基于GPS精密单点定位技术的水深测量

首先阐述了水深测量的两种作业模式：传统人工验潮水深测量和GPS无验潮水深测量,对两种作业方式作了简单的比较。简要介绍了GPS精密单点定位（PPP）的基本原理,给出了GPS无验潮水深测量数学模型。然后,针对传统水深测量作业模式的弊端,提出采用GPS精密单点定位技术进行无验潮水深测量作业,并从静态和动态定位两个方面验证了PPP技术进行无验潮水深测量作业的可行性。     

远程GPS验潮方法研究

提出了基于精密单点定位(PPP)技术的远程GPS验潮方法,可有效地弥补现有实时动态GPS验潮模式受距离限制的缺陷。分析了影响GPS验潮精度的各种因素,并针对具体的试验区域,将远程GPS验潮方法在不同作用距离下的观测结果与验潮仪的观测结果分析比对,结果表明基于PPP技术的远程潮汐测量方法切实可行,因此扩大了GPS验潮的作用范围,提高了海洋测绘的作业效率。     

影响GPS PPK无验潮水深测量精度的几个因素

针对作用距离、数据同步、姿态、声速等因素对全球定位系统动态后处理(GPS PPK)无验潮沿岸水深测量精度的影响进行了讨论,分析了GPS PPK无验潮水深测量作业模式消除涌浪影响的机理,对姿态传感器的测量和安装精度以及GPS天线与测深仪换能器相对位置的量测精度等提出了定量要求。     

DGPS验潮的原理和方法研究

目前,DGPS验潮是GPS技术发展的主攻方向之一,它的成功应用可极大地提高海道测量的作业效率和精度。本文就DGPS验潮的理论和方法作了探讨,给出不同情况下的验潮数学模型,以及实例数据。     

远海航渡式水深测量水位改正方法研究

针对远海航渡式水深测量作业中的潮汐改正难题,基于全球潮汐场DTU10模型及GPS无验潮测深两种改正模式,通过潮汐场预报精度评估、验潮站实测数据比对分析以及GPS大地高计算潮汐值等多种手段,开展了大范围、长时段、单测线情况下水深测量水位改正研究,形成了一套适用性强的航渡水深测量水位改正方法与流程,为面向全球的海洋水深测量资料处理提供了潮汐、垂直基准和水位归算的方法和技术支持。     

多波束测深系统在航道测量中的关键问题探讨

介绍了多波束测深系统与GPS RTK技术集成的工作原理及优势,并以秦皇岛港航道疏浚前后多波束扫海测量为例,论述该作业模式中的几个关键问题,即在声速改正和参数校准的前提下,RTK三维水深测量省去传统水深测量中繁琐的水位测量,能够自动消除波浪起伏和动态吃水变化的误差影响。航道疏浚结果表明,在近海海域该方法可以取代有验潮的常规水深测量,既能指导疏浚施工,又能方便检查疏浚结果,为今后的相关工作提供参考。     

GPS验潮中波浪的误差分析和消除

GPS验潮采用GPS RTK计算潮位，是目前GPS技术发展和应用的一个方向，对验潮方法的革新和GPS的进一步应用有着重要的意义。在水面上，波浪引起载体的空间位置改变，给验潮带来很大的误差。为了得到厘米级精度的潮位，必须消除波浪的影响。详细分析了GPS测姿方法和姿态补偿，最后采用小波去噪提取出了潮汐信号。实测数据和模拟数据证明GPS验潮可达到厘米级的精度，满足常规水深测量的精度要求。     

潮汐对多波束测深的影响及改正

讨论了潮汐对多波束测深的影响;通过分析验潮站控制及潮汐场解算的潮汐改正传统模式的特点,设计了该模式的工作流程;比较了传统改正模式与GPS无验潮模式的不同,研究了无验潮模式及陆海图拼接所涉及的垂直基准转换技术。     

东海大桥轴线水下地形多波束扫测

阐述了使用多波束测深系统对东海大桥轴线水下地形扫测的技术方法，采用GPS实时动态测量、多站位同步验潮、测深精度的有效控制等方法，使大桥轴线水下地形测量和扫海工作的质量与效率明显地提高。扫测成果为东海大桥桥墩的打桩施工和主通航孔的方向确定提供了科学数据与决策依据。     

RTK GPS在海岸工程中的应用

随着GPS技术的发展，具有RTK功能的GPS接收机不但在平面位置上可以达到厘束级，而且以WGS84为参考椭球的垂直高程也可以达到厘束级，因而被广泛地应用于海岸带测量中。本文介绍了RTKGPS在海域勘界、无验潮模式水深测量方面的一些具体应用。     

连续深度基准面构建及通航水深服务模式研究

通航水深是船舶在某时段沿着一定航线通过特定区域的最浅水深,对船舶的安全航行具有重要意义。海图测绘时将水深归算至深度基准面,由验潮资料求得,而潮汐值是通过临近区域发布的潮汐表来进行推算,由此获得的通航水深精度不 高,且不同港区之间采用深度基准不统一,所以无法为船舶提供精确、连续的通航水深。本文提出了一种基于高精度 GNSS的通航水深测量方法,直接测量海底高程,通过精密数值模型模拟海面高程,由此获得通航水深,并提出了实时通航水深的应用模式。为了建立与陆地地形相衔接的海底地形模型,以 CGCS2000 参考椭球面为垂直参考基准面,深度基准面采用 POM（Princeton Ocean Model） 模式进行潮波数值模拟的方法构建。实验结果显示：数值模型精度较高,构建的深度基准面误差在5 cm 以内。本文提出的方法改变了传统的通航水深测量及服务模式,提供高效率、高精度通航水深、海图水深数据,可为船舶用户提供实时动态水深服务。     

基于EGM模型的多波束无验潮测深技术应用

多波束水深测量中受潮汐因素的影响,测量垂直基准是变化的,具有瞬时性。传统多波束测量,需在测区内设立一个或多个验潮站进行同步水位观测,最终将水深归算到深度基准面上。针对多波束水深测量中垂直基准转换的复杂性问题,文中基于地球重力场模型,结合测区内实测的GNSS/水准数据,通过插值算法建立了测区范围内似大地水准面精化模型,构建了多波束无验潮水深测量的垂直基准转换模型。通过实例表明,该方法有效地消除了潮汐、动态吃水及涌浪等因素影响,直接获取深度基准面的水深值,提高工作效率,可满足近岸多波束水深测量的工作需求。     

中国南海北部海图深度基准面换算关系的研究

中国南海北部不同时期的海图采用的深度基准面不一样,深度基准面的多样性使的不同时期所计算的深度基准面数值不具有统一性,无法充分利用诸多历史海图资料,有必要了解历史海图深度基准面之间的关系。针对中国南海北部,利用多年实测潮位资料进行调和分析并根据调和常数计算验潮站的深度基准面,获得中国南海北部14个验潮站的深度基准面值,探讨了不同深度基准面之间的换算关系,研究表明最低低潮面不适合日潮海区,理论最低潮面与略最低潮面之间平均间距为18cm,理论最低潮面与最低天文潮面除厦门、三亚外两者平均差距达到1.88cm,具有近似一致性。     

东印度洋海域最优深度基准面模型构建

利用东印度洋海域周边长期验潮站实测数据、TOPEX/Poseidon等系列卫星测高反演结果,评估了DTU10,EOT11a,FES2014,GOT4.8,OSU12和TPXO8六种全球潮汐模型精度,根据卫星测高结果给出了浅水分潮改正量和长周期分潮改正量的经验模型,又在此基础上分析并构建了研究区域精度最优的深度基准面模型。考虑到全球潮汐模型在近岸的影响因素及验潮站位置,将13个验潮站分成开阔海域与近海海域两类,与潮汐模型的对比,结果表明,DTU10和FES2014模型分别在开阔海域和近海海域精度最优。根据潮汐模型在不同分潮处的精度,如EOT11a模型在O1和K1分潮处精度较高,DTU10在N2,M2,S2和K2分潮处精度较高等,分别构建了开阔海域与近海海域的组合深度基准面模型,计算得知误差分别为11.33和20.95 cm,其精度显著提高。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中,由于波浪和潮汐的影响,调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术,以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先,使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据,通过低通滤波剔除波浪信息,而获得海平面高程。然后,基于潮汐表和无人船海平面高程,构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法;在常规的海洋调查中,该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后,利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系,计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域,利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验,以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

莱州湾沿岸典型验潮站垂直基准一致性研究

莱州湾具有典型的大陆架结构,潮汐性质复杂。本研究根据莱州湾沿岸4处典型验潮站的多年数据计算了各站深度基准面值及保证率,并与相关涉海部门现采用值进行了比对分析。结果表明：个别验潮站计算值与相关涉海单位采用的深度基准面值有明显差异。本文就此进行了分析并提出了合理性建议。4处验潮站周边均埋设了高等级水准点,通过历年实施的高等级水准联测来监测各站高程基准点变化量,计算结果可用以维持区域垂直基准,为今后莱州湾港口建设、航道施工、水深测量、船舶通航及信息发布等提供更加准确的基础资料。     

基于高精度GNSS定位解算及姿态数据获取潮位研究

文中基于GNSS高精度定位解算成果中的高程数据,利用测船航行过程中实时采集的姿态数据进行涌浪补偿,并根据船舶每天的吃水变化将GNSS天线高调整为瞬时水面高;通过相邻水位站的比对获取GNSS高程与深度基准面的高差,对获取的瞬时水面高进行基准面变换,得到基于深度基准面的潮位值。针对以上技术路线进行了研究,并在工程中进行了验证,成果统计数据证明,提取的潮位满足规范要求,可在实践中应用推广。     

潮汐调和分析与应用研究

基于长江口外鸡骨礁、绿华山潮位站多年实测潮汐资料,开展潮汐调和分析与应用研究。采用最小二乘法计算调和常数,研究不同分潮组合及不同资料长度对调和分析结果的影响。采用规范法及直接预报法计算深度基准面,并分析计算结果。采用余水位订正方法推算潮位,并进行精度验证。结果表明:调和分析精度随分潮个数的增加而提高;采用年实测潮汐资料调和分析的精度总体高于采用多年实测潮汐资料调和分析的精度;采用预报年份相邻的年实测潮汐资料进行潮汐预报精度较高;理论最低潮面计算值,规范法较直接预报法偏小。基于绿华山站与鸡骨礁站实测资料进行余水位推算验证,精度基本满足实用要求。     

长江口海图深度基准面换算关系研究

长江口不同时期的海图采用的深度基准面不一样 ,为充分利用诸多历史海图资料 ,需要了解历史海图深度基准面之间的关系。本文介绍了海图理论深度基准面 (前苏联弗拉基米斯基的低潮面 )的推算方法 ,用Matlab语言实现了对海图理论深度基准面的人机交互式计算。利用 1977年实测潮位资料计算获得的调和常数 ,计算了长江口 10个验潮站的深度基准面 ,探讨了不同深度基准面之间的换算关系     

DGPS走航测深验潮技术中的潮位信息提取方法

提出了一种提取观测海域潮位信息的新方法--DGPS走航测深验潮技术,即在走航ADCP重复测量断面潮周期流场观测的同时获取潮位信息,并实现水下地形的潮位改正.该方法通过重复测量点瞬时水深数据选取、潮位差数据计算、叠加拟合和迭代逼近等预处理与算法,可在潮差约1.6 m、地形起伏高达10～20 m的台湾浅滩沙波区,获取均方根误差小于0.1 m的潮位观测结果.