现代海洋测绘中GPS的应用

冯银银　吕振波　李凡　陈丙见

摘要：近年来，随着海洋资源开发力度的加大，对海洋测绘有了更高要求。海洋测绘在我国军事、经济等发展中发挥着重要作用，在科学技术日益进步的今天，诸多先进设备和技术应用到海洋测绘中，而GPS技术作为其中的一种，其应用最为广泛，特别是在海洋深度、定位等方面拥有不可替代的作用。本文首先阐述海洋测绘基本概况，然后系统探讨GPS技术在现代海洋测绘中的具体应用情况。

关键词：海洋测绘；GPS应用

前言

海洋测绘是现代测绘领域中的一部分，不管在科研、经济，还是国防建设方面，都发挥着重要的作用。如今，现代通信技术、计算机信息技术及卫星技术的迅速发展和广泛应用，逐步进入以数字化测量为主、计算机技术为基础，3S技术为代表的现代海洋测绘阶段。由此可见，GPS技术在测量控制、海洋地形及定位中的应用也就越来越广泛。

1.海洋测绘基本概况

所谓海洋测绘，就是根据海洋底层的物理场性质、变化特征进行测量，按照不同的比例绘制成海图及专题性海图，这是一项关于海洋水体及海底测量和海图测绘的工作。具体讲，有海道、海洋地、海底地形等测量和海底地形图、航行图及各类专题图的编制。

在测绘过程中，由于海洋水体丰富，给测量工作带来一定的难度，因此需要借助专业海洋考察船及专门测量设备、仪器开展连续性观测，通常是一船多用，实行系统全面性考察。最为基础的测量形式有两种：一是路线测量，也就是剖面测量，主要为了了解和掌握海洋地质构造及物理场特征；二是面积测量，根据测绘任务规定的比例要求，布设合理距离的测量网络。而在现代海洋测绘中，是以GPS技术及无线电定位技术为主。

2.现代海洋中GPS技术的应用分析

2.1关于GPS技术

GPS也称全球定位系统，其组成部分包括空间卫星、地面控制系统及用户终端设备，是一种具有全球性、全天候及高精度等特点的导航定位系统。该技术可迅速、高效、准确地为用户提供系统精确的点线面三维坐标及有关信息，在社会生产生活和科技发展中发挥着不可替代的作用。

2.2在海上定位中的应用

海上定位是现代海洋测绘中的一项基础内容，是在海上准确定位船舶位置，给舰船航行提高导航，其工作主要有海面定位及水下定位。近年来，RBN/DGPS技术在我国沿海测绘中逐步应用开来，该系统可在300km内可进行偏差在5m以下精准定位，可满足当前沿海测量的大比例绘图导航及定位要求。而对于距离相对大的海域测绘，因海洋相关工作存在特殊性，测量监控点的固定难度大，常规性大地测量技术及GPS静态定位技术很难满足其需求，而使用常规DGPS定位技术因随流动站和差分主站的距离扩大而导致定位精准度降低，作用面也受限，局限了该技术的应用。GPS-PPK技术则可弥补这些不足，可满足高精度测量要求，且在实际应用中不需要进行数据实时通讯。通常在海洋测绘中要充分考虑到经费、测量精确度及导航要求等各种因素，把RBN/DGPS技术和GPS-PPK技术的优势充分结合起来制定测绘技术方案。

2.3海洋水深测量中的应用

如今，在我国海洋水深测量工作中大多数是应用多波束水深测量系统。和以往的单波束测量系统相比，前者可根据水源深度差异直接获得深度信息，此外还可在垂直向开展测量，而这些都是后者无法满足的。

海洋水深测量，就是通过测量船配置的测量系统对海洋水深进行测量获得相关数据，该系统主要由专门水深测量软件、计算机、GPS接收器、多波束测量仪组成。海洋水深测绘流程主要是：（1）准备工作。一是进行GPS-RTK基准站架设时，需把其设在需测量区的中心位置，且要处于周边地势较高无明显遮挡物为主。二是以北54或西安80坐标作为基准换算坐标。三是根据已测数据重新加密处理，进而重设原有测量面，这就需要测量水深作业开展初步布设。（2）进行数据收集时，通过对数据参数的正确性进行检查，以免其有误导致基站定位出错，在测深设备正常连接后，需对相关测量仪、更正天线偏差、接受器数据格式、定位仪接口等进行全面校准，并在检查确认正常后才可开展测量工作。（3）在数据处理时，应用专业软件对获得的海洋水深数据实施有效处理，以得出海洋测绘专业、系统的数据分析报告，并以文档方式妥善保存。

2.4海洋水下地形测量应用

海道测量是海洋水下地形测量的基础，海底测量主要是明确海底点三维或平面坐标，而水下地形测量还需通过水声仪器来进行水深测量。海上航运、海上石油作业、海底电缆工程以及渔业开发、矿产资源勘探等工作均需要应用到水下地形图。CPS技术在海洋水下地形测量中的应用，能迅速、准确地测定水声仪所在位置，对比例尺相对大的测图，可通过差分GSP技术开展相对定位。在实际操作中，要把GPS接收器和水声仪器结合起来，前者实现定位测量，后者开展水深测量，再通过电子记录设备、应用计算机、绘图仪等构成海洋水下地形测绘自动化系统，实现断面图、水下地形模型等相关测绘。

2.5海洋测绘中GP5应用中的误差分析

当应用无验潮法进行海洋测绘时，因波浪影响、船体摆动、RTK高程有效性、采样速率等因素的存在都会对测量数据造成一定的影响，同时还存在较大的误差。因此，通过采取一定的方法对此进行纠正，以确保测量数据的准确度，而对于因船体摆动而出现的误差，可应用电磁式姿态仪对船姿态纠正，此种纠正主要是针对位置、高程等方面。同时，姿态仪也可对船行驶中横、纵向予以调整，两者均需要专用软件来分析控制。另外，相对船体动态吃水数据来说，可以根据其静态吃水及探测船自重下沉、颠簸幅度总和选取平均数值进行更正，以减少测绘过程中误差的发生。

3.结论

总而言之，海洋测绘是发现、探索及开发海洋的最为重要的一个工作，GPS技术在其测绘过程中拥有着不可替代的作用。为了进一步提高海洋测绘的精确性和有效性，应不断地对GPS技术在海洋测绘应用进行深入研究。