GPS技术在海洋测绘中的应用探究

2016-04-14郑庆敏王康国

地球 2016年8期

关键词：高精度接收机控制点

■郑庆敏王康国

（海南省海洋地质调查研究院海南海口570203）

GPS技术在海洋测绘中的应用探究

■郑庆敏王康国

（海南省海洋地质调查研究院海南海口570203）

海洋资源作为我国重要资源之一，在我国经济、军事等方面都占据着十分重要的地位。一直以来，我国都在海洋勘测、开采和测绘等方面付出了巨大的努力，投入了巨大的资金及人力支持，海洋测绘对我国的军用以及民用都发挥着极大的作用。在科学技术的不断进步下，我国在海洋测绘中越来越多的投入了先进技术，如GPS技术，其在海洋测绘中的精密定位以及水深测量方面占据主导地位。文章介绍了在海洋测绘中GPS技术的应用，简要分析了测绘中可能出现的一些问题及解决办法。

GPS技术海洋测绘应用问题解决办法

1　引言

在传统的测绘中，往往利用罗盘定位、六分仪、测深绳、测深杆以及测深铅鱼的方法去测量，这些方法存在很大的弊端，不仅耗费大量的时间、物力财力，而且测量数据精度值比较低，无法用作详细、科学了解海洋的依据。近些年来，在海水测深方面逐渐应用了侧扫声纳、海洋遥感测深以及多波束测深系统，这些方法较之传统技术有更多更大的优势，得出的数据更精确。现在，GPS技术在海洋测绘中广泛的应用，使我国海洋测绘发生了质的变化，逐渐发展成为具有高精度、高效的测绘技术。

2　海洋测绘以及GPS技术的涵义分析

海洋测绘主要是将海洋水体以及海底作为测量对象，对海洋底部地球物理场的根本性质以及变化进行测量，并根据所得数据绘制多种比例尺的专题海图。主要有海道测量、海底地形和海洋大地的测量、海洋专题的测量、以及海底地形图、航海图、各种海洋图集的编制等。海洋测绘方法主要有海洋地震、海洋重力、海洋磁力、海底热流、海洋电法以及海洋放射性的测量。由于海洋水体的影响，必须借助专业的海洋调查船以及测量仪器进行持续且快速的观测，综合考察。

GPS即全球定位系统，是美国研制的能够实时进行海、陆、空的三维导航及定位的新一代定位系统。GPS主要由地面控制、空间设备以及用户设备三部分组成，其提供信息具有高效、快速、准确的特点，能够全天候的、自动化的对点线面等的三维坐标进行测量。

3　GPS的应用

3.1高精度的海洋定位

为了能够获得拥有更高精度值的海洋定位效果，可结合船上导航设备与GPS接收机通过两种设备相互作用实现精确定位。例如，在GPS伪距定位的操作中，充分利用船上计程仪或者是陀螺仪、多普勒声呐的具体观测值，进行联合推理求得船位；而在近海海域，就一般在岸上或是岛屿上建立基准站，在船上安装GPS接收机，再加上动态相位技术或差分技术的应用，全方位的对船的位置进行定位，进而实现具有高精度的海上定位工作。

3.2海洋大地控制网的建设

海洋大地控制网主要由广泛分布在暗礁及岛屿上的控制点和海底的控制点所组成，水声应答器和固定标志是构成海底控制点的两部分。建立良好的海洋大地控制网，可在海洋变化、海洋资源开发、海洋地形的测绘中都起到非常重要的作用。首先在暗礁岛屿上的控制点的位置设立，可利用GPS相对定位技术测定，精准的确定控制点应处的地理坐标；其次，在在进行海底控制点位置的测定中，则必须借助GPS接收机和一些水声的定位设备，GPS接收机一般置于船台上或是一些固定浮标上。从对卫星的观测和海底控制点的观测方面达到同步效果，实现控制点位置的确定。船上的GPS接收机的位置会不断发生变化，其瞬间位置可利用GPS相对动态定位技术进行观测定位。

3.3水下的地形测绘

海底地形图对航海、海底资源的勘探、电缆的铺设、海上钻井的平台建设及沿海的养殖业等方面都是具有重大实用价值的，因此，必须利用高精度的数据去绘制具有准确性的地图。水下地形的测绘过程中，最基础的是对海道的测量，具体可采用海地控制测量的方式来对海地控制点的具体空间坐标或平面坐标进行测量，另外，还有必要利用水深以其来测量水深，水深测线的间距可随比例尺的变化而不同。在近海岸区域，一般采用较为传统的仪器，利用交汇法进行定位，在一些较远的区域中，则较多的利用无线电进行定位，因GPS对目标物进行定位的过程具有快速、高精度的优势，针对水深仪器可采用单点定位，但其精度仅有几十米，只能控制对远海海底的小比例尺地图的测绘；对一些大比例的测图，则应利用GPS差分技术实施相位定位，实际中往往同时使用GPS和水深仪器，利用前者开展定位测量、后者进行测量水深的工作，再加上电子记录簿进行数据的记录，最后发挥计算机的优势，利用专门的绘图仪形成自动化测量海底地形的系统。

4　潜在问题及应对方式

随着我国越来越多的涉海项目的出现，GPS成为测量海域的必备工具之一，其在临海工业、码头建设及水产养殖等海洋测量中应用十分广泛，可避免出现人力、物力被浪费的现象。但部分测量单位未使用精度高的GPS接收机，测量前及获得数据后对坐标的转化重视力度不足，或者是由于缺乏基础理论知识，在参数的采用上缺乏合理性，形成测量结果不准确，误差较大的现象，对测量成果的影响巨大，甚至会引发一系列权属纠纷。例如，在新建码头的设计中，其填海区域可能与原岸线发生重叠的现象，也就是填海工程必然会用人工岸线取代原岸线，但可能因为测量不准确，出现在标图时未准确反映实际的情况，甚至会有养殖用海的图标错标在岸上。还可能出现海洋部门与土地部门对具体海洋工程范围的测量出现不一致的现象。

GPS技术在测量中出现的误差可主要概括为三个部分：首先是GPS自身的误差，其自身由于信号原因造成轨道误差以及SA，AS影响；其次是GPS信号传输中出现误差，主要有太阳光压、对流层及电离层的延迟、多路径传播以及周跳；最后是由GPS接收机产生的误差，主要有钟误差、锁相环的延迟、通道间形成的偏差、码跟踪环的偏差等。针对这种情况，测量单位在选用仪器时，必须全面了解仪器的性能、精度水平以及工作特性等，因为只有作业前对GPS仪器进行检验，才能保证GPS测量工作顺利进行。对于一些处于近岸的用海项目，为保证该项目不与周边已拥有确权的一些目标发生冲突，应严格转换WGS-84坐标的参数，对于少量紧邻人们居住区域内的项目、应结合RTK技术进行测量，以保证坐标值的精确度。