浅探GPSRTD水下地形测量中的滞后改正.doc

浅探GPSRTD水下地形测量中的滞后改正陶本才徐卫兵（安徽省长江河道管理局测绘院安徽芜湖241002）摘要本文论述了GPSRTD水下地形测量的方法和过程,详细讨论了GPSRTD水下地形测量中产生滞后的原因和进行程序改正的原理、方法。关键词GPS测量滞后滞后改正概述随着GPS测量技术的不断发展与成熟，GPS测量方法以经典测量方法无可比拟的优势，被频繁的应用到工程的各个领域。既进行常规的静态控制测量，又进行实时动态定位与导航，还可部分代替水准测量，进行高精度的变形监测，使数字化的测图方式变为可能，成为我院主要的测量技术手段。水利工程测绘中，GPS测量系统配合其他设备，一般组成下述两种作业模式：静态控制测量经典静态测量：适用于长基线（≥20km）和高精度定位，主要用于建立工程的首级控制网或进行变形监测。快速静态测量：适用于短基线（≤20km）观测，观测时间较短（5～10分钟），主要用于建立或加密工程的控制网。实时差分定位测量实时伪距差分：RealTimeDinematic，简称RTD，定位精度亚米级，系统工作距离较远（30～50km），主要用于水下地形测量，是本人单位水下地形测量的首选模式。相位伪距差分：RealTimeKinematic，简称RTK，定位精度厘米级，但系统工作距离有限（≤15km），主要用于图根控制测量和工程放样，潮汐变化较大的水域进行无验潮法水下地形测量，较为理想。GPSRTD水下地形测量系统的组成与工作流程系统的组成水下地形测量系统由岸台系统、船台系统与数字化成图系统三部分组成。其中岸台系统由GPS岸台接收机、数据发射电台、电瓶及数据发射天线组成；船台系统包括GPS船台接收机、数据接收电台、数字化测深系统、测量导航软件及电脑等设施；数字化成图系统主要为一些软件和打印设备，将采集的水下地形数据处理后，自动绘制出水下地形图并打印出图。系统的工作流程水下地形测量系统的工作流程一般为，首先在岸上的已知控制点上设置一台GPS接收机作为参考站(岸台)，另一台GPS接收机与测深仪、计算机连接后设置在测船上作为流动站(船台)。岸台、船台GPS接收机同步接收卫星的数据信号，参考站的电台连续不断的发射差分数据信号，而流动站电台则不断的接收参考站的差分数据信号，测量导航软件实时的解算出船上流动站的位置坐标，并同步记录测深仪测得的水深数据。采集的水下地形数据经内业检查、处理后进入数字化成图系统，自动绘制出水下地形图。GPSRTD水下地形测量系统组成与工作流程如图1所示：图1GPSRTD水下地形测量系统组成与工作流程GPSRTD水下地形测量中的滞后现象由于GPSRTD水下地形测量系统有多种仪器设备组成,因为数据链间的传输延迟、导航软件解算的延迟及不同仪器之间协调的时差影响，导致GPS定位数据和测深数据间存在时间差dt。从而造成定位坐标与水深之间的不协调,反映在水下地形图上即表现为水下等高线呈波浪状,这种情况称为滞后(或延时)现象。一般而言，对小比例测图（如1：10000）来说，其反映并不明显。测图比例尺越大（如1：1000、1：500）,等高线的波浪状扭曲越明显,因此必须要考虑并采取程序后处理的办法来进行改正。延时值dt的求取要进行滞后的程序后处理改正，首先得测出延时值dt的多少。一般采用特征点差距法和等高线差距法。特征点差距法：在测区内选取如图2（a、b）的地形，其特征点处用浮标固定位置，测船以测量时的速度（最好保证匀速航行）来回测量用浮标固定的特征点，根据往、返测量的特征点的距离差ds和平均船速ν，可求延时值dt＝ds÷（2×ν）。该方法由于特征点不易固定，实现过程中有一定的难度。图2特征点差距法求解dt等高线差距法：选择一个水下地形变化均匀,深泓明显的地域,设计数条（一般10～15条为宜）航线,每条航线进行往、返互测。将采集的数据导入成图软件生成水下等高线地形图（一般取数据的所有往测、所有返测和互反的两次往、返测成果，共生成4份地形图），将4份地形图两两叠合，由于滞后的影响，同一地形的相同等高线之间不能重合，它们之间呈似平行线状（所有往测、所有返测的成图叠合）和似正弦曲线状（互反的两次往、返测的成图叠合）。根据同一等高线之间的叠合差距ds和该处的往、返测量船只的平均船速ν往、ν返，可求延时值dt＝ds÷（ν往＋ν返）。该方法用时较长，但一次可以求解出很多的延时值dt，然后按照数学中的统计理论，计算出一个较为符合实际的延时值dt。延时值dt的正、负取值问题，一般软件关于延迟校正的说明中讲，“位置滞后水深取正值，位置超前水深取负值”。该话较难理解，好象延时值dt的正、负与测船的航向有关一样，通过我们的测量实践，并不如此。确定延时值dt的正、负的方法就是通过取+dt、-dt各处理数据生成水下等高线地形图，若延时值dt的正、负有误，则等高