| 标题 | GPS技术在海洋测绘中的运用 |
| 范文 | 王治国 （河北省制图院，河北 石家庄 050031） 摘要：海洋测绘是现在测绘学科中的一个重要版块内容，与我国国民经济建设以及国防建设安全有着十分紧密的关系，其中对海洋石油勘探来说，能够更好的实现井位的确认。随着计算机、通信通讯以及卫星等信息技术的不断发展，更多先进的技术被应用到海洋测绘中，海洋测绘也迎来了跨时代的变革，数字测量被引入到海洋测量中，实现了海洋测绘中对时空的突破。在数字测量中，GPS技术实现了海洋测绘新的测绘方向，打破了过往海洋测绘仅仅停留在海平面之上的限制，向海面之下进行延伸，完善了原有的海洋测绘技术，成为海洋测绘的重要技术手段。本文主要分析了当前GPS技术在海洋测绘中的具体应用，分析了GPS技术在测绘中存在的问题及对应的解决办法。 关键字：GPS技术；海洋测绘；技术运用 顾名思义，海洋测绘是针对海洋开展的测绘工作，而在实际测量工作过程中，海洋测绘不仅仅具有一般测量所具备的实时性，海底测量还具有不可视性，测试基准也存在变化性等特点，因此在开展海洋测量过程中涉及到的测量方法非常繁杂，还存在各种各样的限制条件。过去要想进行海洋地貌检测，获得相关的监测数据，常常需要不同的观测项目同时开展，运用不同的设备仪器来配合监测工作的开展，但是获得的监测数据并不十分精准，常常存在很大的偏差。随着信息技术的不断发展与应用推广，很多适用于测绘工作的具有高技术含量的测绘方法被引用到海洋测绘中，并得到非常好的发展。比如针对海洋深度测量而引入的单波束与多波束测深技术，针对海洋的水文以及海洋大地水准面而引入的卫星测高技术。在众多海洋测绘技术中，GPS技术对海洋测绘中获得的定位的精准度来说有着非常重要的现实意义，它的出现使得海洋测绘更具有高效性、精准性以及科学性，朝着信息化方向得到更好的发展。 一、GPS 测绘技术的应用 （一）GPS 海洋控制网 所谓的海洋大地控制网主要包括地面控制点、海面控制点以及海底控制点三大板块，其中海底控制点占据主要地位。开展海底控制点测定主要是借助GPS信号接收器与卫星的同步观测与定位，利用水声应答器来检测控制点与GPS信号接收器之间距离的工作原理来测定GPS信号接收器、海面固定标志以及水声应答器之间的对海底控制点进行监控，精确的定位控制点的实际位置。在海洋大地测量工作中，海洋大地控制点的确立是最基本的工作，主要是为了能够更好的开展后续的海洋工程建设、海底地貌地形测绘、海面变化观测等工作。 （二） GPS 的定位技术 定位、水位、测深是进行海洋测绘采集水深数据的三大要素。我国沿海地区先后建立了22 座覆盖离岸300KM范围内水域的 RBN—DGPS 基准站来确保海洋测绘时的定位的精准度，从目前的测绘现状来看，DGPS技术定位已经能够达到亚米级的精度，能够满足海洋测绘基本的定位需求。网络 RTK 技术是常用的一种卫星定位连续运行综合服务系统，部分沿海省省级以及市级两部分的基准站网，能够提供不同等级精度的定位与导航服务，从具体的形势来看，不仅能够提供动态定位还能提供静态数据服务，但是却只适用于近海水域。在DGPS技术的发展过程中，涌现出一种新的技术——GPS—PPK 技术。与网络 RTK相比，前者突破了数据传送时的局限性，产生作用的距离更长远，即使没有技术连接，也能够开展测绘工作。在实际开展海洋测绘工作时，需要将这些技术结合起来，靈活应用，服务于测绘数据的精度。 （三）GPS 的测高技术 地形图实质上就是正形投影图，能够依据一定的准则表示地物的地貌平面位置与高程，要想绘制海底地形图，就需要借助测深仪器设备以及相关的水位资料来获得高程数据。虽然现阶段海洋GPS测绘技术已经相当成熟，但是由于海洋环境的变幻莫测，在获取水位资料与高程测量时依然会存在一定的误差。进行海洋水下地形测绘时主要是借助DGPS技术实现定位，然后利用水位站来观测水位变化，借助水位模型推算最低潮面数值，进行高程控制。当测绘区域离海岸比较远时，按照传统的潮面验潮方法主要是设立一个离测区最近的潮位站，这样测得的数值之间差值过大，远远超过了测绘精准度所限定的差值。后续引入到海洋测绘当中的GPS—RTK 和GPS—PPK “无验潮”技术极大的缩小了水位之间的误差值。利用GPS—RTK 或 GPS—PPK “无验潮”模式技术来进行海底高程的测定，实质上是将经过处理与归位计算后的瞬时高程取代原来的由水位与水合成的高程值，极大的规避了因为各种因素引起的测量差值问题，大大提升了测量的精准度，这是传统的验潮模式所不能相提并论的优势。 二、存在的问题及解决措施 （一） 位置偏差的修正 在海洋测绘过程中借助DGPS定位技术或者网络 RTK 技术都能够获得能满足一般性工程对精确度要求的测绘数据。在测绘海洋水下地形以及深水岸线调查时，需要将测深中心与定位中心保持一致，测深仪器换能器中心与GPS的天线呈垂直状态，当测深中心与定位中心的位置存在的偏差超过规定范围时，可以通过将定位中心归算到测深中心的方式来确保两者的一致。 （二）延时改正 在进行海洋测深作业过程中，通过将GPS定位输出接口、测深仪的输出接口同时连接到计算机上，能够将测深与定位工作同时完成。需要注意的是，在进行数据采集过程中，测深仪器设备很难与GPS定位保持同步状态，这会使得测绘出的数据与实际情况存在偏差，造成测绘的地貌与地形存在一定程度的失真。因此在实际测绘过程中，随着测船向前推进，GPS系统以及测深仪器测算出的水深数据都会向后出现漂移，可以借助公式“定位测深系统的延时 = 延时产生的位移 /测船速度”来进行延时改正，提高测绘数据的精准度。 （三） 坐标转换误差 通过GPS技术获取的坐标形式属于WGS—84 坐标，在将测绘的坐标数据转换成具体的地方坐标常常需要借助相关的转换模型，一般来说用的比较多的有七参数模型以及三参数模型。而通过DGPS技术开展数据采集后则需要进行平面位置的转换，借助网络RTK 技术进行相关数据采集时更多的是测绘平面与高程的精准度，然后借助七参数模型也就是我们说的三维空间转换模式进行数据转换。从数学角度来看，七参数模型的转换形式是极其严密的，但是由于测量出的数据受到具体的观测条件以及观测的时间等因素的影响，难以确保测量数据的精准度，这在很大程度上限制了数据转换时的精度。大地高的测量精度存在一定的局限性， 导致该方法的转换精度有一定限制。 （四）专业人才缺失，测量设备不到位 虽然GPS技术应用到海洋测绘中能够有效推进海洋码头建设以及临海地区工业发展的进程，极大的节省工程所需要的人力物力，实现工程成本控制，但是在实际应用过程中依然有相当一部分测量单位由于配备的GPS接收器精准度比较低，在具体测量工作开始前或者获得测量数据之后没办法对坐标进行精准的转化。加上很多测绘工作人员并没有充分重视测量数据的精准性，加上自身测绘专业的基础知识掌握并不牢固，测量出的数据存在一定的误差，直接影响到最终的测量结果，使得计算出的海域位置与实际位置存在偏移，如果遇到比较特殊的情况，甚至会造成权属纠纷。比如在建设新码头时进行填海造地是沿着海岸线一步一步向着海的一侧推进的，由于进行填海工程的范围与原有的海岸线出现重叠，换句话说就是填海工程使得原始海岸线消失了。如果在进行测量中不能落实测量数据的精准度，出现偏差，那么在标图中可能填海区域会变成一座孤岛。测绘专业是一个偏冷门的专业，未来就业的面比较窄，很多学生在进行报考时更倾向于热门的专业，测绘专业考生比较少，加上海洋测绘工作具有其特殊性，经常需要外出出差并且要承受很大的工作压力，年轻人并不想从事这样的工作。 针对当前海洋测绘行业人才缺失的问题，在未来有必要重视专业性人才的培养，相关部门可以尝试与高等院校合作进行定向人才培养，用更好的福利待遇与人文关怀来吸引人才的加入。同时要做好GPS测绘相关设备的配备工作，用更精准的设备开展测绘工作，确保数据的精度。 通过上述分析，我们可以发现，在GPS技术不断优化发展的过程中，它的适用范围越来越广，在进行海洋测绘中得到充分发挥，无论是进行海洋大地測量还是开展海上定位，或者对海洋水下地形进行精准的测量都会应用到GPS技术。而伴随着GPS技术的数据处理相关技术不断提升， 海洋测绘所获得数据将会更加精准，海洋定位必然更加准确，而相关的具体操作也只会越来越便捷。 参考文献 [1]赵建虎.现代海洋测绘[M].武汉： 武汉大学出版社，2008：7-8. [2]李征航.GPS 测量与数据处理[M].武汉： 武汉大学出版社，2008：17 - 25. [3]缪锦根，刘冬全.中国沿海 RBN - DGPS 系统功能升级构想 [4]高井祥. 测量学[M].徐州： 中国矿业大学出版社， 2006：104. |
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