GPS在水下地形测量应用综述

2022-09-12

水下地形测量对于水利工程的建设与使用有着非常重要的意义, 一直以来, 水下地形测量技术都受到关注, 随着科技的进步, 越来越多的新技术应用到水下测量当中, 使得工作效率和经济效益实现了明显提升。其中, GPS技术得到了较为广泛的应用, 我们应对其特点进行思考, 并分析其在水下地形测量中的应用。

一、GPS技术的特点分析

GPS技术具有以下主要特点:高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

1、观测时间。

随着GPS系统的不断完善软件的不断更新目前20KM以内相对静态定位仅需15-20分钟;快速静态相对定位测量时当每个流动站与基准站相距在15KM以内时流动站观测时间只需1-2分钟然后可随时定位每站观测只需几秒钟。

2、测站间无须通视。

GPS测量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视点位位置可根据需要可稀可密使选点工作甚为灵活也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。

3、可提供三维坐标。

经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

4、操作简便。

随着GPS接收机不断改进自动化程度越来越高有的已达"傻瓜化"的程度;接收机的体积越来越小重量越来越轻极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。

5、全天候作业。

目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响功能多、应用广。

二、GPS技术在水下地形测量中的应用

从GPS技术的特点中我们可以看出, GPS系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测时, 在水下地形测量中能够发挥出非常重要的作用。

1、基本工作原理。

在使用GPS技术进行水下地形测量的时候, 我们将GPS流动站的天线与测深仪的换能器安装在同一个水平面, 并将其放置在同一条小船上, 确保两者的数据能够同时、同步地传送到电脑端, 在进行作业的同时, 流动站能够根据基准站发过来的数据, 及时对测量值进行动态改动, 将点位的平面坐标值直接传送到电脑端, 与此同时, 数字测深仪对这个平面位置的水深数据发送到电脑端。当电脑端接收到这几个站点发送过来的数据之后, 对这个水平面下方水下点的高程坐标进行计算, 并与rtk获得的平面坐标共同组成水下坐标。将这些数据导入数字成图软件, 就可以形成我们所需要的水下地形图。

2、操作方法。

要想做好水下地形测量, 要对作业系统进行设置, 主要包括GPS接收机、数字化测深仪和有关软件这几个方面。首先, 我们要对测量前的工具进行准备, 搜集与所测位置有关的地图, 并准备绳索、吊具等, 来对测深杆进行安装和固定, 确保其稳定。应选择具有丰富经验的船长来驾驶测量船, 并提前在该水域安置观测水尺, 并及时与水文站取得联系, 从而能够准确获取测量时所需要的各种水文资料。其次, 应对外业的各种数据进行采集。将GPS接收机的转换参数进行设置, 并且安装好基准站, 对其准确性进行校对。将测深仪的探头固定在船上, 并且将各种设备与笔记本电脑连接完好, 打开电源, 对各种参数、定位进行设置, 对于其中产生的偏差进行校准。再次, 开展水下地形测量工作, 启动测量船, 在计算机上实时对测量船的图像、动态和水深数据进行显示。最后, 应做好数据的处理工作, 应用作图软件, 来对等深线进行标准, 保存好水下地形测量的图形, 并且根据工作需求来输出等比例图形。

3、误差产生的原因和处理措施。

在水下地形测量中, 由于是外部作业, 涉及到很多复杂的因素, 有可能导致数据的误差, 具体来说, 产生误差的原因主要这个方面:在测量的过程, 不同测量仪的精度不同, 在进行数据转换的时候有可能出现误差, 影响到数据的正确性;测量船在行驶的过程中受气候环境的影响, 有可能出现一定幅度的晃动, 对测量结果产生一定影响;设备在校对的过程中, 如果对精度没有准确校对的话, 在后续工作中将产生误差;如果定位数据和采样数据出现时间差, 也将导致定位延迟;如果操作人员存在着不当的行为, 也将对测量结果产生影响。

为了防止误差的产生, 我们可以采用如下措施:为了保证测量船能够保持一定的姿态, 我们可以使用电磁式姿态仪对其进行校正, 该仪器能够对船的航向、摆动幅度等进行检测, 并通过专业的测量软件接入来进行姿态校正;对于时间差造成的定位延迟, 我们可以在延迟矫正中进行修复, 也可以通过对以往的经验数据进行研究, 从而对数据进行校对。对于各类设备产生的误差, 应做好设备的检验, 选择设备的时候尽可能选择大量程、高灵敏度的一起, 并且在作业之前, 按照需求严格进行检验, 从而保障设备应用无误。操作人员也应规范自己的行为, 严格按照操作规范来实施测量行为, 降低误差产生的概率。