浅析GPS技术在航道测量工程中的应用

浅析GPS技术在航道测量工程中的应用

王冠群1,张鹏2

1.身份证号码：372901198903204336  山东聊城252000  2.身份证号码：371329198603066050  山东聊城252000

摘要：GPS的全称是全球卫星定位系统，主要的优势就是定位精确度比较高、操作简单，能够给各个行业与企业产生经济效益，被大量的应用到实践中。航道测量为当前海域或者内河航道中主要的测量作业操作方式，进行航道开挖是极为重要的工作，能够更好的促进航道营运能力的提升。

关键词：GPS技术；航道测量；工程应用

1.GPS定位系统的组成

GPS定位系统由三个部分组成，首先是空间星座部分，其次是地面监控部分，最后是GPS信号接收机。其中空间星座部分由工作卫星和备用卫星组成，工作卫星有24颗，备用卫星有3颗。工作卫星的分布位置是圆形的轨道，主要是平均分布的方式。卫星轨道和地球赤道之间的倾角为50度，各个轨道之间都有一个升交点，每个升交点的赤经相差60度。在地平线以上的地方，卫星的数目随着时间和地点的不同而发生变化，最小的卫星数目有4颗，最多的有10颗。就卫星的监测情况而言，GPS是一个全球性的连续型定位系统。GPS地面监控主要组成部分是全球的五个地面站，按照定位系统的功能可以将地面站分为三个部分，第一部分是主控站，主要是对所有的地面监控系统进行协调和管理。主控站的具体工作是根据所有的观测资料编制卫星星历和具体需要的各种参数等，然后通过导航电文的形式将这些数据穿入到注入站。第二部分是注入站，主要是根据前面的监控数据提供时间基准，然后对卫星的状态进行调整，适当的情况下启用备用卫星。第三部分是监测站。主要是对地面的具体情况进行观测，然后对GPS卫星发出的信号进行接受，并对卫星的工作情况进行检测。监测站将采集到的所有信息和当天观测气象所得的资料进行处理后再次传送到主控站。信号接收机按照结构可以分为天线单元和接收单元两部分，按照卫星高度选择卫星的信号，对卫星运行情况进行跟踪，将接收到的GPSX信号进行适当的处理，更好地把握卫星信号到接受线的传播时间，将卫星所发送的电文进行翻译，然后准确地计算测量站的具体位置。

2.航道水下测量的问题

在航道水下测量工作开展的过程中，由于受到环境因素的影响，测量作业的效果难以满足实际的要求，因此，需要对航道水下测量存在的难点问题分析。(1)要想提升数据的精度，GPS测量系统能够完成数据采集自动化的处理，平面定位与水下测量根本不能同时进行，可以根据测量精度的标准来做好仪器的调整。在测量环节，应该结合所存在的问题总结出切实可行的方法，要提升系统的稳定性与灵活性，要保证测量船航行的稳定与匀速，不能存在过大幅度摆动的情况，可以实现多个河段的有效测量，不能存在遗漏的情况，一旦发现有礁石，应该增大测量的密度，以合理的进行水深、水位等方面数据的调整。(2)为能够提升测量效率，通过GPS系统能够实现探测船的导航精确进行，能够按照工作标准进行水深尺寸的检测，在该阶段中，应该考虑到实际工作的需要，选择科学合理的处理方式，提前结合情况设置航线，确保间隔距离合格且均匀，在测深船实现监控中，只要是存在航迹偏移等情况，要立即修正，以保证最终测量结果达到要求。

3.测量结果的验证

通过GPS来实现测量工作后，要根据实际工作的需要来实现测量结果的验证。为了能够保证验证结果准确，应该选择多条航道来进行验证，与大比例航道图来实现综合分析，如果航道的起点位置上存在有固定的位，则应该和GPS测量结果进行对比和分析，最终的测量里程偏差要控制在5-10cm以内，通过GPS方式来实现航道断面的测量，可以获得准确的水深数据信息，和相应数据对比，将时间影响因素消除掉，确定二者数据偏差超出要求。

4.GPS技术进行航道测量的过程

航道测量过程中，通过应用GPS数据资料来开展具体的工作，要准备好硬件与软件，这样可以使得航道测量工作顺利的开展。

(1)测量工作开始之前，应该做好各项准备工作，首先是收集航道的相应地图，然后准备好合适的绳索进行一起的固定，测量船驾驶人员应该充分的了解被测量范围内的地形条件，要有丰富的工作经验，以使得航道测量更加的安全、稳定，准确进行水文的测量。

(2)安装调试环节，应该先将准备好的测探一起安装到规定位置上，并且做好固定作业，GPS接收天线应该和测探仪换能杆的中心位置是相同的。GPS的信号接收机、测探仪以及计算机能够稳定的连接，各个设备都能够正常的运行。计算机中安装的测探软件，经过卫星将信息传输到基站中，然后进行差分处理，就能够在计算中获得相应的坐标数据信息。

(3)航道断面图测量环节，进行船行驶的测量，速度要控制在合理的范围内，不能超出标准要求，还要保证均匀、缓慢的行驶，防止出现摆动幅度过大的情况，断面间距要结合实际情况做出设定，并且计算机做好各项数据记录，比如点位、水深等数据，外业软件测量断面图要根据内业软件所获取的相应数据进行，最终能够确定航道水深参数。

(4)测量实施环节，计算机能够准确记录各项测量数据，但是容易受到高压电线等方面的影响，桥梁码头如果存在比较多的障碍物，GPS天线就不能到达规定的测量位置上，只有在邻近的位置上才能准确确定点位号，然后在计算机显示出相应的航迹图位置，可以在符号上标注相应的数字，测量环节还要保存各项技术文件，不能存在数据遗失等情况。

5.利用实时动态技术进行测量

5.1实时动态技术测量特点

GPS中的实时动态技术具有省时省力、作业效率高、测量精度高、能够全天候测量以及无须通视的特点。利用实时动态技术对航道工程进行测量，一个移动站只需配备一个操作人员便可，即便情况要相对复杂一些，也只需再增加一个绘图人员便可，进行测量观察时一个测点的观测工作只需几秒便可，且能够全天候进行。利用实时动态技术进行测量，测量精准度高且均匀，即便存在点位误差也不会出现传播、积累情况。实时动态技术的通讯半径范围较长一般在13公里左右，在通讯半径范围内点与点之间无须通视，不仅为测量工作提供了便利，还降低了测量费用。此外，实时动态技术也存在一定的不足之处，主要表现为基准站与移动站之间必须存在通讯数据链，不然测量工作就无法正常进行。因此，针对这一情况，在利用实时动态技术进行测量时，应采取缩短基准站与移动站两者间的距离的措施来解决问题。

5.2利用实时差分技术测量

当前，我们在进行水下地形测量时主要采用利用实时差分技术进行测量。实时差分技术与实时动态技术的测量特点大致相同，只是两者在基准站设置上所采用的模式不同，且利用实时差分技术测量得出的定位精度没有实时动态技术高。在实时差分技术测量中通常将移动站设于船上，除了配备GPS接收机、天线等设备，还应配备数字化测深仪、换能器等设备。

6.结论

总之，航道测量的实践中，GPS技术的应用可以有效的促进测量效率、精确性的提升，能够避免出现数据偏差过大的情况，如果进行各项GPS测量技术的合理应用，可以降低测量成本，提高测量综合水平，缩短工期，并且产生更高的经济效益。从实践的应用效果分析，通过GPS技术的合理应用，能够提高航道测量综合水平，还能够应用到多种条件下，给内河航道信息管理提供有利支持，也能够给整个航道管理与维护工作提升奠定基础，为今后我国的水运事业的高速发展有着非常重要作用，最终实现经济与社会的稳步发展。

参考文献：

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[4]孙小彬.GPS技术在航道测量工程中的应用[J].中国新技术新产品,2010(09):66.