网络RTK在水下地形测量中的应用

吉建兵 潘国俊

（江苏省地质勘查技术院 江苏南京 210008）

网络RTK在水下地形测量中的应用

吉建兵 潘国俊

（江苏省地质勘查技术院 江苏南京 210008）

运用网络RTK与测深仪进行测量水下地形的导航定位跟测深，连同进行处理实时数据采集和数据的水上测量软件，分析了新方法对测量水下地形的成果与精度，并探讨了对于处理粗差的各个问题。

网络RTK；水下地形测量；粗差；精度

1 概述

在水下地形测量中，按照常规的方法是先在测区内布设平面控制点、水准点、临时验潮站。通过水上测量软件实时接收单基站RTK GPS导航定位数据及测深仪测深数据，此间所设临时验潮站同时观测水位，以供后处理时计算各采集点实时水面正高之用。由于该方法处理时计算各采集点水面正高是通过内插求得，测量数据误差较大，而应用网络RTK结合测深仪就可解决以上问题。

2 方法

先在测区范围内均匀布设控制点（LSG1、LSG2、LSG3、LSG4、LSG5）并测量其坐标成果（包含高程），在水上测量软件中输入控制点的WGS1984坐标和相应的地方坐标，计算出转换参数；然后安装并调试仪器，测深仪的换能器悬挂式固定在测船一侧中间部位，量取换能器吃水深度，设置好测深仪声速及吃水参数；安置GPS接收机；导航软件上布置水上测量范围，根据测区情况和测图比例尺布置测线，并设置数据采集方式，分别连接网络RTK和测深仪，按照布设的测线导航并采集数据。

本次测量中为了检核网络RTK测得水面高程的准确性，同时布设了临时潮位站进行潮位观测。利用两种方法计算水底正高进行对比验证。

3 网络RTK测量粗差的处理

网络RTK的观测在实际运用中发现客观存在的粗差，而且随机性与离散型较强为，这种不确定性的误差给数据处理分析粗差的进行带来了很多的困难。

3.1 走向趋势法

走向趋势法用于网络RTK平面定位坐标数据的处理。水下地形测量船是走航式测深、定位，船只大部分时候都是沿直线匀速行驶的，可以每秒钟记录一次数据，所以记录的平面坐标数据符合直线均匀分布的自然趋势，表现为等间距的直线模型。我们可以根据等间距直线模型判断出点778因信号干扰等因素产生了粗差，点778本应在778-1位置。如果778所在位置的水下地形平缓，地貌变化不大，我们可以采用内插法进行内插；否则进行复测。因水上测量软件实时显示测量平面位置及变量，所以测量现场就能看出平面测量数据有无粗差。若有可立即复测，并不会给测量带来额外工作量。根据作业经验平面测量粗差极少出现，所以网络RTK平面测量完全值得信赖。

3.2 断面图形法

断面图形法用于网络RTK水面高程数据和测深仪测深数据的处理。将每条测线按“时间-GPS水面高程”绘出水面高程断面图，因潮位的变化断面图形呈正弦曲线变化（见图1），所以网路RTK的高程数据可根据断面相邻测点之间的坡度、高差关系检查并平滑修正（见图2）；测深数据可按“距离—深度”绘出断面图形，根据断面相邻测点之间的坡度、高差关系检查并修正明显的测深错误点。这种方法比较简便，目前在测深仪数据粗差改正中得到了广泛的应用，对于大粗差的测量数据较有效。

4 与传统测量方法精度的比较

4.1 平面精度的比较

由于网络RTK系统是GPS接收机联机作业即以网络的形式共同完成测量工作，增加了检核条件，并且可以有效地消除系统误差和周跳，提高了RTK和DGPS作业的可靠性。所以比单基站RTK可靠性高。

RTK测量精度取决于两个方面：①拟合关系的精度；②观测值的可靠性。拟合关系的精度取决于参与拟合点的个数、点位分布及拟合点自身的精度。由于网络RTK分布区域广，形成了基准点网，整体精度高，所以网路RTK比单基站RTK精度高。

图1

图2

4.2 高程精度的比较

传统的水下地形高程测量，是由临时验潮站的水位根据测量点位置进行内插，求得测量点的水位，然后减去测深仪测量的对应深度，算出测量点水底高程，水位改正为10cm一个分带进行内插处理，即水位误差最大值为10cm，同时验潮仪自身存在测量误差，以及浪涌和时差等产生误差，就是说水位改正误差最大值应大于10cm。经相关权威部门测试，网络RTK平面实时定位精度优于±3cm，高程实时定位精度优于±5cm。所以利用网路RTK进行水下地形测量比传统的单基站RTK水下地形测量的高程精度高。

在南通港吕四港区进港航道工程水下地形测量中，我们进行了以下水底高程精度统计：

传统方法重复测量点高程测量中误差为：±0.25m；新方法重复测量点高程测量中误差为：±0.17m；两种方法重复测量点高程测量中误差为：±0.31m。与传统的方法相比较新方法的精度统计数据可靠并准确。

5 总结

跟传统的测量方法相比，网洛RTK在测量水下地形的时候减少了处理和更正的潮位数据。使它在测量大面积区域上的优势更大化，让测量水下地形成为高效、快捷的工作，值得应用与推广。

[1]魏东银，邸国辉，张军.水下地形测量高程异常点剔除方法研究[J].湖北辞书出版社，2003.

[2]佘继红.网络RTK在数字化测图工程中的应用研究[D].河海大学，2009.

P228.4

A

1004-7344（2016）08-0182-01

2016-2-20