海洋测绘论文范文

导语：如何才能写好一篇海洋测绘论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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英文名称：Acta Geodaetica et Cartographica Sinica

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国测绘学会

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：

国内刊号：

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1957

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

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关键词：RTK 航道测量 转换参数 精度

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0021-02

1 实时差分GPS测量技术

RTK测量的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在流动站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。

（1）卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台GPS接收机，分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时，应采用双频GPS接收机，其采样率与流动站采样率最高的相一致。（2）数据传输系统（数据链）。由基准站的数据发射装置与流动站数据接收装置组成，它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度，一般在基准站还需要附加功率放大设备。（3）软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性，具有决定性的作用。

2 转换参数的求取方法研究

根据RTK的原理，参考站和流动站直接采集的均为WGS84坐标，参考站一般以一个WGS84坐标作为起始值，实时地计算点位误差并由电台发射出去，流动站同步接收WGS84坐标并通过电台来接收参考站的数据，条件满足后就达到固定解，流动站就可实时得到高精度的相对于参考站的WGS84三维坐标，这样就保证了参考站与流动站之间的测量精度。如果要附合到已知点上，需要把原坐标系统和现有坐标系统之间的转换参数求出来。

RTK直接测量的坐标属于WGS84坐标系，而我们通常使用的是1954年北京坐标系、1980西安坐标系和地方坐标系，所以必须进行坐标系的转换。由于它们之间并不是一个椭球，如果要求得精确的转换参数，通常有七参数法和四参数法两种。转换参数的求取方法：一是使用已有的静态数据；二是采取现场采集的方法，通过键入一定数量控制点的地方坐标，然后在这些控制点上采集WGS84坐标，通过点校正得到最佳转换参数，其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。四参数和七参数并不是一个概念，四参数是同一椭球不同坐标系之间的转换参数，表示为X、Y、A（旋转角）、K（尺度比），七参数是两个不同椭球之间的转换参数，表示为x、y、z、α、β、γ、κ，三个平移、三个旋转和一个尺度参数。四参数和七参数是不能同时使用的，两者只能选其一，在具体测量时怎么确定这两种参数是一个关键问题。

求取四参数是把WGS84的原始经纬度作为北京54经纬度处理，这样一来就可以通过采集两个或两个以上的北京54已知点来求取。而七参数的求解方法一般是靠控制测量即静态测量，通过平差软件进行处理后自动求出七参数，在进行RTK测量时可直接输入使用。七参数相对于网参数来说，可以认为是更准确、精度更高，有条件的话尽量使用七参数。拟合参数是指高程拟合参数，在需要高精度的正常高高程值时，用RTK测量必须合理地求解高程拟合面，这样才能满足一般作业要求。

3 GPSRTK测深技术原理研究

随着GPS全球定位技术的不断发展，GPS实时动态测量在实时导航定位方面的应用越来越广泛。目前GPS定位中应用较多的是DGPS技术，这是一种采用简单的码数据（波长300　m）相位平滑的技术，定位精度在nm级，水下地形高程则需要通过验潮确定。对于大比例尺的水下地形测量或作业区远离陆域不便于验潮的地方，DGPS技术已难于满足要求，而GPS实时动态相位差分（RTK）是一种直接应用L1和L2载波（波长分别为19　cm和24　cm）相位的GPS定位技术，它在三维坐标上可以提供cm级的精度，在水下地形测量中无需通过验潮确定泥面高程，这种方法称为GPS无验潮测深。

假定参考站天线高为h1，参考站的正常高为h2，流动站的天线高为h3，参考站GPS天线处的正常高和大地高分别为h4、h5，流动站GPS天线相位中心的大地高和正常高分别为h6、h7，换能器的瞬间高程为h8，测点高程为h。由图1中可以看出。

根据GPS差分原理，参考站与流动站间的距离小于30　km，可认为下式成立：

则换能器的瞬间高程h8=h1+h2-h3-（h5-h6）。换能器的瞬间高程确定后，所测的水底点的高程就很容易求出：h=h8-测深仪所测的深度。

这样就实现了在水深测量中，无需通过验潮来确定泥面高程，这种方法称为GPS无验潮测深。众所周知，动吃水发生在垂直方向，在实时动态定位时，该方向上的位移量可通过架设在船体中心上方的GPS天线相位中心的瞬间高程信息获得，该高程减去GPS天线到换能器的垂距，便是换能器发射面的瞬间高程，而换能器测量的深度正是建立在该高程的基础上，因而说，船体的动态吃水不用专门去测定，换能器的瞬间高程已经包含了该信息。这是无验潮测深模式所特有的，也是相对传统方法测量精度较高的原因所在。

4 航道测量的基本作业步骤

航道测量的作业系统主要由GPS接收机、数字化测深仪、数据通信链和便携式计算机及相关软件等组成。测量作业分三步来进行，即测前的准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理形成成果输出。

4.1　测前的准备

（1）求转换参数。

①将GPS基准站架设在已知点A上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、发射间隔及最大卫星使用数，关闭转换参数和七参数，输入基准站坐标（该点的单点84坐标）后设置为基准站。②将GPS移动站架设在已知点B上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、接收间隔，关闭转换参数和七参数后，求得该点的固定解（84坐标）。③通过A、B两点的84坐标及当地坐标，求得转换参数。

（2）建立任务，设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。

（3）作计划线。如果已经有了测量断面就要重新布设，但可以根据需要进行加密。

4.2　外业的数据采集

（1）架设基准站在求转换参数时架设的基准点上，且坐标不变。

（2）将GPS接收机、数字化测深仪和便携机等连接好后，打开电源。设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、接收数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟校正后，就可以进行测量工作了。

4.3　数据的后处理

数据后处理是指利用相应配套的数据处理软件对测量数据进行后期处理，形成所需要的测量成果――　航道图及其统计分析报告等，所有测量成果可以通过打印机或绘图机输出。

5 影响航道测量精度的几种因素及相应对策

5.1　水下地形点高程的误差主要来源

（1）仪器误差：GPS接收机和测深仪精度。（2）转换误差：由于实时相位差分得到的是WGS84坐标下的高程，属于大地高程系统，如工程采用其他高程系统，这就需要把测得的大地高程转换成相应高程。（3）其他误差：如动吃水、风浪造成的测深船起伏和摇摆等。由于GPS天线与测深仪换能器之间为一固定值，因此测深船的垂直起伏不会给水下地形测量精度带来影响，如动吃水、波浪等影响可以消除。

在实际的使用无验潮方式进行航道测量时，测量结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、同步时差及RTK高程的可靠性等因素造成的误差的影响，这些误差远远大于RTK定位误差，从而成为无验潮方式航道测量精度提高的瓶颈因素。

5.2　船体摇摆姿态的修正

船的姿态可用电磁式姿态仪进行修正，修正包括位置的修正和高程的修正。姿态仪可输出船的航向、横摆、纵摆等参数，通过专用的测量软件接入进行修正。

5.3　采样速率和延迟造成的误差

GPS定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度。现在大多数GPS-RTK都可以最高输出率达20Hz，而测深仪的输出速度各种品牌差别很大，数据输出的延迟也各不相同。因此，定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。对于这项误差可以在延迟校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到，也可以采用以往的经验数据。

6 作业时应注意的问题

（1）因为RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机。所以：①电台天线要尽量高。如果距离较远，则要使用高增益天线；否则将影响到作业距离。②电源电量要充足，否则也将影响到作业距离。（2）设站时要限制最大卫星使用数，一般为8颗。如果太多，则影响作业距离；太少，则影响RTK初始化。（3）如果不是使用七参数，则在设置基准站时要使TransformToWGS84（转换到WGS84坐标系）处于off（关闭）状态。（4）如果使用七参数，则x、Y、AZ都小于±100较好，否则重求。（5）在求转换参数前，要使参数转换和七参数关闭。

参考文献

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【关键词】GPS；市政工程；工程测量

近些年来，随着对交通的迫切需求，大量的交通基础建设项目开工建设。同时，科技的进步也促使了富有特色的交通项目不断出新，如各式各样特大桥、磁悬浮轨线等。这些都对测绘工作提出了新的要求：快速、经济、准确。传统的测量方法越来越难以跟上设计技术的步伐和快速的施工速度。GPS技术的出现正迎合了现代测绘的新要求。目前GPS 技术已被成功应用于道路勘测设计、施工放样以及运营过程中的安全检测等各个方面。

1、GPS 技术概述

GPS 定位是以 GPS 卫星和用户接收天线之间的距离为基本观测量，根据已知的卫星瞬时坐标，确定用户天线所对应的位置，其实质是空间距离后方交会。在一个测站上只需3个独立距离观测量。GPS采用的是时差测距原理，即通过测量GPS信号从卫星传播到用户接收机的时间差计算距离，由于卫星钟与用户接收机钟不同步，因此，观测的测站至卫星间的距离称为伪距。卫星钟差可以通过卫星导航电文提供的钟差参数修正，接收机钟差难以预先准确确定，可将其作为未知参数与观测站坐标在数据处理中一并解出。在一个测站上，除了三个待定位置参数外，还需要增加一个接收机钟差参数，因而至少应有4个同步伪距观测量，即至少必须同步观测4颗GPS卫星。

全球定位系统（GlobalPositioingSystem）卫星定位技术是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，随着数字地球概念的深入和发展，不断的改进、完善其硬件和软件，以其自动化、高效益、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时等功能及显著的特点，能为各类用户提供精密的三维坐标.速度和时间，GPS系统的用户是非常隐蔽的，它是一种单程系统，用户只需接收而不必发射信号，因此用户的数量也是不受限制的，赢得了广大用户的信赖，并成年感的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地形地籍测量、海洋测绘、地球动力学、资源勘察等学科，加快了整发世界向前发展的进程。

GPS技术相对于其他的定位、测量技术，其技术优势是很明显的，主要表现在以下几个方面：

1） 功能多、用途广。GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达 0.1m/s，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。2） 定位精度高。GPS可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。随着GPS定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。3） 实时定位。利用GPS进行导航，既可实时确定运动目标的三维位置和速度，由此可实时保障运动载体沿预定航线运行，亦可选择最佳航线。特别是对军事上动态目标的导航，具有十分重要的意义。

2、GPS 在市政工程测量中的应用探讨

2.1 GPS在市政公路测量中的应用

随着公路等级的提高，对公路测量提出更高的要求。一般可以根据测区范围的大小和测量仪器的精度高低，将公路勘测分为传统公路勘测和现代公路勘测。所谓传统公路勘测，是指用普通测量仪器 （经纬仪、测距仪、水准仪等） 所从事的路线勘测，即现场选定路线交点和转点，然后布置中线，进而完成整个路线勘测工作。现代公路勘测，是指用精密测量仪器（GPS、全站仪、水准仪等） 所从事的路线勘测，采用的是纸上定线法。随着GPS定位技术，特别是实时GPS动态定位技术在公路勘测中的应用，公路勘测作业流程的改革已进入可行阶段，一次性外业测量完成工作目标变成可能，从而大为减轻测量作业人员的劳动强度。这种作业方式的显著特点是测量精度高，工作流程少，作业效率高。一般用于测区范围较大、必须考虑地球曲率影响的公路测设。

在实际测量时，具体的作业方法如下：采用两台（或两台以上） 接收机，分别安置在一条（或数条） 基线的端点，根据基线长度和要求的精度，按GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段，时段长度根据测量等级确定。

在采用GPS对公路进行测量时，特别要注意以下技术问题：

1）当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。2） 开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。3） 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。4） 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。

2.2 GPS在市政电力工程测量中的应用

电力工程测量是市政电力工程建设中一项重要的内容，按照其作业服务对象一般分为厂站工程测量、送电工程测量及施工工程测量等内容。电力工程测量既具有一般工程测量作业特点，又具有其独特的行业特点，主要表现在：

1）虽然一般厂区的建设面积不大，但是其有很多附属设施，如电厂有除灰管线系统、取排水系统、输变电系统、铁路运输系统等等；而所有这些系统都不是独立的，都和外界有着千丝万缕的联系，都要和城建规划系统、国家坐标高程系统联系在一起。2） 厂区控制测量对内部精度要求比较高，特别是要能满足设备安装时施工放样测量的要求，比如平面控制要求为：对于厂区平面控制网的坐标系统，主测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。利用GPS技术可以很方便快捷的实现对电力工程厂区内的测量，主要测量技术步骤如下：

1）方格网的设计，既要满足将来施工放样的需要，同时要保证方格网的边要与主建筑物平行，还要考虑到施工过程中临时建筑和道路的影响，防止在施工过程中受到破坏；以往方格网的设计是以总平面图为基础，以主厂房为主线作为控制因素，桩位的位置在总平面图上不易直观反映且可能在施工过程中受到影响；如果采用在CAD下应用总平面图并结合施工单位的实际需求，将能合理策划方格网的边长和位置，方便直观地获知方格网点位置坐标。2） 放样方格网点位置在埋设桩位过程中要得到确定，防止调整桩位坐标位置时偏离出桩位。对方格网点点位中误差应满足< 士5”的精度要求，是容易做到的。但对于方格网直线度限差< 士5”的要求，如果采用全站仪必须进行多次调整，才能满足要求，结合已经成熟的GPS技术和3D技术，在精确获得桩位中心坐标的前提下，在CAD下精确获取各方格网点的调整数据，然后再用高精度全站仪进行放样调整方格网点，将会提高调整方格网点满足精度要求的准确性。3） 应用GPS快速静态测量技术配合全站仪进行方格网直线度限差的检验，再用全站仪随机抽检部分直线角，然后比较和GPS 快速静态测量角度的差值来推算判定整个方格网的精度情况将会大大提高作业效率和减轻劳动强度。

3、结语

GPS 技术发展的过程也是其在测量应用上不断完善的过程。GPS技术是一门新型的定位技术，因此我们在测量应用中既要顾及GPS自身存在的问题，又要解决测量上固有的矛盾。

参考文献：

[1]胡成良. 浅谈市政工程测量中应用GPS RTK的新模式[J].改革与开放.2009（07）