航道测量中GPS—RTK定位技术的应用

唐子雯

摘要：本文简要介绍航道测量方法、技术，介绍了GPS-RTK定位技术，总结了GPS-RTK测量技术在具体工作中的应用。

关键词：航道测量；GPS-RTK；定位技术

引言

航道测量的内容，主要有航道范围内水域的地形、水深、水速等。然而，由于航道内的情况比较复杂，所以传统的测量技术会受到很大的干扰，影响测量精度，GPS-RTK定位技术的使用，能够在很大程度上提高测量精度与测量效率，在航道定位测量中有很大的优势。

1、航道测量技术的发展

在传统的航道测量工作中，主要是采用全站仪测距导线测量、三角导线测量、交会法水深测量等方法，需要投入很多的人力、物力，并且工作效益偏低，随和科学技术的发展，GPS 测绘定位技术应用到了航道测量工作中，提升了测量准确性，大大提高了工作效率。

航道测量技术的发展从不是单一而行的，它涉及多个学科的发展，按照航道测量工作，主要可以分成测深与定位两个方面。

1.1航道測量定位技术

航道测量定位技术，是指水深点平面位置测定与地形点的平面位置测定。现代航道测量定位技术的发展经历了几个阶段的发展，从最初的光学定位、电子仪器定位发展到目前的卫星定位。上世纪90年代中后期，美国的GPS引领全球，进入商业化的使用，在我国的航道测量中也迅速引进该技术，并展开测量应用。在航道测量工作中，GPS技术的使用非常广泛。近20年，我国航道测量定位技术同样经历了几个阶段的发展，从差分GPS定位（DPS）、连续参考站（CORS）、到精密单点定位（PPP）。

现阶段，在航道测量工作中，主要采用载波相位差分技术（RTK）与CORS技术，目前我国省级CORS站网已经基本建设完成，部分区域对于CORS的应用已经比较成熟。PPP通过GPS观测数据，实现对卫星轨道与卫星钟差的精确计算，对单台GPS接收机采集的相位、伪距观测值进行定位解算。与DPS、CORS的精度相比，PPP在测量精度上略显不足，然而其操作灵活，测量中需要的人员较少，测量成本较低，并且在一定比例尺条件下，可以满足测量要求，所以，其应用前景较好。

1.2航道测深技术

航道水深，简单一点说，就是水面到航道底部的垂直距离。航道测深技术经过几个阶段的发展，包括直接测深、声学测深、光学测深。直接测深法，容易受到水深、水流的干扰，在现阶段的航道测量中已经很少使用；声学测深，其原理是利用声音的传播，测算障碍物之间的距离。光学测深，是利用机载激光以固定翼飞机或直升机为平台，向海面发射激光束，以此对航道水域的水深进行测量。在这几种测量方法中，机载激光测量技术，受到外界因素的干扰较小，提高了测量效率，具有更高的测量精度。

2、GPS-RTK定位系统

GPS-RTK定位技术也叫做全球定位系统，利用人造卫星，对地面的GPS信号的实时捕捉，实现地面坐标点高精度、全气候的快速定位，既能够满足人们日常出行，也为安全航行提供了保障，同时，还为更加先进的测量技术打下基础，彻底改变传统的测量方法，大大提高测量的科学化，减少测量过程中由于人为因素而造成的误差，提高测量效率。

2.1GPS-RTK技术弥补传统测量中的不足，具有以下几点优势：

（1）作业效率高。按照相关技术标准规范进行操作，GPS-RTK技术的单次测量有效半径可以达到4km～5km，在一定区域内的测量工作，可以减少测量控制点，节约时间，在很大程度上提高工作效率。

（2）测量数据可靠，定位精确度高。在严格按照GPS-RTK技术相关标准进行操作的前提下，其测量精确度可以达到厘米。

（3）对测量作业条件的要求较低。在航道测量中，GPS-RTK定位技术的使用不会受到天气、能见度、通视等外界因素的影响，只要能接收到卫星信号就可以进行测量。

2.2 GPS-RTK定位技术的局限性

外部环境对GPS-RTK定位技术的使用及精度会有一定的影响，如近距离的高压线路、建筑物、高大树木、河道上的桥梁都会影响其接收信号，因此在航道测量过程中应尽量避开障碍信号接收的物体。当卫星信号无法接收时，需通过全站仪、水准仪完成附近的测量任务。

3、GPS-RTK定位技术在航道工程测量中的应用

3.1收集与所测航道有关的地图

在收集资料的过程中，通过与水文站联系获取测量时的水位资料或及时观测水尺。动态GPS- RTK水上定位技术的使用，能使水深测量利用自动化技术完成。在计算机上，对水深断面线进行布设，采集水深点和最后成图，要求测深定标与水上定位的时间完全一致，这样可以大大减少测量时间，除此之外，还能确保测深仪换能器与GPS天线处于相同位置，定位位置与测深点实现完全重合，有效地提高测深质量。一般来说，基准站的数据链传播可以达到20km，大大减少搬站时间。这样，6km的水域测量面积，只需在一艘测深艇上配备2人，一天就可以完成测量任务，不仅缩短了测量时间，而且减轻了测量人员的劳动强度，轻松完成测量任务，提高了测量效率。

3.2航道纵、横断面图测量

测量船沿着航道中心线行驶，速度不能超过10公里 /小时，电脑会自动记录数据纵断面与横断面点之间的距离，可以按照实际需求进行设置，坐标和水深数据包括点位N，E，一般情况下，将横断面设置成3～6m记录一点，纵断面则是30m或4 0m记录一点。利用内业软件对水深点的分析，结合从外业软件测出的横断面图、纵断面图，航道最小水深与最小宽度，方便工作人员快速、准确的进行判断。

3.3采集数据

做好外业观测记录，将天线高、点名和时段信息等做好准确、详细的记录，需要注意的是，要求共同观测时间和同步观测的GPS接收机数等，必须满足规范要求。对于外业采集获得的数据，将其传输至计算机进行保存。在测量过程中，电脑自动记录水深数据以及各个点的坐标N，E。如果在测量中遇到桥梁、船闸、码头、高压电线等建筑物、构筑物或者临时设施的时候，将其下方点的位置记录清楚，需要在航迹图上标记其准确的位置并用相应的符号做好标记。为了避免日后的损失，应该将测量过程中发生的数据进行保存。

3.4数据的后处理

利用软件来解基线，对基线闭合差报告进行检查，如果发现有超限的基线，必须随观测数据进行处理，一直到报告中基线、闭合差全部合格，才能进入下一步的操作。在处理三维无约束平差的时候，由起算软件随机选取一个点的三维坐标，各点坐标系的基线向量、三维坐标及其精度信息和改正数为输出成果。对平差报告进行检查，利用软件，自动或者人为的剔除粗差，直到全部合格。对于三维或二维约束平差，利用可靠观测数据，将观测各点坐标系的三维坐标，转换到地方坐标系或国家坐标系中。利用数据处理软件，对测量数据进行处理，这就是数据的后期处理，根据处理后的数据形成航道图，以及统计分析报告，也就是最终的测量成果，最后，利用打印机或绘图机将其打印出来。

结语

总之，GPS-RTK定位技术对于社会的发展具有重要意义，尤其是在航道定位测量中的应用，给予未来其他领域的软件平台服务提供了相应的依据，大大提高了航道测量的效率与准确度。

参考文献

[1]尹顺，沈如平GPS-RTK定位技术在航道侧量中的应用[J].建筑知识2017（09）：62.

[2]王健，费鲜芸.浅析精密单点定位技术在海洋控制测量中的应用[J].价值工程，2017，36（19）：205-207.

（作者单位：柳州航道管理局）