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行業新聞

水下地形測量的誤差來源分析:影響因素有哪些?

本站     2022-1-6 10:28:55    

隨著各種現代化建設工程的全方面開展,水下地形測量活動日益增多。但是,由于水下地形測量的對象和工作環境具有特殊性,測量精度難以把握,進而影響測量質量。
目前水下地形測量的作業模式較多采用無驗潮測量技術,即GPS實時差分RTK和數字測深儀相結合,分外業和內業兩部分。其中,外業包括數據采集、坐標轉換、導航、設備監控,后處理包括吃水改正、姿態改正、格式轉換、生成地形圖等;谙到y自身原理,水下地形測量精度主要取決于水深測量精度和平面定位測量精度。本文主要分析水下地形測量的誤差來源。

水下地形測量誤差來源:回聲測深
根據回聲測深儀的工作原理,水深是通過聲波在水中的傳播來實現測算的。但在聲速測定修正時由于采用不同的計算方法、不同的經驗公式,計算的聲速不同就會影響水深測量的結果,這就在一定程度上產生了水下地形測量誤差。
水下地形測量誤差來源:船舶姿態變化
由于 GPS-RTK 和回聲測深儀的載體都是船舶,在水下地形測量過程中,浪涌引起的船舶縱傾、橫搖、升沉等姿態航向變化,必然會使RTK天線中心和換能器中心的相對位置以及換能器發射聲波的角度發生變化,進而影響水下地形測量精度。當海域波浪高超過0.6m,內河波浪高超過0.4m時,停止地形測量作業。在符合作業條件時,可以通過姿態測量改正來削弱其影響。
水下地形測量來源:衛星狀況的影響
在RTK測量中,衛星的空間分布和信號強度對水下地形測量作業影響甚大。當基準站和流動站公共衛星較少時,很難甚至不能達到RTK工作的初始化條件,RTK測量精度就無從談起。在我國,總有一段時間存在衛星幾何強度較弱的時段,此時間段內,RTK 很難得到固定解;即使存在固定解,其收斂狀態也滿足不了高精度的要求。
水下地形測量來源:電離層影響
RTK初始化的時間和可靠性,是RTK系統測量精度的保證。在正常工作條件下,RTK系統能自動模擬基準站和流動站之間對流層和電離層的差異,并能自動消除其影響。但當電離層發生劇烈變化,導致衛星信號傳播至基準站和流動站各自所受電離層影響不一致,且距離越遠影響就越大,此時系統已無法消除其影響,導致失鎖和周跳,使初始化不能完成。
水下地形測量來源:多路徑效應影響
眾所周知,GPS測量中受多路徑效應影響較大,尤其是進行海洋測繪時,作業環境中大規模的水面成為解決多路徑效應難以克服的障礙。
水下地形測量來源:存在偽值問題
RTK測量作業中,有時存在著偽固定解問題。在RTK 表征精度條件(固定解、收斂值、均方根等)均滿足精度要求時,其地形測量結果卻不可靠,平面誤差可達數米,而這種狀況通常不易被發現。
水下地形測量來源: 高程測量精度偏低
在GPS測量中,平面精度由于衛星空間分布具有一定的空間均勻和對稱性,定位精度較為可靠。但在高程精度方面,由于GPS-RTK 只能接收到地平面以上某個角度以上的衛星信號,其衛星空間組成嚴重不對稱,以致高程測量精度不高,加之其高程基準與我國現行高程基準不一致,這就要求數據轉換精度必須有保證。
 
采用GPS無驗潮模式水下地形測量,通過RTK和數字測深儀相結合,無須驗潮改正即可以高精度、實時、高效地測定水下地形點的三維坐標,避免了讀取潮水位和驗潮改正等環節的誤差,既保證了測量精度也提高了作業效率。但是,在地形測量作業中,聲速測算及采用、作業船舶姿態改正、船舶動態吃水改正等是影響測深精度的重要因素;RTK在進行水面作業時也存在衛星觀測質量、多路徑效應等一些影響因素。通過本文的系統分析和討論,保證測深儀測深精度和RTK高程測量精度才是保證水下地形測量精度的根本,針對這2個方面的誤差來源,只有削弱其中不利因素對地形測量結果的影響,才能從根本上提高水下地形測量精度。


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