江苏CORS系统在近海水下地形测量中去验潮应用初析

2016-10-13刘国和王小刚

治淮 2016年9期

王　琪　刘国和　王　恒　王小刚

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水下地形测量中，常规做法是先在测区内测设控制点，根据测区大小、形状布置验潮站位置及数量，在近海水下地形测量中有时还需在海洋中布设验潮站，外业数据采集时采用单基站RTK GPS、测深仪并通过导航软件同步记录数据，所设验潮站其间观测水位，供后处理时计算各采集点正高之用。由于该方法验潮工作量大且后处理时计算各采集点正高是通过内插求得，有时误差较大，而应用网络RTK就可解决以上问题。

一、江苏CORS现状

江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统（江苏CORS）是江苏省测绘地理信息局“十一五”期间的重点项目，项目于2006年底建成并投入运行。

江苏CORS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，覆盖江苏全省陆地、海域及周边部分地区，建立了一个全天候、高时空分辨率、高精度、高覆盖率的全球导航卫星系统（GNSS）综合信息服务网，同时构成了江苏省高精度、动态的现代四维大地测量参考框架，是2000国家大地坐标系和北斗导航卫星系统在江苏省的具体实现。

经相关权威部门测试，该系统平面实时定位精度优于3cm，高程实时定位精度优于5cm；事后处理可实现毫米级定位精度，其中平面优于3mm，高程优于5mm。

二、去验潮站水下地形的测量原理

GPS观测所得到的是大地高，为了确定正常高，需要有高程异常数据。确定高程异常的常用方法有两种：一是GPS/水准高程拟合，二是区域似大地水准面精化。具体参考江苏省地方标准《GPS高程测量规范》（DB32/T 1223—2008）。本文以南方水上工程自由行软件为例进行分析。

水下地形测量时，将GPS天线固定于测深仪换能器的固定杆上，且与换能器中心位于同一铅垂线上，并测量天线高即GPS天线至水面的距离h（见图1），在软件中进行参数设置。

外业工作结束后在综合改正数据输出中不进行验潮站改正，各采集点高程是GPS测得的正高（即采集点处水位）减去对应测深仪实测水深计算而得。

三、采用单基站RTK和江苏CORS在水下地形测量中正高的误差源分析

1.单基站RTK测量

单基站RTK水下地形测量数据后处理时，要将各验潮站位置坐标和包含数据采集时间段的验潮水位输入到后处理*.tdd文件中，如有多个验潮站要分别建立，在综合改正输出中要进行水位改正，改正的原理是根据采集点与各验潮站的位置关系用各验潮站对应时刻的水位，采用直线插补的方法计算采集点处水位。各采集点高程是由计算水位减去此处测深仪实测水深计算而得。

单基站RTK在水下地形测量中高程的误差源主要来源（这里假定水深测量无误差，下同）：①验潮站无实测水位根据时间用直线插补的计算误差。在感潮河段或近海区域作业时如高、低潮附近水位加测密度不够，其误差相对较大因为其水位变化随时间变化是非直线变化的；②采集点水位是依据各验潮站和采集点位置关系用直线插补的方法计算而得，一般情况下，水面为曲面而非平面，因此用直线插补计算会带来了一定的误差。如作业区地处近海旋转流区或作业区边界未布设足够多验潮站时，误差存在不确定性。

2.江苏CORS测量

由于江苏CORS在水下地形测量时无需布设验潮站，在CORS覆盖地区，正高的误差源只有GPS高程测量误差，其实时精度优于5cm，事后处理可优于5mm这对于水下地形测量完全满足相应规范要求，且误差完全处于可控状态。