【关键词】：GPS技术；海洋测绘；有效应用
引言
GPS技术具有着高效率，高精准度以及简单易操作等多方面的优点，在工作测量中的应用十分广泛，应用在工程测量中能大大提高测量效率，而且在目前的海洋测绘中，单靠人力以及机器的测量操作已然不能满足当前的行业发展的要求，而且面临着测量人员消耗大，仪器管理混乱，专业人员少，人为测量精度低等问题。本文从实际出发，对关于GPS技术在海洋测量中的应用及方法展开研究和讨论。
1、GPS系统的工作原理
1.1定位原理
定位原理是GPS系统工作原理的重要组成部分。主要包括伪距单点定位、载波相位定位以及实时差分定位。其中，伪距测量主要是定位卫星到接收机之间的距离在GPS系统的运行过程中，由卫星向接收机发射测距码信号，此信号的传播时间可以作为测量卫星与接收机之间距离的依据，利用传播时间乘以光速等于距离的公式，可以计算出卫星与接收机之间的距离。实时差分定位是指在经过精确测量的基准站上安装接收机，利用三维坐标值与卫星发送来的测距信号来计算信号的修正值，同时通过无线电通信设备将修正值传输给实时运动中的接收机，而接收机根据其所接收到的修正值对自身观测值进行修正，来减少实时的误差，以此来保证实时定位的精度接收与测量原理。
GPS系统主要由空间部分、用户接收部分以及地面监控部分组成。测量原理分为主动测距与被动测距两种。其中，主动测距是指利用发送与接收信号在同一个地方的测距原理，将发送设备发射的测距信号经过发射器进行发射与转发，输送至发送点，由接收设备进行接收，同时根据接收信息来计算测距信号所经过的距离并利用GPS所测得的站星距离与卫星所在轨道的位置，计算出实时的三维坐标而被动测距则是指用户天线通过接收卫星的导航定位信号来计算天线与卫星之间的距离，同时发送与接收测距信号的区域不在同一个地方，利用设备测得的站星距离，结合卫星所在轨道的位置，来计算出用户天线所在的三维坐标，因此，称之为被动测距定位。
2、GPS技术在海洋测绘中的有效应用
2.1海洋控制网
海洋大地控制网中包含了地面控制点和海面控制点，以及海底控制点等三个部分，其中，以海底控制点为首。海底控制点测量的主要工作原理为利用GPS信号接收器能够与卫星同步进行定位观测的这一特性，通过水声应答器对GPS信号接收器与测控点间的间距进行同步的测量。
2.2GPS定位
网络RTK技术采用的主要是囊括省级以及市级连续运行基准站网在内的卫星定位连续运行综合服务系统，其英文简称为ZJCORS，然只适合用于近海岸水域的测绘工作。这一系统的精确度能够是毫米级，能够是厘米级，也能够是亚米级，这一系统的定位服务功能能够进行实时的动态定位，同时，也能够进行高精确度的静态定位。GPS-PPK技术伴随GPS测量技术的健全和优化使其运用范围在持续地扩展，PPK技术所具有的最大的特性，就是数据的传输不受限，传输的范围大，没有数据连接的时候依然能够保持高精密度的测绘。
2.3GPS测高技术的应用
地形图是一种能够将地物和地貌进行还原的正形投影图，通过一定的表达方式来表达地形的平面位置，还有地形的高程。海洋地形图当中主要是利用GPS技术对平面位置进行测量，利用测深以及相关的水位资料来获取测量点的高程。虽说现阶段的海洋定位技术以及测深技术发展至今已经近乎于完善，然而，由于环境因素的干扰导致海洋的相关水位资料获取以及运用当中存在的误差无法避免。在进行海洋水下地形测绘的时候，利用DGPS定位技术，经过水位站进行水位观测，通过建立水位模型来推算出潮面的最低理论值，以此来实现对海洋的高程设控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以往的验潮方式在实现远程测区控制的时候，潮位站一般会建立在离测区最为接近的离岸点，不但远程潮位具有一定误差，而且两地海洋水波也具有极大程度的误差。无论是利用长期战，还是短期站，又或者是临时站获取的潮汐参数信息，其精确度都十分低，并且获取成本也极高。GPS-RTK与GPS-PPK“无验潮”技术的运用大幅度地减少了水位误差。
2.4水下地形测量
2.4.1测前准备
首先，架设基准站，设置流动站。根据测区坐标系统，求取转换参数，移动基站时进行点校正。然后，将测深仪固定在测深船上，设置好测深仪相关参数，实现GPS-RTK与HiMAX数字化测深仪连接。
2.4.2数据采集
连接好设备后，开始进行必要的软件调试，确保GPS-RTK天线接收机与HiMAX数字化测深仪换能器在同一铅垂线，开始进行数据采集。
按照新建任务→坐标参数设置→设备连接→船型设置→设计航线→测深测量的流程进行操作，获取水底地形数据。
由于海洋情况复杂，难以使用无人测船根据规划测线进行自动测量。需要进行人为控制，遇到水浅地方及时改变航向，甚至搁浅时人力辅助。当出现卫星信号失锁、水下障碍等特殊情况时，配合测深杆进行人工测量，在进行内业数据处理时，及时予以分析、修正。
2.4.3数据处理
根据测深仪自带数据处理软件对采集的数据进行后处理。
（1）水深取样
测量过程中，由于卫星信号失锁、水下障碍等特殊情况，可能会导致个别待测点水深为假水深。因此，需要先进行水深改正，改正错误水深值，再按照测量时间间隔、测线测点距离间隔或者手动选取进行取样。
通常采用的水深改正方法：（1）人工比对，沿测线仔细观察水深变化曲线，是否存在突变点。先查看解的状态或者是否有使用测深杆进行实测对比，两者均不合格后，参考该点附件的水深数值变化趋势予以改正。（2）人机交互，使用计算机自动滤波的方法进行分析比对。将初始数据水深突变点根据中值滤波法、加权平均法或者统计学法先进行自动改正，然后再人工进行比对，对算法处理错误的水深点进行纠正。
（2）数据改正
数据采集前，需要对坐标转换参数、延迟、吃水、声速等进行典型水域试验，求取改正值，输入测深仪。如果直接进行数据采集，也可在获取水深后对相应参数进行数据后处理。
（3）潮位改正
由于信标差分或SBAS差分解算的高程定位精度较低，无法满足实际生产需要。因此，必须通过潮位改正获取水底高程。潮位改正的方法通常是：固定水位法、单站改正法、区域改正法。
但是，本文所应用案例，是基于GPS-RTK与HiMAX数字化测深仪进行的实时测量。由于GPS-RTK在固定解的状态下，位置坐标精度可以达到厘米级，测深仪稳定情况下水深精度亦可达到厘米级。所以，可以通过RTK采集的水面高程来获取水底高程，而不必进行潮位改正。
2.4.4地形绘制与成图
数据改正完成后，即可将数据导出。利用南方Cass成图软件进行展点、成图。按照拟定的路线进行检查，确保数据准确后生成等高线、三维图。
结语
综上所述，利用GPS定位系统进行海洋测绘，不仅可以为海洋石油勘探提供了准确的坐标定位，而且还在计算机技术等先进科技引领下进行了跨越式发展。在此良好发展形势下，GPS技术还将进行更加广泛的应用发展，也将在国家的海洋测绘工作中发挥出更大的价值作用。
参考文献
[1]徐江涛.测绘技术在现代工程测量中的应用分析[J].建材与装饰，2019(27):237-238.
[2]孟炜浩.数字化测绘技术在工程测量中的应用探析[J].建材与装饰，2019(24):237-238.
论文作者:董英宇
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
标签：测量论文; 海洋论文; 水深论文; 技术论文; 潮位论文; 信号论文; 接收机论文; 《工程管理前沿》2019年第24期论文;