应用PPK技术测量海底地形

提要：随着GPS技术的迅速发展，GPS技术已经具有了24小时全天侯、高精度的测量特点，PPT（Post Processing Kinematic）技术作为最先进的测量方式，已经融入了经济建设、国防建设、社会发展的各个领域。对也海底地形测量，常规的RTK基准站测量作业半径只有5KM左右，距离较远时测量精度降低而且电台信号不稳定，失去了RTK的优势，基于CORS的PPK技术则不需要电台基准站与流动站之间的数据传输，作业半径也提高到30KM，已经完全可以满足近海测量要求，同时也补充了常规RTK陆地测量受作业环境、作业距离等因素影响的缺点。

关键词：PPK技术测深仪海底地形

中图分类号：S932.9+15文献标识码： A

一、仪器原理

1、PPK工作原理

在测量作业中接收机能够区别静止时和运动时的观测量，并纪录下两个时态的所有测量数据，确定模糊度并保持下去。利用固定静态模式下流动站坐标作为非随机量；动态模式下，流动站坐标作为随机量，采用滤波技术预估流动站状态参数确定所有测量坐标数据。利用同步观测的一台基准站接收机和至少一台流动接收机对卫星的载波相位观测量；在中转计算机中利用软件进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，确定接收机位置；然后进行坐标转换得到各流动站在地方坐标系中的坐标。

2、测深仪工作原理

此次阳江核电站海底地形测量采用的是南方灵舟SDE-28型测深仪，利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头），测出发射波和反射波之间的时间差来进行水深测量。设声波在水中的传播速度为V，当在换能器探头加窄脉冲声波信号，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t则：Z = Vt／２，Z就是从探头到水底的深度，再加上水面到探头之间的距离。

二、测量精度

1、测深仪精度

南方灵舟SDE-28测深仪，最大水深20m时，测量误差为±4cm，

水底流沙和不同水质对回声的影响水底流动的物质很多,比如:泥沙颗粒、浮游生物、摆动水草对声波都有不同程度的影响,水质的不同污染程度对时间的延迟,经过水质的鉴别,声波的增益改正,可以降低影响,根据提供资料误差大约在±3cm，因此海底测量点位高程精度在±7cm以内。

2、PPK精度

此次测量控制点是由中广核提供部级控制点，平面控制精度±1mm，高程系统使用二等水准引测，个控制点精度为±3mm。综合以上对平面和高程的分析,平面的精度满足大比例尺测图的需要。对于测深海底测量精度要求为±0.15m。所以PPK技术配合测深仪测量完全可以满足海底测量规范要求。

三、施工方法

水下地形测量的GPS 接收机、PPT、数字化测深仪及相关软件等组，外业的数据采集和数据的后处理成图。测量前收集与所测航道有关的地图, 准备必要的工具、绳索、吊具用来绑扎固定测深杆。

3、1PPK设置

首先配置PPK测量形式，分配流动站与基站选项、测量类型选择后处理测量、记录设备、已观测控制点、测量精度及时间、配置天线信息，包括类型、天线高等信息。然后求解GPS 转换参数， 将GPS基准站架设在已知控制点上，设置好基准点的坐标，连接手机与手簿蓝牙，完成后检查基准站电台的发射信号是否正常。

3、2测设仪设置

首先使用PDA配置流动站，设置流动站输出测深仪需要的GGA格式，然后将PPK流动站安装在测深杆上，使用绳索将测深杆固定在船体最稳定部位，检测计算机与流动站GPS接收机、测深仪、显示器连接状态是否完好。GPS初始化是否固定解。导航信息窗口中显示出定位信息和水深信息、定位信息与控制器中的定位结果应一致。按规范要求在测图范围内布置测深线，将测深线图导入测深仪，沿测深线测量，在施测过程中软件将按测图要求的时间、距离或人工任意控制采集水下地形点的平面位置与水深数据并储存在电脑内存中，完成水下地形外业测量。

3、3测深检验

测深仪平面及高程检验：测深仪安装完成后，将GPS点校正结果及参数输入测深仪，施测前对测深仪数据进行检验，用手簿同时连接测深仪上的GPS，查看手簿显示坐标及水面高程与测深仪显示是否一致，若不一致检查测深仪校正、天线高、测深仪深度等参数，调至与手簿显示一致，完成测深仪平面及高程检验。

测深仪测量水深检验：先将测深仪设置为手工单点测量，测量单点水深，同时用测深锤测量水深与测深仪数据一致后进行测量。测量至测区最深海域时再上述方法检验，测量中地形特殊区域以及特殊点用上述方法复核。测深仪工作时间应在风浪较小的情况下进行。当沿海波高超过0.6m停止作业。

四、潮位站观测

4、1潮位站选点

选择两个潮位站同时观测，潮位站选点应充分反映测区的水位变化；无沙洲、浅滩阻隔，无壅水、回流现象；不直接受风浪、急流冲击影响，不易被船只碰撞；能牢固设置水尺或自记水位计，便于水位观测和水准测量。

4、2精度要求及观测次数

潮位站基点高程：按照三等水准测量精度要求引测两个潮位站的基点高程。

沿海港口及感潮河段水位观测次数

利用两个潮位站的观测数据，分别绘制潮位曲线图与潮汐表进行比较，计算出潮汐的潮差以及时差，完成基准面关系表。

五、内业处理

将测深仪数据根据潮位站观测资料，进行水位改正、线性处理，并生成需要的成图数据格式，使用CAD成图软件，按照绘图规范要求绘制完成海底地形图。地形和地貌相邻图拼接的最大误差不应大于5mm。对于重要工程地段或成图薄弱环节应实测检查，检查面积不应少于施测面积的5％，抽检细部坐标点不应少于10％。所有检查数据应做好记录。

六、结语

随着GPS技术的飞速发展，新的测量形式将以更高的效率、更高的精度代替传统的测量形式，本文介绍了基于COES的PPK测量形式，配合测深仪完成阳江核电站海底地形的施工原理、流程等，相比传统的测量方法，不受电台限制、不受测量环境限制在保证高精度的同时保证作业进度，提高作业效率，提高经济效益。

参考文献：

1、GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》；

2、 JTS131―2012《水运工程测量规范》；

3、 GB/50026-95《工程测量规范》；