RTK無驗(yàn)潮測量有驗(yàn)潮測量比較c

1、RTK無驗(yàn)潮測量與有驗(yàn)潮測量的比較一以岱山跨海大橋工可階段水文專題固定斷面測量為例陳尚州王靈鋒（浙江省河海測繪院杭州310008）摘要:在岱山跨海大橋工可階段的固定斷面測量中，通過RTK無驗(yàn)潮測量與有驗(yàn)潮測量的比較，給出兩種測量方法的差異性，印證RTK無驗(yàn)潮測量的可靠性和優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：岱山跨海大橋；固定斷面測量；RTK無驗(yàn)潮測量；有驗(yàn)潮測量。1引言舟山大陸連島工程（三期）為岱山跨海大橋，工程南起舟山本島北部，跨海后與岱山島連接。工程可行性研究中初步擬定了二個(gè)橋位，簡稱“西線方案”和“東線方案”。西線方案又稱馬目橋位，它南起舟山本島的馬目山，下跨灰鱉洋水域，于岱山島西側(cè)的雙合山登陸，全線長約1

2、7km。東線方案又稱秀山橋位，它南起舟山本島的龍王跳咀，跨灌門水道、連秀山島，跨龜山水道、連官山島，最后到達(dá)岱山島，工程全線長約15km=舟山大陸連島工程（三期）岱山跨海大橋工可階段專題之四為固定斷面測量，通過對工程海域1年4次的固定斷面測量，為相關(guān)專題研究積累固定斷面基礎(chǔ)資料。工程區(qū)域共布置11條固定斷面測線，總長161.6km，固定斷面測線起訖點(diǎn)坐標(biāo)在2007年1月第一次測量時(shí)在原計(jì)劃的基礎(chǔ)上確定下來，以后測次都相同。本項(xiàng)目的固定斷面測量擬采用RTK無驗(yàn)潮模式實(shí)施，為了解在長距離大范圍水域采用RTK無驗(yàn)潮模式測量的可靠性，在2007年1月第一次測量時(shí)我們進(jìn)行了RTK無驗(yàn)潮測量與有驗(yàn)潮測量兩

3、種方法的比較，工程位置見圖1。小漁山dfS-東霍山£步槍灣言圖1工程位置、潮位站布置及GPS®制網(wǎng)示意圖2RTK無驗(yàn)潮測量隨著GPSRTK技術(shù)的日益成熟，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，獲得cm級甚至mn的水平定位精度和cm級的高程定位精度。本項(xiàng)目的固定斷面測量采用RTK無驗(yàn)潮模式實(shí)施，根據(jù)固定斷面分布情況布設(shè)控制網(wǎng)，進(jìn)行GPS控制測量，GPS控制網(wǎng)見圖1。GPSRTK采集的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)是WGS8碗標(biāo)，無驗(yàn)潮固定斷面測量時(shí)需求取定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換參數(shù)質(zhì)量的好壞直接影響RTK的測量精度。每天測深開始前，首先用聲速計(jì)測量當(dāng)天水中聲速，然后將聲速參數(shù)輸入測深儀，測深儀工作時(shí)自動(dòng)改正水溫、鹽

4、度對水深測量值的影響。精確量取換能器桿總長與桿頂至水面的距離來算出測深儀吃水深度與GPS大GPS天線高及測深儀吃水量測示意圖線高，見GPS天線高與測深儀吃水量測示意圖。施測時(shí)，利用GP賣制點(diǎn)成果，在GPSRTK手薄中進(jìn)行點(diǎn)校正，將基準(zhǔn)站架設(shè)在離測區(qū)近的控制點(diǎn)上，用GPSRTK手薄啟動(dòng)基準(zhǔn)站。將轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)的海洋測繪導(dǎo)航軟件中。把測深儀接口及定位系統(tǒng)接口同時(shí)連接計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)同步定位、測深。在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站上設(shè)置相應(yīng)的測量模式及參數(shù)，流動(dòng)站接收機(jī)根據(jù)基準(zhǔn)站電臺(tái)實(shí)時(shí)傳送的TrimbleGG嗷據(jù)鏈，實(shí)時(shí)地求解出厘米級的流動(dòng)站三維坐標(biāo)。為了確保測深點(diǎn)的平面位置與該點(diǎn)測深同步，GPS勺接收天線安裝在

5、測深儀換能器的同一鉛垂線上方，只要精確設(shè)置流動(dòng)站大線高，就可以實(shí)時(shí)地測量潮位。RTK無驗(yàn)潮水下地形測量原理如下圖gps衛(wèi)星為了保證定位精度，無驗(yàn)潮測量時(shí)，測量軟件中記錄限制設(shè)置為RTK固定，即定位精度在海測軟件中顯示“RTK固定”狀態(tài)，流動(dòng)站GP俄收機(jī)初始化成功（固定）后才可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集紀(jì)錄。同時(shí)要注意將利用轉(zhuǎn)換參數(shù)測量的測點(diǎn)三維坐標(biāo)（RTK無驗(yàn)潮成果）與GPSRTK手薄中點(diǎn)校正測量的測點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行比較，確保各種設(shè)置正確。啟動(dòng)海洋測量軟件進(jìn)入測量狀態(tài)，設(shè)置測點(diǎn)間距，調(diào)出要測量的固定斷面號(hào)，使測船進(jìn)入需要測量的斷面位置，按指定的測點(diǎn)間距進(jìn)行測點(diǎn)定位和測深，并根據(jù)軟件的偏航顯示數(shù)據(jù)，隨時(shí)修正測船

6、的航向，使測船始終沿著斷面線方向航行，按同樣的方法施測所有斷面。無驗(yàn)潮技術(shù)進(jìn)行固定斷面水下地形測量時(shí)，利用下面的公式計(jì)算測點(diǎn)海底高程：測點(diǎn)海底高程=1985國家高程基準(zhǔn)潮位-水深（測深儀測量）；1985國家高程基準(zhǔn)潮位=GPS天線高程-天線偏差常數(shù)（天線中心至水面距離）。3有驗(yàn)潮測量有驗(yàn)潮測量是利用GPS測定測點(diǎn)的平面位置，利用測深儀測定測點(diǎn)的水深，得到測點(diǎn)的瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)，就可以獲得測點(diǎn)的高程。岱山跨海大橋工可階段水文專題固定斷面測量的測點(diǎn)瞬時(shí)潮位數(shù)據(jù)運(yùn)用三角分帶解釋法獲得。本項(xiàng)目在測區(qū)共布置了6個(gè)潮位站，布置見圖1。有驗(yàn)潮水下地形測量的數(shù)據(jù)計(jì)算處理按以下步驟進(jìn)行：3.1斷面水深測點(diǎn)的消浪處理

7、針對測區(qū)海域的波浪特點(diǎn)，根據(jù)波浪對測量水深的影響專門編寫了消浪軟件對水深點(diǎn)進(jìn)行消浪處理，見圖4.1海底高程計(jì)算比較圖；各測船采集的測點(diǎn)平面位置和水深文件，都與記錄簿與測深儀紙進(jìn)行校對處理。最后將水深文件編制成潮位改正計(jì)算格式文件。3.2潮位資料整理潮位資料的整理在水下地形測量中非常重要，在實(shí)際工作中按以下步驟來進(jìn)行:1月14日時(shí)間(1) 將測深期間的觀測潮位按考證的基面關(guān)系統(tǒng)一換算成1985國家高程基準(zhǔn)潮位，繪制同步潮位過程線圖，進(jìn)行合理性審查，見圖3.2。對個(gè)別因風(fēng)浪影響的跳點(diǎn)進(jìn)行合理性修正。由圖3.2可知,測區(qū)海域各潮位站的各項(xiàng)潮汐特征均比較接近，因此有利于對測區(qū)測點(diǎn)潮位的正確計(jì)算。圖3.

8、2同步潮位過程線示意圖(2) 編制成潮位觀測報(bào)表，求出各潮位站測深期間同步平均潮位進(jìn)行對比，審查是否合理。(3) 將1985國家高程基準(zhǔn)潮位，編制成潮位計(jì)算格式文件。3.3潮位改正計(jì)算我們在本項(xiàng)目測區(qū)海域布置的潮位站已能夠有效的控制潮汐變化。由采用三角分帶解析法求解測點(diǎn)潮位數(shù)據(jù)及對經(jīng)過處理的測點(diǎn)水深數(shù)據(jù)，計(jì)算出測點(diǎn)的海底高程。計(jì)算工作由本院專用軟件完成，計(jì)算結(jié)果示例見表3.3。表3.3潮位改正計(jì)算結(jié)果示例表單位:m斷面號(hào)：G05N施測日期：1月14日采潮位站：大漁山馬目西山咀序時(shí)間XY水深大漁山馬目西山咀測點(diǎn)測點(diǎn)號(hào)潮位潮位潮位潮位高程33213143352297.541403637.38.52

9、-0.32-0.26-0.17-0.25-8.7733313143352313.741403647.48.48-0.32-0.26-0.17-0.25-8.7333413153352329.941403658.58.43-0.32-0.26-0.17-0.25-8.6833513153352345.941403670.08.39-0.32-0.26-0.17-0.25-8.6433613153352361.741403681.38.35-0.32-0.26-0.17-0.25-8.6033713153352377.741403692.18.33-0.32-0.26-0.17-0.25-8.58

10、33813153352394.141403702.88.29-0.32-0.26-0.17-0.25-8.5433913153352410.841403713.18.27-0.32-0.26-0.17-0.25-8.5234013153352427.541403723.68.25-0.32-0.26-0.17-0.25-8.5034113153352443.641403733.58.21-0.32-0.26-0.17-0.25-8.4634213153352460.841403742.88.20-0.32-0.26-0.17-0.25-8.4534313163352477.941403751.

11、88.17-0.33-0.27-0.17-0.25-8.4234413163352495.141403760.68.14-0.33-0.27-0.17-0.25-8.3934513163352511.741403770.58.12-0.33-0.27-0.17-0.25-8.3734613163352528.441403781.08.08-0.33-0.27-0.17-0.25-8.334RTK無驗(yàn)潮測量與有驗(yàn)潮測量的比較分析本次比較分析的藍(lán)本為固定斷面測量2007年1月測次的成果資料。4.1海底高程計(jì)算比較圖4.1海底高程計(jì)算比較圖0.0-0.4-0.1-0.2-0.3高程1985國家基準(zhǔn)米

12、50.8.6.4-&&&%X-X-RTKk占實(shí)時(shí)'水溪'S:z有驗(yàn)潮平滑水深20868877,RTK無驗(yàn)潮測量可以動(dòng)態(tài)的消除測船動(dòng)有驗(yàn)潮測量水深測點(diǎn)的消浪效果直從圖4.1海底高程計(jì)算比較圖中可以看出吃水與波浪等綜合因素對計(jì)算測點(diǎn)海底高程精度的影響,接影響海底高程計(jì)算的精度。4.2測點(diǎn)高程比對統(tǒng)計(jì)為了檢驗(yàn)RTK無驗(yàn)潮測量的可靠性與精度情況，以有驗(yàn)潮計(jì)算測點(diǎn)高程為基準(zhǔn)，我們對G04G03G0&GO7斷面的部分測點(diǎn)RTK無驗(yàn)潮測點(diǎn)高程與有驗(yàn)潮計(jì)算測點(diǎn)高程進(jìn)行比對統(tǒng)計(jì)，并且根據(jù)RTK測點(diǎn)離基站距離的遠(yuǎn)近也進(jìn)行分別比較，以期發(fā)現(xiàn)一些RTK無驗(yàn)潮測量的精度與

13、測點(diǎn)離基站距離遠(yuǎn)近的關(guān)系，見表4.2(1)和表4.2(2)。表4.2(1)RTK無驗(yàn)潮測點(diǎn)高程與有驗(yàn)潮計(jì)算測點(diǎn)高程比對統(tǒng)計(jì)表參加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)距離基站5000米內(nèi)的比對結(jié)果v0.05(m)0.050.15(m)0.15<A<0.20(m)>0.2(m)點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%60864.530632.5252.730.3經(jīng)檢測942點(diǎn)，其差值0.20m為939點(diǎn)，占總比對點(diǎn)99.7%參加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)距離基站50008000米內(nèi)的比對結(jié)果v0.05(m)0.05<A<0.15(m)0.15<A<0.20(m)>0.2(m)點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%

14、104269.143829221.560.4經(jīng)檢測1508點(diǎn)，其差值0.20m為1502點(diǎn)，占總比對點(diǎn)99.6%參加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)距離基站800010000米內(nèi)的比對結(jié)果v0.05(m)0.05<A<0.15(m)0.15<A<0.20(m)>0.2(m)點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%42466.419330.2182.840.6經(jīng)檢測639點(diǎn)，其差值0.20m為635點(diǎn)，占總比對點(diǎn)99.4%參加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)距離基站10000米以上的比對結(jié)果v0.05(m)0.05<A<0.15(m)0.15<A<0.20(m)>0.2(m)點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)

15、占%點(diǎn)數(shù)占%8145.39050.363.421.1經(jīng)檢測179點(diǎn)，其差值0.20m為177點(diǎn)，占總比對點(diǎn)98.9%參加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)總的比對結(jié)果v0.05(m)0.05<A<0.15(m)0.15<A<0.20(m)>0.2(m)點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%點(diǎn)數(shù)占%215565.9102731.4712.2150.5經(jīng)檢測3268點(diǎn)，其差值0.20m為3252點(diǎn)，占總比對點(diǎn)99.5%表4.2(2)RTK無驗(yàn)潮測點(diǎn)高程與有驗(yàn)潮計(jì)算測點(diǎn)高程比對分距離偏差統(tǒng)計(jì)表單位：m項(xiàng)目分級測點(diǎn)數(shù)算術(shù)平均值絕對值平均中誤差5000內(nèi)測點(diǎn)942-0.0030.0510.0685000-8000測

16、點(diǎn)15080.0070.0450.0588000-10000測點(diǎn)6390.0260.0490.06210000以上測點(diǎn)1790.0640.0670.077總測點(diǎn)統(tǒng)計(jì)32680.0110.0490.0634.3精度評價(jià)從表4.2(1)中總的比對結(jié)果來看，RTK無驗(yàn)潮測量與有驗(yàn)潮測量比對，測點(diǎn)的海底高程偏差小于0.20m的比率占99.5%，小于0.15m的比率占97.3%,兩種測量方法有較好的吻合度。RTK無驗(yàn)潮測量的方法是可靠的。應(yīng)該指出，有驗(yàn)潮測量水深測點(diǎn)的消浪效果、潮位資料的處理及潮位的改正計(jì)算都會(huì)影響吻合度。以有驗(yàn)潮計(jì)算測點(diǎn)高程為基準(zhǔn)，從表4.2(2)中可以看出RTK無驗(yàn)潮測點(diǎn)偏差中誤差在0.06m左右，有較好的測量精度，從偏差算術(shù)平均值來看，RTK無驗(yàn)潮測量時(shí)，測點(diǎn)離基準(zhǔn)站超過8km后，測點(diǎn)離基準(zhǔn)站越遠(yuǎn)，偏差逐漸增大，所以RTK無驗(yàn)潮測量時(shí)應(yīng)將基準(zhǔn)站架設(shè)在離測區(qū)近的控制點(diǎn)上。5結(jié)論1) 在近海水下地形測量時(shí)，RTK無驗(yàn)潮測量的方法是可靠的。