提高水下测量精准度的技术与措施

王金龙

摘 要：水下地形测量是一项技术含量高、专业性强的工作。随着时代的发展，水下地形测量的应用范围也日益广泛，在海底探矿、河道整治、港口建设、城市防洪等多个领域，都得到了广泛应用。在当前的水下地形测量中， GPS系统的应用，使得船泊动态测量的精度有了很大的提高，精度可达厘米级。但是，在实际进行水下测量作业的过程中，GPS很容易受各方面因素的影响，导致各种误差，进而影响测量数据的精准度。本文分析了影响水下测量精准度的因素，探讨了提高水下测量精准度的技术与措施。

关键词：水下测量;误差、精准度;措施

水下地形测量是一项技术含量高、专业性强的工作。随着时代的发展，水下地形测量的应用范围也日益广泛，在海底探矿、河道整治、港口建设、城市防洪等多个领域，都得到了广泛应用。在当前的水下地形测量中， GPS系统的应用，使得船泊动态测量的精度有了很大的提高，精度可达厘米级。但是，在实际进行水下测量作业的过程中，GPS很容易受各方面因素的影响，导致出现各种误差，进而影响测量数据的精准度。因此，需要对这些影响水下测量精准度的因素进行分析，进而采取针对性的技术和措施，来有效提高水下测量的精准度。

1影响水下测量精准度的因素

（1）差分GPS定位误差。水下地形测量作业的过程中，基准站与移动站GPS接收机之间，它们的误差具有一定的相关性，存在公共误差。要提高水下测量数据的精准度，就要想办法采取措施降低或消除它们的公共误差以及卫星钟、卫星轨道误差、大气层延迟误差等。

（2）深度基准面误差。深度基准面可以为船只通行提供便利，也可以降低水面深度计算的难度。当前，我国对深度基准面的研究，以深度上的理论基准面为主，通过精确的水文计算，得到理论数值，然后，利用统计学原理，就可明确水面船只航行的保障率。但是，由于我国地域广阔，不同地区的气候、地质、水文等因素都不相同，在取得这方面数值时，会因为上述多种因素的影响，导致最后得到的观测数据，具有一定的误差，进而影响理论上深度基准面的精确性。

（3）系统延时导致的误差。根据DGPS 水深测绘系统的工作原理可知， 水下地形测量作业，在数据采集的过程中，由于信号传播延时、计算机及附属设备响应等因素的影响，从信号发射出去，到进入计算机的过程中，会产生一定的时间延迟导致的误差。

（4）观测误差。水下地形测量传统的观测方式，有人工观测、自动观测两种方式。但是，這两种观测方法都不完美，都存在一定的缺陷。人工观测的缺陷在于，在水尺位置、架设选择方面，采用的零点高程联测方式存在问题，观测的精确度得不到保证;自动观测方式的缺陷在于，如果高程控制点距离水边较远，或坡度较大，观测的准确性也无法保证，导致观测数据误差较大。

（5）船舶姿态变化引起的误差。进行水下地形测量的载体是测量船，在测量的过程中，由于收到海风、海浪等因素的影响，测量船的姿态容易发生变化，从而导致平面定位和测深误差.船舶纵向摇摆带来的测深误差。船舶姿态的变化，造成的纵摇或横摇，对平面位置有很大的影响，而且，同测量区域的水深，也有很大关系，测量区域的水越深，平面定位的误差越大。

2提高水下测量精准度的技术与措施

（1）消除差分GPS定位误差。利用基准站和移动站GPS接收机之间误差的相关性，采用差分技术，对其公共误差，进行消除、削弱，使移动台动态定位的精准度得到提高。在30Km的范围内， DGSP 差分技术可以基本消除卫星钟、卫星轨道误差、大气层延迟等误差。但是，随着范围的加大，这些误差又会随之增大。因此，在30Km的局部范围内，可以采用差分技术，来提高移动台定位的精准度。

（2）提高测深精度。波束角对测深误差的影响，之前是靠人工来进行判读，误差较大。现在基本都是模拟海底特征，用数字模型的办法，来对其进行修正。潮位水尺零点的测定误差改正，可采取提高水准点精度，以及观测精度的办法。潮位观测误差改正，应减少人工观测，尽量采用先进的方法，例如可采用连续记录式潮位传感器式水位计，来代替人工观测，以提高测量数据的准确度。

（3）提升水下测量的实时性。水下测量的实时性，是指在进行水下测量作业时，快速、及时访问相关资源，实现数据的实时访问，这具有重要的作用。目前，基于TCP-COM技术，水下测量作业可以实现PTK远程作业，只需要应用服务器端，即可获取相关的数据。为了提升水下测量的实时性，测量工作人员要强化无线网络、有线网络等的信号管理，保证网络的信号强、不中断，以保障相关的数据。可以及时的获取到，提高测量数据的精准度、可靠度。

（4）控制观测误差。为提高观测数据的精确性，可采用岸上观测、水上地形观测结合起来的办法。在基准站的差分信号辐射区域内，GPS接收设备初始化以后，可得到RTK的工作状态，然后，将RTK工作的模式，应用在控制点的设置上，GPS的定位可以快速、容易的实现，定位的精确度，也可以得到保障。当前，对于双频GPS接收设备，只要可以实现RTK工作模式，就可确保定位的精确度。水上观测和岸上控制点的布设，两者可以完全实现观测的同步化和一致性，这样就可以充分确保观测数据的精确无误。

（5）船姿对平面定位精度，有很大的影响，因此，进行水下测量作业，应选择风平浪静的时候进行，尽量避开风吹浪涌的时间，可以选择同步记录系统，对测量船航行时姿态，进行实时的同步记录。通过建立模型，对所测量的深度、平面位置轨迹等，进行修正。还可以采用USBL超短基线水下定位系统、DGPS、电罗经等，将水上定位设备进行组合应用的方法，消除因作业船频繁变向、潮流的流向、流速、潮时等因素对水下设备位置测量精度的影响，使得水下测量与实际位置相对应，消除信息错位，提高水下测量、定位的精准度，同时，可为钻井平台对接作业，提供可靠度、准确度高的海底管缆等的精确定位，具有很强的实用性。

综上所述，对于影响水下测量精准度的因素，测量人员要根据影响精准度的误差来源、种类等，采用先进、专业的测量技术和方法，根据各种误差的具体情况，采取针对性的降低或消除的措施，以降低各种误差对测量精准度的影响，保证水下测量的测深、定位精度，提高水下地形测量作业的可靠性，为其在国家建设各个领域得到更为广泛的应用，提供强大的技术支持。

参考文献

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