摘 要：GPS测量技术应用范围越来越广，它突破了传统水深测量中的种种限制，从而成为控制测量、海岸地形测量、高精度的内河与海洋定位不可或缺的有效手段。本文介绍动态GPS水深测量技术与水深测量的基本作业步骤，阐述水深测量实际作业。
关键词：GPS；内河航道；水深测量
吉林省航道管理局是吉林省第一家把RTK技术成功应用于内河航道水深测量的单位，我们采用的是徕卡动态GPS、中海达测深仪、EPS成图软件等关键技术环节，在水深测量中达到了克服季节限制、节省人力、减少劳动强度、加快测量速度的目的，实现了内河数字化测量。结合我们实际应用阐述动态GPS在内河航道水深测量上的应用。
1 水深测量技术
交会定位为一般情况下水深测量所使用的主要测量方法。因为受到地势特点、天气情况等方面的影响，测量工作是具有一定难度的。另外，外业测量工作不易进行，测量人员多，测量条件艰辛，成图环节所用的时间也长。近年来，对水深进行测量主要使用的是GPS，而GPS也在各种测量工作中得到了广泛的运用。而后，RTK技术的出现使得GPS无验潮方式在水深测量方面得到了合理的使用。一般来说，水面点至水底垂直距离以及其平面位置的测量工作是水深测量工作的核心内容。当前，测深仪器的精密程度决定了水深测量的精确度，但测点位置的精确度却在很大程度上受了作业模式的影响。传统人工验潮水深测量模式以及GPS无验潮水深测量模式为水深测量工作的主要作业模式。
从三维位置的GPS定位模式上看，无验潮水深测量可划分为单点定位以及差分定位。在进行水深测量的过程中，差分定位技术主要依靠测区离基准站的距离来对定位模式进行选取，RTK以及PPK的局域差分定位模式主要运用在内河航道水深的测量上，而星站差分方法则主要运用在远海水深的测量上。在水深测量方面，差分技术存在一些不足之处，主要表现在：①最少要备两台双频GPS接收机；②用户作业成本会增加；③作用距离是有限的。相比于差分技术，GPS精密单点定位技术在进行定位的时候，只需一台双频GPS接收机就可以了，也不会受距离以及区域的影响。
2 水深测量步骤
GPS接收机、数据通信链、数字化测深仪以及便携式计算机等构成了水深测量的主要作业系统。而测量作业的主要步骤则是先进行准备工作，然后对测量作业的相关数据进行收集，最后对数据的后处理形成成果进行输出。
（1）测前的准备
当前，GPS所使用的是WGS-84坐标系统，在此基础上，GPS对星历参数进行了发布。在我国，1954年北京坐标系是运用最为广泛的大地测量坐标系统，在该系统里面，克拉索夫斯基椭球得到了使用。在航道测量上，我省也采用了1954年北京坐标系。目前，当地地方坐标在我国的一部分区域得到了使用，而这就决定了在进行测量之前，校正工作是需要做好的。在校正阶段，需对具有当地投影的最少4个3D当地网格坐标进行使用。这样一来，就可对充足的冗余度进行提供了。
一般情况下，RTK作业模式首先会对数据进行收集，之后再将采集到的数据放在控制器以及记录卡里面。在进行水上测量工作时，GPS接收机会和测深仪进行连接，在这个时候，就可以通过中海达测深软件设置好接收机的参数，让接收机依据既定的输出率对位置信息进行输出，对于这些信息，测深软件会进行读取并和水深数据共同储存。
（2）外业测量与数据采集
首先，需对基准站进行架设，然后启动GPS，将数字化测深仪、GPS接收和机便携机进行连接。在对定位仪、测深仪配置、记录设置、接收机数据格式、测深仪接口等进行合理设置以后，就能进行测量工作了。
（3）数据的处理及出图
依靠相应配套的数据处理软件对测量后的一系列数据进行后期分析、处理就是数据处理环节了，在进行处理以后就可得出测量成果了，也就是水深图以及水深统计分析报告等。另外，依靠成图软件，绘图机以及打印机可对所有的测量结果进行输出，可以说是十分方便快捷的。
3 工程作业
（1）GPS RTK水深测量系统
在水深测量工作里面，GPS RTK技术的运用原理和在陆域的放样原理是基本一致的，基准站上的设计保持不变，流动站上由测量船测点代替人工跑点，然后再将数字测深仪装置在流动站上面，控制手簿转变为便携式电脑，依靠先进的水深导航测量软件对测点以及测线进行控制管理，并此基础之上对测点的水深数据以及平面坐标数据进行收集，最终在经过专业修改后制作出正式的水深图。整个GPS RTK水上测量系统的组成如图1所示。
在工程的实际作业期间，可以对“1个基准站+1个流动站”模式进行运用，也可运用到“1个基准站+2个流动站”的模式。在一些大规模的工程里面，可对“1个基准站+多个流动站”的模式进行使用。
（2）水深测量作业
①GPS仪器架设
在对GPS基本站进行架设的时候，要选择四周开阔的控制点，先对转换系统进行选取，然后连接好发射电台，在完成发射天线以后就可转入参考站测量模式并对连接好流动站的每一部分设备进行测量了。另外，还需对RTK的工作模式以及坐标转换参数进行合理设置，在岸上选择一些已有的控制点进行平面及高程比对，在核对对比结果以后，就能将流动站移动到测量船了，最后再对测深系统进行合理有效的设置。
②测深系统
测量船在平静的水域停泊，可将测深仪器换能器探头安装在测量船中部的船舷上，在进行固定以后就需将GPS接收机天线设置在换能器探头中心的同一轴线上了。之后，可将GPS和测量仪与笔记本电脑进行连接，开启水深测量软件，在对连接参数进行设置的时候需使用RTK的实时高程来对水位进行替代。另外，需对流动站的RTK接收机的对中杆高度进行合理的设置。测量仪对中杆默认高度是从接收天线中心到对中杆底长2m，此时应在测深软件中修改此长度为接收天线中心到静止水面的高度。以上RTK接收机天线的高数据加上换能器吃水数据，应等于RTK接收机天线到换能器中心的距离。这样就可以利用RTK的实时高程，替代水位观测，且其精度达厘米级。使用RTK的实时高程来对水位观测进行替代还具有其他的优越性：可不对测量船的动吃水进行考虑，因为船体在进行上升、下沉期间，RTK测量的实时高程对其进行了反映。在涨潮与退潮期间，潮位会发生较大的变化，而RTK实时高程测量则对水位变化问题进行了合理、有效的解决，并测算出了测点处的水面高程。同时，因为波浪的干扰，在测量的过程中测船会进行上升、下沉运动，而这种垂直方向的变化，都可以被RTK实时高程所记录。运用RTK实时高程测量方法，对可能影响到水深观测量值的一系列因素进行了有效预防，使最终水底高程测量值和真值更为接近。
关键词：GPS；内河航道；水深测量
吉林省航道管理局是吉林省第一家把RTK技术成功应用于内河航道水深测量的单位，我们采用的是徕卡动态GPS、中海达测深仪、EPS成图软件等关键技术环节，在水深测量中达到了克服季节限制、节省人力、减少劳动强度、加快测量速度的目的，实现了内河数字化测量。结合我们实际应用阐述动态GPS在内河航道水深测量上的应用。
1 水深测量技术
交会定位为一般情况下水深测量所使用的主要测量方法。因为受到地势特点、天气情况等方面的影响，测量工作是具有一定难度的。另外，外业测量工作不易进行，测量人员多，测量条件艰辛，成图环节所用的时间也长。近年来，对水深进行测量主要使用的是GPS，而GPS也在各种测量工作中得到了广泛的运用。而后，RTK技术的出现使得GPS无验潮方式在水深测量方面得到了合理的使用。一般来说，水面点至水底垂直距离以及其平面位置的测量工作是水深测量工作的核心内容。当前，测深仪器的精密程度决定了水深测量的精确度，但测点位置的精确度却在很大程度上受了作业模式的影响。传统人工验潮水深测量模式以及GPS无验潮水深测量模式为水深测量工作的主要作业模式。
从三维位置的GPS定位模式上看，无验潮水深测量可划分为单点定位以及差分定位。在进行水深测量的过程中，差分定位技术主要依靠测区离基准站的距离来对定位模式进行选取，RTK以及PPK的局域差分定位模式主要运用在内河航道水深的测量上，而星站差分方法则主要运用在远海水深的测量上。在水深测量方面，差分技术存在一些不足之处，主要表现在：①最少要备两台双频GPS接收机；②用户作业成本会增加；③作用距离是有限的。相比于差分技术，GPS精密单点定位技术在进行定位的时候，只需一台双频GPS接收机就可以了，也不会受距离以及区域的影响。
2 水深测量步骤
GPS接收机、数据通信链、数字化测深仪以及便携式计算机等构成了水深测量的主要作业系统。而测量作业的主要步骤则是先进行准备工作，然后对测量作业的相关数据进行收集，最后对数据的后处理形成成果进行输出。
（1）测前的准备
当前，GPS所使用的是WGS-84坐标系统，在此基础上，GPS对星历参数进行了发布。在我国，1954年北京坐标系是运用最为广泛的大地测量坐标系统，在该系统里面，克拉索夫斯基椭球得到了使用。在航道测量上，我省也采用了1954年北京坐标系。目前，当地地方坐标在我国的一部分区域得到了使用，而这就决定了在进行测量之前，校正工作是需要做好的。在校正阶段，需对具有当地投影的最少4个3D当地网格坐标进行使用。这样一来，就可对充足的冗余度进行提供了。
一般情况下，RTK作业模式首先会对数据进行收集，之后再将采集到的数据放在控制器以及记录卡里面。在进行水上测量工作时，GPS接收机会和测深仪进行连接，在这个时候，就可以通过中海达测深软件设置好接收机的参数，让接收机依据既定的输出率对位置信息进行输出，对于这些信息，测深软件会进行读取并和水深数据共同储存。
（2）外业测量与数据采集
首先，需对基准站进行架设，然后启动GPS，将数字化测深仪、GPS接收和机便携机进行连接。在对定位仪、测深仪配置、记录设置、接收机数据格式、测深仪接口等进行合理设置以后，就能进行测量工作了。
（3）数据的处理及出图
依靠相应配套的数据处理软件对测量后的一系列数据进行后期分析、处理就是数据处理环节了，在进行处理以后就可得出测量成果了，也就是水深图以及水深统计分析报告等。另外，依靠成图软件，绘图机以及打印机可对所有的测量结果进行输出，可以说是十分方便快捷的。
3 工程作业
（1）GPS RTK水深测量系统
在水深测量工作里面，GPS RTK技术的运用原理和在陆域的放样原理是基本一致的，基准站上的设计保持不变，流动站上由测量船测点代替人工跑点，然后再将数字测深仪装置在流动站上面，控制手簿转变为便携式电脑，依靠先进的水深导航测量软件对测点以及测线进行控制管理，并此基础之上对测点的水深数据以及平面坐标数据进行收集，最终在经过专业修改后制作出正式的水深图。整个GPS RTK水上测量系统的组成如图1所示。
在工程的实际作业期间，可以对“1个基准站+1个流动站”模式进行运用，也可运用到“1个基准站+2个流动站”的模式。在一些大规模的工程里面，可对“1个基准站+多个流动站”的模式进行使用。
（2）水深测量作业
①GPS仪器架设
在对GPS基本站进行架设的时候，要选择四周开阔的控制点，先对转换系统进行选取，然后连接好发射电台，在完成发射天线以后就可转入参考站测量模式并对连接好流动站的每一部分设备进行测量了。另外，还需对RTK的工作模式以及坐标转换参数进行合理设置，在岸上选择一些已有的控制点进行平面及高程比对，在核对对比结果以后，就能将流动站移动到测量船了，最后再对测深系统进行合理有效的设置。
②测深系统
测量船在平静的水域停泊，可将测深仪器换能器探头安装在测量船中部的船舷上，在进行固定以后就需将GPS接收机天线设置在换能器探头中心的同一轴线上了。之后，可将GPS和测量仪与笔记本电脑进行连接，开启水深测量软件，在对连接参数进行设置的时候需使用RTK的实时高程来对水位进行替代。另外，需对流动站的RTK接收机的对中杆高度进行合理的设置。测量仪对中杆默认高度是从接收天线中心到对中杆底长2m，此时应在测深软件中修改此长度为接收天线中心到静止水面的高度。以上RTK接收机天线的高数据加上换能器吃水数据，应等于RTK接收机天线到换能器中心的距离。这样就可以利用RTK的实时高程，替代水位观测，且其精度达厘米级。使用RTK的实时高程来对水位观测进行替代还具有其他的优越性：可不对测量船的动吃水进行考虑，因为船体在进行上升、下沉期间，RTK测量的实时高程对其进行了反映。在涨潮与退潮期间，潮位会发生较大的变化，而RTK实时高程测量则对水位变化问题进行了合理、有效的解决，并测算出了测点处的水面高程。同时，因为波浪的干扰，在测量的过程中测船会进行上升、下沉运动，而这种垂直方向的变化，都可以被RTK实时高程所记录。运用RTK实时高程测量方法，对可能影响到水深观测量值的一系列因素进行了有效预防，使最终水底高程测量值和真值更为接近。
结语
随着时代的进步，全球定位系统技术也取得了飞速发展，而GPS测量型接收机的出现则使GPS在水运工程测量工作中得到了广泛的运用。目前，在我国的港口航道施工中，因为GPS技术的合理使用，水深测量工作走向了数字化、电子化道路。在进行深水测量的时候，数据采集工作以及成图环节都能依靠先进的设备来完成，不需进行人工操作。在水深测量工作中，利用GPS技术有着极大的优势，具有很高的应用价值，应该广泛的进行推广。但是怎样更好地将动态GPS测量系统运用到工程施工中去，就需测量人员进行深入的分析、思考了。
参考文献
[1]李明峰，冯宝红，刘三枝.GPS定位技术及其应用[M].北京：国防工业出版社，2006.
[2]江金霞，江丽钧.GPS-RTK在城市测量中的应用[J].华东地质学院学报，2003，04.
[3]全球定位系统（GPS）测量规范[Z]，2001，02.
[4]内河航道测量规范[S].JTJ-281-2003.
随着时代的进步，全球定位系统技术也取得了飞速发展，而GPS测量型接收机的出现则使GPS在水运工程测量工作中得到了广泛的运用。目前，在我国的港口航道施工中，因为GPS技术的合理使用，水深测量工作走向了数字化、电子化道路。在进行深水测量的时候，数据采集工作以及成图环节都能依靠先进的设备来完成，不需进行人工操作。在水深测量工作中，利用GPS技术有着极大的优势，具有很高的应用价值，应该广泛的进行推广。但是怎样更好地将动态GPS测量系统运用到工程施工中去，就需测量人员进行深入的分析、思考了。
参考文献
[1]李明峰，冯宝红，刘三枝.GPS定位技术及其应用[M].北京：国防工业出版社，2006.
[2]江金霞，江丽钧.GPS-RTK在城市测量中的应用[J].华东地质学院学报，2003，04.
[3]全球定位系统（GPS）测量规范[Z]，2001，02.
[4]内河航道测量规范[S].JTJ-281-2003.
