浅谈“CORS无验潮”与“验潮”方法在水下地形测量中的比对实验

代云锋刘丽娜于洪波

摘要：应用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务系统（CORS）的高精度定位及测高技术，在宁波附近海域进行大范围的CORS无验潮水下地形测量实验，通过与传统验潮作业模式下处理得到的潮位数据及水下地形成果进行对比验证。

关键字：CORS无验潮；水下地形测量；对比试验

Abstract: Applying multiple base stations network RTK technology establishs the high precision positioning and the height-finding technique of continuous operation of positioning satellite service system (CORS). With the technology, we conduct the topographic experiment under CORS unchecked tide in the waters near Ningbo at large scale, whose results was being contrast test with the data and underwater terrain results processed under traditional tidal operation mode.

Keyword: CORS unchecked tide; underwater topography measurement; contrast test

中图分类号: O357.5+4文献标识码：A文章编号：

1 引言

随着NBCORS与高精度的似大地水准面联测，NBCORS的高程测量事后转换精度已经满足图根控制高程测量的要求。利用NBCORS对宁波沿海地区高等级控制点进行了测量精度检查，平面精度优于±2cm，高程精度优于±5cm。

由于NBCORS的似大地水准面模型成果只能保证规划区内陆地上的高精度测量，且陆地与海洋的重力异常不同，附近海域的高程测量精度并没有经过鉴定。对此我们以实验为目的,在宁波市某海域利用NBCORS进行大面积的无验潮水下地形测量。同时在测区以外布设人工验潮站，利用人工验潮资料进行后处理，与CORS无验潮测量事后处理成果进行对比，以供参考。

2 无验潮水下地形测量基本原理

通俗的讲，无验潮方式就是在测深仪探头测量水深的同时，RTK流动站实时测量探头位置及水位数据，并将采集时间，探头位置、水面高程、深度数据汇总到一个文件中储存。

如图1所示，GPS接收机至水面高为H0，探头吃水为H1，t1时刻探头测量水底a点的深度值h。通过在测深、导航软件中正确设置H0、H1，可以直接得到瞬时水面高程A及瞬时水面A至水底a点的距离。

由此可以得到，水底a点高程=A-（H1+h）,上述测量方法集潮位测量与水深测量于一身，直接获得水底点的高程。

3 海上试验

3.1试验方法

按照《海道测量规范》的要求进行测线布设和海上作业。将采集记录的测量数据分别按CORS无验潮模式和传统人工验潮模式两种方式处理，对两种模式所获得的数值成果、图形成果进行比较分析，同时将GPS测高模式所获得潮位数据与验潮站人工观测数据进行比对，从而检核基于NBCORS的RTK无验潮水下地形测量精度，以及所获取测量成果的可靠性、精度及其误差分布特性。图2为本次试验的作业区域及验潮站分布示意图，测区最远处边缘距宁波市海岸线约10Km。

3.2 “RTK验潮”潮位与人工潮位比较分析

利用NBCORS在线坐标转换后处理软件，我们可以得到RTK实时测量的潮位数据，如图3为RTK验潮值与人工验潮站数据对比图形。由于作业区域距验潮站2较近，可见RTK验潮值曲线与验潮站2曲线基本相同。

从表1可知，由于测区位于两验潮站中间，在理论上测高曲线应该位于两验潮站潮位曲线中间，而实际上与理论曲线相比存在l0cm 左右的系统差，根据文献[3]的研究结果，可能是船只的动态吃水及涌浪等因素可能造成的影响量值，这也从另一个侧面说明，基于高精度RTK测高的水下地形测量作业模式能够有效地消除船只动态吃水等因素对水深测量成果的影响。

3.3 RTK无验潮水下地形测量内符合精度分析

《海道测量规范》规定，对主检测线交叉点不符值进行系统误差及粗差检验，其主检不符值限差为：水深0～20m时为0．5m；水深20～30m时为0．6m；水深30～50m 时为0．7m；水深50～100m 时为1．5m；水深大于100m时为水深的3％。同时还规定超限的点数不得超过参加比对总点数的15％ 。

从上面的主检测深线深度比较表可知，水下地形测量成果完全满足《海道测量规范》的质量要求，同时验证了RTK无验潮作业模式的可靠性。

3.4RTK无验潮作业模式与传统作业模式成果比较

我们对RTK无验潮作业模式和验潮作业模式的成果进行了全面的比较。RTK无验潮作业模式与传统作业模式处理的水深成果比较见表3、表4。

从表3可知，按RTK无验潮作业模式获得的成果与传统作业模式获得的成果存在10cm左右的系统偏差，如前所述，该系统差主要是由传统作业模式不能准确完成测量船动态吃水改正引起的。

4 结论

两种作业模式采用相同的测量数据进行后处理，处理后的数据平面位置一致，水下高程值不同。通过对两种方式处理后的的水下地形图进行全面比较，剔除粗差后两种作业模式下生成的等深线基本相同，两套成果较差不会随着离海岸线的距离（离岸10Km内）增加而有趋势性的变化，也不会随着测量深度的增加而有趋势性的变化。也可以认为NBCORS与高精度的似大地水准面联测后的高程测量精度，可以满足由海岸线向海洋延伸10Km的RTK无验潮水下地形测量的使用。

参考文献

[1] 欧阳永忠.GPS测高技术在无验潮水深测量中的应用.海洋测绘,2005

[2] 王真祥．胡国栋．DGPS RTK技术在无验潮水下地形测量中的应用初探．海洋技术，2001

[3] 李连功．论测深仪换能器动态吃水．海洋测绘，2000

[4] 吴春节.基于NBCORS和似大地水准面的联测应用设计方案.宁波测绘，2008

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。