（ 2） 采集数据过程中根据计算机显示航线与测 深线方向的偏差指挥作业船航行。
（ 3） 流动站在数据采集过程中，按照卫星状况 及数据链的通讯质量，出现异常及时调整和修正。 根据实时模拟信号显示状况，当遇到水草部分，测 出水深为伪值时，这时进行人工测定水深值，并及 时在水深文件里进行修正，确保水深数据采集的质 量。 3． 3． 3 数据处理
1 GPS-ＲTK 及测深仪工作的基本原理简介
1． 1 GPS-ＲTK 技术
常规的 GPS 测量如静态 GPS、快速静态 GPS 和 动态 GPS 测量都是先测量事后再进行解算才能得 到所测点位的坐标值，而 ＲTK（ Ｒeal Time Kinematic） 载波相位实时差分技术能够实时地提供测站点 在指定坐标系中的三维坐标成果，定位精度可达到 厘米级。GPS-ＲTK 测量是全球卫星导航定位技术 与数据通信技术相结合的一种技术，主要由基准站 和流动站两部分构成，基准站通过接受数据链将其 观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动 站通过数 据 链 接 收 来 自 基 准 站 的 数 据，同 时 采 集 GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实 时处理 （ 李征航等，2005； 田雪冬等，2009； 周忠 谟 等，1997） 。随着 GPS 技术的不断发展，利用多基站 网络 ＲTK 技术建立的连续运行卫星定位服务综合 系统（ Continuous Operational Ｒeference System） 简称 COＲS 系统在全国多个省市均已建立应用，该系统 由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导
图上 1． 0
水深范围 /m
H≤20
深度误差限值 m
± 0． 2
参数的设置： 将该测区的坐标系统转换参数输 入测深仪及 GPS 接收机中。
仪器架设： 如图 2 所示，将测量船停泊在平静 的水域，在距离测量船船首 1 /3 ～ 1 /2 船长处架设 测 深 仪 换 能 器 探 头，固 定 好 之 后 在 换 能 器 探 头 中 心的同一轴线上架设中海达 V30 接收天线。
参考文献
李征航，黄劲松． 2005． GPS 测量与数据处理［M］． 武汉： 武汉大学出 版社．
田雪冬，郭标明，郭麒麟，等． 2009． GNSS 定位技术在水利水电工程 中的应用［M］． 武汉： 长江出版社．
周忠谟，易杰军，周琪． 1997． GPS 卫星测量原理与应用［M］． 2 版． 北 京： 测绘出版社．
（ 1） 水下数据分平面位置数据和水深数据，两 类数据既可以分开采集存贮，也可同时采集存贮。 不管哪种方式都必须保证两者的同步性，即要实现 同时同地点采集数据，为了达到这个目的，须使得 接收机的天线与测深仪换能器在同一竖直轴线上， 而且须将 ＲTK 接收机与测深仪设置等时间间隔进 行采样并自动存贮，从而准确有效地实现了数据采 集自动化。
图 1 测深仪测量原理示意图
作者简介： 包荣萍（ 1967—） ，女，高级工程师，主要从事工程测量技术研 究工作。E-mail： ha － brp@ 163． com
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东 华 理 工 大 学 学 报（ 自然科学版）
2016 年
2 测量系统的组成
软件 主 要 采 用 南 方《CASS7． 0 》、百 图《断 面 CAD2004》以及中海达《测深软件》。
如图 1 所示，测深仪分单波束和多波束两类， 主要功能设备是能够发射声波和接受反射回声波 的换能器以及进行回声处理系统（ 计算机、系统控 制盘等） 组成。假设声波在水中传播的速度为 V， 在换能器探头加载脉冲声波信号，声波经探头发射 到水底，并由水底反射到探头被接收，测得声波信 号往返历程时间为 t，则水底至换能器的距离即为 h = Vt /2。由于水下情况复杂性，要得到正确的水底 回波信号，必须结合采用水底门跟踪技术（ 时间门 跟踪技术） 、脉宽选择、信号门槛、自动增益控制、时 间增益控制等技术。
航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，用 户只需在流动站用 GPS 接受机同时接受卫星和基 站发来的无 线 电 信 号，而 无 需 再 架 设 基 准 站 测 量， 即可实时测出流动站的三维坐标值。使用更加方 便灵活，不仅能充分保证成果精度，而且大大降低 劳动强度，提高工作效率。 1． 2 测深仪测量原理
仪器主要采用中海达 V30 GPS 接收机及中海 达 HD-310 测深仪。
3 技术路线
中海达 V30 GPS 接收机精度： 静态、快速静态 精度： 平面达 ± （ 2． 5 + 1 × 10 － 6D） mm，高程： ± （ 5 + 1 × 10 － 6D） mm； ＲTK 定位精度： 平面： ± （ 10 + 1 × 10 － 6D） mm，高程： ± （ 20 + 1 × 10 － 6D） mm。
在江苏沿海开发上升为国家战略和长三角一 体化发展 的 宏 观 背 景 下，淮 安“借 港 出 海”、发 展 “海河经济”的战略目标正在全面快速推进，为此我 公司曾承接了对某航道全长约一百多公里的测量 任务。根据工程可行性研究设计的要求，需对该航 道进行 1 ∶ 2000 地形图、横断面以及全线航道深槽 的纵断面测量。
增刊
包荣萍等： GPS-ＲTK 配合测深仪在水下测量中的应用
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行进方向，需事先在测深仪中设计测深线，测深线 就是测量水下地形的方向线，测深线的间距以及测 深线方向上测深点的密度须符合相应比例尺地形 图的要求，根据设计单位提供的需测量的断面间距 和水下地形测量范围布设测深线 （ 本工程按每 30 m 布设一条测深线） ，形成 ． dxf 格式文件导入测深 仪中。 3． 3． 2 数据采集
将观测得到的 WGS － 84 坐标导入江苏省测绘 工程院坐标转换软件和似大地水准面应用软件进 行解算得到 1954 年北京坐标系（ 中央子午线 120°） 坐标及 1985 国家高程基准高程。
表 3 测深定位点点位中误差限值和深度误差限值
测图比例尺 ≤1∶ 5000
定位点点位中 误差限值 / mm
天线的丈量： 采用无验潮方式，准确丈量 GPS 天线至测深仪换能器的垂直距离 h0 ，将 ＲTK 拟合 高程 H0 直接换算至换能器位置，水底高程则为换 能器高程减去水深值，即 H = H0 － h0 － h。
3． 2 控制点的检测
对本测区的 20 对二级 GPS（ ＲTK） 点的边长均 采用徕卡 TC402 全站仪进行了检测。最弱边 HH38 － HH37 的 相 对 误 差 1 /12350，满 足 规 范 小 于 1 / 7000 的检测要求。
摘 要： 通过对 GPS-ＲTK 技术和测深仪测深原理的阐述，结合某工程水下地形测量的关键技术质量控制点的具体介绍，在 水下测量中将 GPS-ＲTK 技术和测深仪的测量技术两者融合在一起加以应用，从数据的采集到地形图生成实现了全程自动 化，不仅能充分保证成果精度，而且大大降低劳动强度，提高工作效率。 关键词： GPS-ＲTK 技术； 测深线； 无验潮方式； 数据采集
（ 1） GPS-ＲTK 平面控制点测量主要技术要求 符合表 1 规定。
表 1 平面控制点测量主要技术要求
等级 点位中误差（ cm） 边长相对中误差
起算点等级
测回数
15 ° 以上的卫星个数
PDOP 值
பைடு நூலகம்
二级
≤ ±5
≤1 /10000
一级及以上
≥3
≥5
≤6
（ 2） GPS-ＲTK 高程控制点测量主要技术要求 符合表 2 规定。
每天外业采 集 结 束 后，及 时 整 理 数 据，将 碎 部 点的三维坐标文件导入地形图软件进行展点和建 模，剔除异常点； 然后生成水下地形图，自动绘制等 高线，根据断面线位置摘录断面数据或根据所用的 软件具备的功能可自动生成纵、横断面图。 3． 3． 4 数据检核与分析
根据 JTJ203—2012《水运工程测量规范》规定， 测深检查线与主测深线相交处，图上 1 mm 范围内 水深点的深度比对互差应不大于 0． 4 m。为了说明 测深数据的准确可靠性，在垂直于主测深线方向布 置两条检查线，同精度检查了 266 点。发现有 4 点 比对差超限系为粗差，粗差率为 1． 5% ，其余均在 0． 4 m 以内，总体上符合误差正态分布原理，计算 出的测深中误差为 0． 09 m，说明测量成果质量良
第 39 卷 增刊 2016 年 6 月
东 华 理 工 大 学 学 报（ 自然科学版）
JOUＲNAL OF EAST CHINA UNIVEＲSITY OF TECHNOLOGY
Vol. 39 Jun． 2016
GPS-ＲTK 配合测深仪在水下测量中的应用
包荣萍， 尚庆明， 丁旭东， 朱新珍
（ 淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005）
（ 2） 利用无验潮技术进行水深测量，省去了验 潮模式下的检验潮位和测量吃水深度工作，在减少 了精度影响因素的同时使得水下测量更简洁方便。
（ 3） 采用 GPS-ＲTK 实时定位技术与测深仪的 同步测量，整体提高了成果质量。
（ 4） 测量数据获取、存贮、地形图和断面图生成 的自动化程度高，免去了人工记录过程中的读、听、 记和算等工作环节，大大减少了测量人员的劳动强 度，提高了工作效率。
（ 3） 由于船体的横摇和纵倾需要对换能器的瞬 时高程进行多个变量的实时纠正，为了减少船体姿 态对水深测量的影响，一般只在风浪较小的情况下 进行作业，当波高超过 0． 4m 时应停止作业。
（ 4） 在浅水区或水草丛生区域宜采用测深杆或 测深锤测量。
5 结语
（ 1） 利用回声测深仪测量水下地形，方法先进， 且操作方便，可实施性强，解决了人工测量因水域 较大或水深较深而无法测点测深的难题。
按四等水准测量精度要求对各对控制点间的 ＲTK 高程成果 进 行 高 差 检 测，结 果 均 符 合 40 √ L mm 的要求。
3． 3 水下地形测量