牛耀山

摘要：GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用作為科技發(fā)展趨勢的一個重要分支，在國民經(jīng)濟建設(shè)中處于非常重要的位置，本文就主要介紹了GPS的測量原理，簡要的分析了在海洋測繪中GPS應(yīng)用的主要內(nèi)容，另外還主要分析了GPS技術(shù)在海洋測繪中所出現(xiàn)的主要問題，并提出了解決問題的主要措施。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù);海洋測繪;問題與解決措施

引言

隨著目前國內(nèi)衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展進步，海洋測繪面臨著一次巨大的改變，首先利用GPS突破了海洋測繪的技術(shù)層面，使海洋測繪全面進入數(shù)字技術(shù)時代。以GPS技術(shù)為代表的現(xiàn)代海洋測量新技術(shù)，已成為精確測量海岸地形和精確進行海上定位不可或缺的技術(shù)手段。GPS技術(shù)通過計算機技術(shù)來進行輔助，從而在海洋測繪中為其提供了廣闊的應(yīng)用。本文就對GPS技術(shù)在海洋測繪中的應(yīng)用現(xiàn)狀提出了一系列的研究探討，并提出一定的方法用來解決在實際應(yīng)用中所出現(xiàn)的具體問題。

1 GPS的測量原理介紹

GPS技術(shù)是由美國國防部研發(fā)的一種全球性，全天候的高精確導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該技術(shù)由24顆GPS衛(wèi)星組成，分為軍民兩用系統(tǒng)，提供兩個等級的服務(wù)。美國政府為了加強其技術(shù)在全球?qū)Ш绞袌龅母偁幜εc控制力，從而撤銷了對GPS的干擾技術(shù)，大大提高了GPS的精準(zhǔn)度。并試圖提出以GPS技術(shù)和美國政府的增強系統(tǒng)作為國際市場使用的標(biāo)準(zhǔn)。

GPS的具體工作原理是由24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，按照一定的周期環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動。使得在任意時刻上的地球任意一個點，都可以同時觀測到四個不同的GPS衛(wèi)星。由于衛(wèi)星的精確度比較高，所以可以計算出衛(wèi)星到接收機之間的距離，通過利用三維坐標(biāo)中的距離公式。僅僅利用三顆衛(wèi)星就可以組成三個方式來計算出觀測點的具體位置。在實際的計算過程中，還需要排除一些比較小的誤差，從而提高計算的精準(zhǔn)度。最后在許多的計算結(jié)果中，挑選出誤差最小的一組用于定位導(dǎo)航。

2 GPS在海洋測繪領(lǐng)域的具體應(yīng)用

2.1 GPS高精度定位技術(shù)在海上定位的具體應(yīng)用

海洋測繪工作主要包括海上定位以及水下測量等具體工作。海上定位通常是指在海上確定船舶的具體方位，輔助船舶進行導(dǎo)航。由于海域普遍比較遼闊，所以可以根據(jù)具體的船舶離岸距離的遠(yuǎn)近，從而采取不同的定位方法。離岸較近的船舶，可以利用電磁波測距等方法。較遠(yuǎn)的海域可以利用無線電定位的方法。另外為了獲得更加精確的定位精度，通常會采用GPS接收機與船上的導(dǎo)航設(shè)備相互組合的方法來提高精確度。GPS定位技術(shù)為海洋測量，航海，海洋劃界，海洋軍事活動等提供了高精度的定位技術(shù)。GPS高精度定位技術(shù)應(yīng)用在海上定位時主要利用的是差分技術(shù)。對于近海海域，可以采用岸上或者離岸較近的島嶼上設(shè)立基準(zhǔn)站，利用差分技術(shù)來進行定位。對于較遠(yuǎn)的海域測繪工作，不可以在海上建立固定的測量控制點。因為海上的流動性比較大，從而會降低定位的精度。使其在測量工作上受到限制。隨著科技的不斷發(fā)展進步，人們對于較遠(yuǎn)海域的測繪工作，研發(fā)出了專門針對于此的廣域差分技術(shù)。廣域差分技術(shù)是建立海洋動態(tài)測量定位基準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)，能夠有效的提高GPS定位的精度，并使其定位的服務(wù)范圍擴大到整個海域。

2.2 GPS在水下地形測量中的應(yīng)用

水下地形測量的基礎(chǔ)主要為水下海底控制測量。水下海底控制測量主要利用水聲儀器來測量水的深度。海上航運，海上石油工業(yè)，海底電纜工程等等開發(fā)活動都離不開水下海底控制測量。所以GPS技術(shù)在水下地形測量中的具體應(yīng)用，就是可以快速高精度的測定水聲儀器的具體位置。對于較大比例的水聲儀器可以利用GPS差分技術(shù)來進行精確定位。在實際的運用過程中，可以將GPS接收機與水聲儀器進行相互組合。從而可以進行精確的定位測量，通過測量得到的數(shù)據(jù)可以測繪水深圖以及水下地形模型圖。

3 GPS在海域使用測量中所存在的問題及其解決方案

3.1 GPS技術(shù)在海域使用測量中所存在的問題

近幾年來隨著科技的不斷進步發(fā)展，GPS技術(shù)已經(jīng)成為海域測量中不可或缺的工具之一。GPS技術(shù)在許多海上以及海底測量活動中進行了非常廣泛的使用，從而節(jié)省了大量的人力物力，但是由于多數(shù)測量單位所使用的接收機精度不高，所以導(dǎo)致其測量前后的數(shù)據(jù)不一致。另外處理測量數(shù)據(jù)的工作人員專業(yè)度不夠高，在處理數(shù)據(jù)過程中對其數(shù)據(jù)的重視度不夠，而其理論基礎(chǔ)又比較欠缺，所以導(dǎo)致最后采用的參數(shù)都較為不合理，使得其最終測量結(jié)果誤差很大。最終導(dǎo)致其用海海域?qū)嶋H位置偏移，嚴(yán)重的甚至?xí)饳?quán)屬的糾紛問題。比如，新建碼頭設(shè)計為從岸線起向海一側(cè)進行填海造地，填海的區(qū)域可能會與原岸線重疊。所以填海工程必定會使原來的岸線消失一部分，從而形成新的人工岸線。但是由于測量誤差，可能會在實際標(biāo)圖過程中，沒有表現(xiàn)為與原自然岸線相互緊鄰而成為孤島。有的養(yǎng)殖用海海域的標(biāo)圖出現(xiàn)在岸上，但是有的是出現(xiàn)在海洋部門所規(guī)定的工程用海范圍上。這一切問題的根源都是由于其測量誤差較大的原因。

3.2 GPS在海域測量中存在問題的實際解決方法

GPS測量誤差按其根源可以分為三個大類。其一是GPS信號自身的誤差，包括軌道的誤差。其二是GPS信號傳輸?shù)恼`差，包括對流層延遲等影響。第三是GPS接收機的誤差，其中包括無線相位中心偏差等。如果想很好地解決這三類誤差，相關(guān)測量部門必須要制定海洋作業(yè)計劃的依據(jù)。為其定位測量順利的完成提供有力的保障。另外對其測量的儀器也必須要進行檢驗。沒有通過檢驗的儀器是不可以直接用于海洋測量作業(yè)的。測量型GPS接收機的具體檢驗方法為無線相位中心穩(wěn)定性測試，野外作業(yè)性能測試以及不同距離測程精度測試。經(jīng)過相關(guān)的應(yīng)用現(xiàn)狀專項調(diào)查的情況來看。有相關(guān)鑒定資質(zhì)的單位對其GPS接收機進行一定程序的鑒定后，其測量質(zhì)量可以達到相關(guān)部門的要求。檢驗沒有通過的GPS接收機可以通過國家的一致要求來進行糾正，消除該系統(tǒng)已知的測量誤差。另外也可以使用專業(yè)的坐標(biāo)參數(shù)來進行相應(yīng)的規(guī)格轉(zhuǎn)換。在實際的海域測量工作中。如果工程項目屬于離岸較遠(yuǎn)的海面上，那么對其測量的精度要求就會比較低。多數(shù)的測量單位。會使用零參數(shù)轉(zhuǎn)化為平面直角坐標(biāo)，從而可以基本滿足海域測量要求。但是如果該海域項目處于近岸項目。那么為了保證項目與周邊的權(quán)屬單位不發(fā)生糾紛，那么就要進行嚴(yán)格的參數(shù)轉(zhuǎn)換，保證岸邊坐標(biāo)點的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

目前來看，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技創(chuàng)新也得到了進步，從而GPS技術(shù)在各領(lǐng)域也得到了充分的應(yīng)用，尤其是在海洋測量空間等方面。截止到目前為止，我國已經(jīng)發(fā)射了四顆氣象衛(wèi)星以及兩顆地球同步衛(wèi)星，從而建立了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，大大提高了定位導(dǎo)航的精確度。目前我國正在研制雷達衛(wèi)星，相信在不久的將來將會發(fā)射雷達衛(wèi)星，最終建立國家級的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收服務(wù)系統(tǒng)。所以在21世紀(jì)我國的GPS技術(shù)在海洋測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用，必定也會朝著自主高效，高精度的方向大步邁進，從而全方位的為建設(shè)海洋強國提供必要的海洋技術(shù)信息。

參考文獻：

[1] 宋旻昊.水上GPS水位測量方法研究.[J].東北大學(xué)，2015

[2] 任亞軍，曹勇，張京帥.水下地形測量研究探討.[J].黑龍江科技信息，2016，（2）：87.

[3] 韓守國.全球定位系統(tǒng)原理與應(yīng)用探討.[J].科技測試，2017.06

[4] 吳明光.海洋測繪的現(xiàn)狀與發(fā)展.[J].測繪通報，2016.08

（作者單位：上海海事測繪中心）