依据并提出合理化的建议。

2.GPS RTK水下地形测量工作原理

GPS RTK测量技术是以载波相位测量为根据的实时差分GPS实时动态测量定位系统。这技术通过差分法降低了载波相位测量改正后的残余误差、接收机钟差、卫星改正后的残余误差等因素的影响，测量精度达到厘米级。

水下地形测量包括定位和水深测量两部分，通过RTK测量技术可以实现实时定位的功能，测深仪可以实现水深的测量，两者的配合使用即可确定河底某一点的高程。无验潮模式下的河底高程公式如下：Gi=H-D-h-△a

式中：Gi为河底高程；H为GPS相位中心的高程（通过RTK直接确定）；D为测量水深；h为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距；△a为姿态引起的深度改正。

无验潮模式水下地形测量原理如图1.1所示。

3.测量实施

3.1工程任务

汕头市潮阳区、潮南区境内的练江干流河段总长约42km的水下岸上地形测量、干流81个断面测量及五条主要支流122个断面测量任务。

3.2测前准备

3.2.1布设GPS-E级控制网

首先在练江源头到河口及主要支流范围内布设GPS-E控制网，控制网尽量覆盖整个测区，按照E级GPS要求进行施测，结合潮南区水务局提供的已有控制点资料，根据GPS网形要求和工程要求选取43个点组成控制网，采用静态双频GPS进行观测。GPS-E平面控制网见图1。经过数据处理和基线解算，E级GPS网的最弱点点位中误差、最弱边相对中误差、边长相对中误差等各项精度指标均满足规范规定，平差后的点位精度见表1。GPS起算点均按照水准测量规范进行四等水准测量。

3.2.2求解转换参数

选取平差后的三个或三个以上具有WGS84和北京1954坐标系两套坐标系统的控制点，匹配、计算出一个带残差的转换参数。

3.3外业数据采集

3.3.1架设基准站及检查校核点

将GPS基准站架设在已知点上，对GPS进行相关的设置，输入已经解算好的参数，将流动站移至另一个已知点上，测量该点的坐标和高程，并与平差后的坐标和高程比较，差值符合规定要求后才开始作业，确保测深点定位的准确性。

3.3.2安置测深仪换能器及测深软件的设置

南方测绘SDE-28数字测深仪安装在机动船上，并将GPS的天线架设于测深仪正上方，组成测深系统。仪器连接好后，创建工程，输入基本信息、投影参数、转换参数等，各项设置确保无误后，根据设置好航线开始采集数据。在采集数据过程中，定时测深仪的测量情况进行检查，若发现测深仪工作异常应立即停止测量并检查分析原因，及时排除故障，保证水深数据的准确。