差分GPS的测量精度及其在水下测量中的应用.doc

差分GPS的测量精度及其在水下测量中的应用
摘要：差分gps具有全方位、高精度、实时快速等优点，随着技术的发展，出现了多种不同的差分模式，具有不同的测量精度，被广泛应用水下测量的平面定位中。
关键词：差分gps；rtk；信标；星站差分；水下测量
abstract:thedifferencegpshavecomprehensive,highprecision,real-timefast,withthedevelopmentoftechnology,theemergenceofavarietyofdifferentdifferencemodel,withdifferentmeasurementprecision,iswidelyusedintheunderwatersurveyplanepositioning.
keywords:gpsdifferential;rtk;beacon;starstandingdifference;underwatersurvey
1差分定位原理
差分动态定位系统(differenceglobalpositioningsystem简称dgps)的工作原理是，用两台gps接收机分别架设于两个测站上同时测量来自相同gps卫星的导航定位信号，其中基站根据已知坐标反算观测值改正数，并不断将改正值发送给流动站，流动站对自己的观测值进行改正从而进行实时的精确定位。
水利工程建设通常要对水下的地形地貌进行测绘，水下测量通常使用测量船进行作业，在测量水深的同时，还需要对测深仪中心的平面位置进行测量。差分定位系统的发展给水下测量的平面定位带来了极大的方便，根据所需的精度不同，可以选用不同的差分定位方式，目前常用的有rtk差分模式、cos差分模式、星站差分模式和信标差分模式。
2rtk差分模式
rtk（real-timekinematic）作业使用的仪器为高精度的rtk型gps接收机。其通常是通过在已知点上自设基站，通过无线电台传送差分信号来实现，其测量精度相对于起算点可以达到厘米级（须锁定固定解，并静止几秒钟），应用十分广泛。
影响rtk定位精度的主要原因为流动站与基准站之间的距离，但由于自设基站一般会选择较近的已知点，精度一般都可以满足水上测量的需要。rtk模式的缺点为差分信号的覆盖范围较小，且信号容易受流动站附近的树木建筑物等的遮挡，在实际应用中有一定的限制。近几年发展起来的手机卡模式，利用中国移动网络代替传统的无线电台来传递差分信号，解决了一部分的信号传递问题。因为移动网络带来的延时等问题，测量精度有一定的降低，根据本公司工程应用中的经验，一般均在10cm以内，对于水下测量的影响很小。
rtk模式不仅能够提供平面定位，同时还可以实时测量水面高，无需验潮进行水位改正，在15km范围内，高程精度一般可达到10cm以内，在近岸有潮汐的水域作业具有很大的优势。在实际应用中发现，由于rtk的高精度特性，对测量条件的要求也比较高，在有风浪的水面作业或船速较高时，比较容易出现信号失锁的情况。
3coss差分模式
多基站网络rtk技术建立的连续运行参考站系统即称为coss系统。它可以提供网络覆盖范围内的实时差分服务，一般为收费服务。如上海的vrs系统，分为rtk服务和rtd服务，rtk为厘米级定位精度，rtd提供亚米级定位精度，一般在水下测量中应用。其优点在于信号覆盖质量较好，覆盖范围较大，一般的rtk型gps接收机均可使用，但费用较高，一般按时间收费，比较适合小面积短时间的作业，或离岸较远、不方便自设基站的情况下使用。
4星站差分模式
接收星站差分信号需要gps接收机具备此功能，仪器门槛较高。星站差分由提供差分服务的卫星发送差分信号，用户不需要自设基站，能够在卫星覆盖范围内的任何地方得到实时差分。目前中国应用的星站差分系统主要有美国的starfire系统、fugro公司的omnistar系统和日本的msas系统。
starfire为收费系统，可提供wct和rtg两种服务，wct定位精度为35cm，rtg定位精度为10cm，费用比较昂贵，一般用在远海作业上。omnistar也是收费系统，覆盖了内陆和近海区域，其在中国提供vbs和xp两种服务，vbs水平定位精度为亚米级，xp水平定位精度为20cm。msas是免费的星站差分系统，覆盖了中国的大部分区域，其水平定位精度为亚米级，可以满足绝大多数水下地形测量的精度要求。
5信标差分模式
一些导航型gps接收机可以接收信标台的差分信号进行差分定位，一般可进行亚米级精度定位。信标台是一种由政府或其它部门在一个国家或地区的沿海周边地区专门设立的台站，它发射出一定频率和强功率的信号，广播差分信息，供用户免费接收用来实现实时定位。信标台站就相当于基准台gps，