浅谈海洋测量中水深误差的原因与对策.doc

1、浅谈海洋测量中水深误差的原因与对策摘要：经历了较为漫长的发展历程，海洋测绘当前已逐步步入信息化发展阶段，实现了测绘的智能化、自动化。为了降低水深测量的误差，需要采取积极对策，最大限度的提高测绘结果的精确性，才能不断促进海洋测绘业的全面信息化发展。本文分析了海洋测量中水深误差的原因，并探讨了对策。 关键词：海洋测绘 水深测量 误差 对策 我国在海洋测绘工作中常用的传统测量方法，如测深铅鱼、测深杆、六分仪和罗盘定位、测深绳等，很难完成当前的各种工作，这些测量方法效率低下而且精度太差。利用传统的方法和仪器只能粗略的绘制海图，很难完成较高要求的探测工作。在经历了较为漫长的发展历程后，海洋测绘当前已逐步

2、步入信息化发展阶段，实现了测绘的智能化、自动化，极大提高了测绘结果的精确性。在当前信息化发展时代，海洋测绘行业虽然取得了不菲的成绩，但在部分技术的使用上，还有待继续提高，测深技术以及 GPS 技术均需进一步加快发展步伐，还需要采取积极对策，对测量误差进行修正，统一测绘坐标系，建立完整的 GPS 无验潮海洋深度测量作业模式，加快建设网络化信息服务系统，并加快测绘专业人才的培养力度，最大限度的提高测绘结果的精确性，才能不断促进海洋测绘业的全面信息化发展。 一、海洋测量中水深误差的原因 在海洋水深测量工作中，采用无验潮方式时，由于 RTK 高程的可靠性、船体的摇摆、同步时差、采样速率等因素，会极大地

3、影响测量结果的精度，这些误差要比 RTK 定位误差高出很多，这些原因的存在，严重地制约了提高无验潮方式水深测量精度。 动态吃水及船体摇摆姿态产生测量误差。动态吃水改正指的是测深船的静态吃水深度加上船体自重下沉和颠簸的总和，是需要求平均值的不定值，是精密水深测量的重要误差来源。 采样速率及延迟造成测量误差。GPS 定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度，现在大多数 RTK 方式下 GPS 输出率都可以高达20HZ，而测深仪的输出速度各种品牌差别很大，数据输出的延迟也各不相同。因此，定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。 RTK 高程可靠性产生的误差。在测量海洋水深

4、的过程中，RTK 高程的可靠性问题是一个不可避免的问题，倍受关注。在作业之前，可以把使用 RTK 测量的水位与人工水准观测的水位进行比较，对其可靠性进行判断。为了确保作业精度，可从采集的数据中提取 RTK 高程信息绘制水位曲线。对曲线的平滑程度进行仔细的分析，根据曲线的平滑程度分析 RTK高程有没有产生个别或部分点出现急剧升高或降低的情况，然后使用修正的方法，来改正个别高程存在错误的点。 二、对策 为了最大限度的提高测量结果的精确性，测量前，先要确定测区范围和测图比例尺，设计图幅，准备图板和展绘控制点，布设测深线和验潮站，以及确定验流点和水文站的位置。测量时，测量船沿预定测深线连续测深，并按一

5、定间隔进行定位，同时进行水位观测。测量中要确定礁石、沉船等各种航行障碍物的准确位置，探清最浅水深及其延伸范围。同时还要进行底质调查，测定流速和流向，以及收集水温和盐度等项资料。取得水深的原始资料后，要对它进行各项改正，检查成果质量，最后绘制出成果图板。 （1）对测量误差进行修正。对于采样速率及延迟造成的误差，可以在延迟校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到，也可以采用以往的经验数据。船体摇摆姿态和动态吃水的修正，可用电磁式姿态仪修正船的姿态，修正包括高程的修正和位置的修正。船的航向、纵摆和横摆等参数都可以通过姿态仪输出，借助专用的测量软件可以修正这些参数。动态吃水改正是船体自重下

6、沉加上测深船的静态吃水深度和颠簸的总和，得到的是一个不定值，往往都是平均值。 （2）提高 GPS 在海洋测绘中的精度。GPS 定位系统在大地高的测量中应用较早，且测量结果较准确，但在将大地高转化为海图高的精确度上却并不高。由于海洋理论深度基准面具有跳跃变化的不稳定特点，因此，将大地高作为无缝垂直参考基准应用水对水深的测量，还需要进一步加强对于数据处理准确性的研究，以做到通过大地高的测量，能对海图高的数值有比较准确的测定，尤其在我国的远海领域，应加大对 GPS精确使用范围并加快相应技术研究，以不断促进海洋测绘技术的提高。 （3）加快提高测深技术在水深测量上，海洋测绘虽然在近些年的发展中，取得了很

7、大进展，但由于受先进的测量仪器价格昂贵，以及海洋测绘较之陆地测绘起步晚，在技术上相对较弱等原因的影响，在当前我国的水深测绘中，仍然主要使用单波束测深仪，对于多波束测深仪的研制还有待提高，如果主要依靠单波束测深仪，将会降低我国测深效率以及测量结果的精准性，对于我国海洋测绘业的发展是不利的。另外，虽然采用了空间遥感技术，但使用的范围还较小，目前主要在我国的浅海区域，在深海区域的使用范围以及技术的精确度均有待提高。 （4）统一坐标系，提高海洋测绘精确度。当前在海洋测绘中，发达国家在一般使用地心坐标系进行测绘。地心坐标系因以地球质心为原点，较之参心坐标系在测量结果上更为精确，而鉴于各种原因，我国当前在

8、坐标系的使用上，地方坐标系、国家坐标系以及施工坐标系的参照坐标还存在差异，且主要以参心坐标系为主，应尽快予以统一，并逐渐选择使用地心坐标系，以不断提高海洋测绘的精确度。 （5）建立完整的 GPS 无验潮海洋深度测量作业模式。在海洋测深过程中，为解决回声测深仪波束角效应使记录的测深图像失真问题，提出了波束角效应的改进模型及其改正算法。针对多波束测深数据集，采用改进的距离反比权重算法和多细节层次模型技术来建立海底数字地形模型（DTM） 。应用双频 GPS 动态后处理高精度定位技术建立一套完整的 GPS无验潮海洋深度测量作业模式，可显著提高水深测量成果的精度。 （6）加快网络化信息服务系统建设，重视

9、测绘人才的培养。海洋测绘信息目前还是主要在海洋测绘、科研、管理等部门建立的局域网上实现信息共享，并没有实现社会化应用，应尝试在当前局域网的基础上，与各级海事部门实现联网，通过与国家公共信息网站的链接，实现海事测绘公共服务信息的大众化使用，并尽快建立起信息服务系统，使海洋测绘信息能为与海洋打交道的各行业人员提供帮助。另外，应继续加强对于测绘专业人才的培养力度，除通过高校培养专门的人才外，基于科技的飞速发展，应注意对在业人员的培训，以及时更新他们的知识，使测绘人员的专业技能跟上时代发展步伐，并不断得以提升。 综上所述，对于海水测量的水深误差，要采取针对性的对策，对测量误差进行修正，统一测绘坐标系，建立完整的 GPS 无验潮海洋深度测量作业模式，加快建设网络化信息服务系统，加快测绘专业人才的培养力度，才能最大限度的提高测绘结果的精确性，不断促进海洋测绘业的全面信息化发展。 参考文献： 1柯可；GPS 技术的原理及其在测绘领域的应用J；中国水运（下半月） ；2008 年 02 期 2赵建虎；李娟娟；李萌；海洋测量的进展及发展趋势J；测绘信息与工程；2009 年 04 期 3张红梅；赵建虎；精密多波束测量中 GPS 高程误差的综合修正法J；测绘学报；2009 年 01 期 4冯金涛；尤宝平；暴景阳；肖振坤；齐?；测量船姿态固定延迟测定方法研究J；测绘科学；2009 年 S2 期