RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证.ppt

* 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 栗建军 2011年9月 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 摘 要 本文根据《水运工程测量规范》（JTJ203-2001）（以下简称《规范》）修订专题研究项目理论研究成果，分别通过陆地的“不同距离升降旋转法”和对选定区域重复进行水深测量的实测试验方法对RTK动态三维定位精度、RTK三维水深测量图载水深精度进行了验证，为将RTK三维水深测量纳入《规范》提供了依据。 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 1 引言 RTK三维定位技术已在我国测绘工作中广泛应用，传统水深测量已逐步被内外业一体化水深测量所取代。随着港口建设的发展，特别是许多远离海岸的深水港、深水泊位的开发，对水深测量提出了更高的要求，尤其水位效应直接影响水深测量的质量和工作效率。 为了解决这一问题我国许多水运工程测量单位及海洋测绘系统都从国外引进了RTK定位设备，开展了在非传统验潮模式下的RTK自动化水深测量的应用试验。此项新技术应用虽然已取得了一定的成果，但是目前全国尚无统一的标准。针对上述情况，经交通运输部批准，把《RTK三维水深测量应用研究》列为《水运工程测量规范》（JTJ203-2001）（以下简称《规范》）修订专题研究项目，并由中交天津航道局有限公司组织中交天津港航勘察设计研究院有限公司、天津海事局海测大队和交通运输部天津水运工程科学研究院等9个单位的专家，组成了《RTK三维水深测量应用研究》课题组，按照交通运输部批准的“《RTK三维水深测量应用研究》工作大纲”要求，历时一年，完成了各项理论和试验研究，其成果通过了交通运输部组织的专家审查，RTK三维水深测量应用技术规定经过广泛征求意见，现已将其纳入《规范》送审稿。这里仅就其中RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证作以介绍。 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 2 RTK三维水深测量定位及图载水深精度的理论研究成果 2.1 RTK三维定位精度估算 由于RTK三维水深测量中的测深误差是与传统水深测量的测深误差应是等精度的，因此这里主要是研究RTK三维定位精度及其对图载水深的影响。 RTK三维水深测量中，RTK-DGPS起着为最终水深测量成果提供平面和垂直基准的重要作用，为了评估RTK三维水深测量方法的最终成果精度，课题组首先对RTK-DGPS动态情况下的测量精度进行了评估。 （2）估算结果： RTK动态三维定位的平面坐标精度分别为： 则其平面点位精度为： RTK高程方向定位精度： 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 2．2 RTK三维定位精度对图载水深精度的影响 （1）导航延时测定误差对图载水深点位精度的影响 导航延时反映的是RTK-DGPS定位与测深的不同步。为将RTK-DGPS三维解归位到测深系统的换能器位置，为测深提供瞬时平面和垂直基准，并最终实现波束在水下的归位计算，就必须消除导航延时的影响。由于校准场地地形复杂、校准方法不易操作等诸多因素的影响，常常不能完全消除其影响，导航延时测定误差对成果水深值位置的影响可用右图说明。 若船速为8节（约4.11m/s），导航延时确定误差为0.05s，则导航时延确定误差引起的水深点位置误差最大为： 时延误差对垂直方向的影响可根据Heave在此期间的变化来确定。根据Heave变化曲线，0.1s内，通常情况下最大变幅 该变幅可认为是时延确定误差给垂直方向带来的影响。 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 2.3 姿态改正对三维定位的综合影响 姿态改正是各个传感器改正参数的综合传递过程，即将GPS天线处的坐标先传递到VFS原点，然后再传递到换能器，因此，姿态改正对三维定位的综合影响为： 式中 ----姿态改正对换能器平面位置的综合影响 ----姿态改正对换能器高程的综合影响 中交天津港航勘察设计研究院有限公司 RTK三维水深测量图载水深精度分析及试验验证 根据估算结果，对单波束测深：将GPS天线处坐标归位到船体坐标系原点处的归算精度为： 将船体坐标系原点O处三维坐标归算到换能器处的归算精度为： 则： 对多波束测深：将GPS天线处坐标归位到船