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一体化单波束精密测深方法研究 （1.长江航道测量中心，武汉 430010；2.长江航道局，武汉 430010） 摘 要 在系统分析现有测深方法不足的基础上，本文给出了一种基于GPS RTK、单波束测深仪、姿态传感器和罗经的一体化单波束精密测深系统，并在此基础上，研究给出了一套精密测深数据处理方法。结合实际工程，对该系统和方法开展了实验验证，取得了理想的效果。 一体化测深；GPS RTK；综合改正；水下地形测量Study on Integrated Precise Sounding Based Single Beam System YANG Baocen1, LIANG Wunan2, LIANG Chaofeng1, SHU Xiaoming1, ZHU Jiangyan1, ZHANG Dian1 （1.Changjiang Waterway Survey Center, Wuhan, 430010; 2.Changjiang Waterway Bureau, Wuhan, 430010） Abstract：Based on analysis of the current situation and shortcoming of traditional single-sounding system, the integrated sounding based on single beam with GPS RTK technology, sounding technology and motion reference unit as well as compass is presented in this paper. The units of the system and data processing method are depicted in detail. Finally, the system and these methods are used in an actual project, and achieved higher accuracy relative to traditional bathymetric method. Keywords: Integrated sounding; GPS RTK; Synthetic correction; Underwater topographic surveying. 传统水下地形测量借助水位改正模型获取的测深处水位，然后减去观测水深，得到水下地形点高程，计算过程没有考虑测船姿态对测深的影响，无法获得测深点位处准确的水位，因而导致水下地形精度不高，给航道保障应用和航行安全带来了一定的问题[1]~[6]。中国测绘学科发展蓝皮书（2007卷）指出，目前，高新技术装备的使用为水下地形测量提供了强有力的技术支持，海道/航道测量学家和测量工程师满怀信心期望能得到与陆地地形测量相媲美的结果，但近20年实践表明，采用了高精度的测深仪器却往往得不到高精度的水下地形测量成果。研究和实践证实，水位改正效应和测深效应两方面因素严重制约着水下地形测量精度的提高[1]。赵建虎在其2006年和2008年的研究中认为，目前测深设备的测深精度在理想情况下均可以达到0.3%水深，完全可以满足IHO S-44水深测量精度要求，但测量成果的综合水深精度却远远低于该指标。其原因在于，未能为测深系统换能器提供精密的瞬时三维基准和未严格顾及测深效应影响[6][8]。目前，国内外开展了简易无验潮水下地形测量方法研究，虽然从理论上消除了潮位模型误差影响，但尚未顾及船体姿态因素影响、船速突变引起的Heave异常因素影响、GPS RTK与测深数据的同步问题和异常定位解的质量问题等因素影响。在海况变化较大时，简易无验潮水下地形测量方法往往难以取得令人满意的成果。为此，本文给出了一种一体化精密单波束测深系统和数据处理方法，以期克服传统方法的不足，提高水下地形测量成果的质量。 1基本原理 一体化单波束精密测深系统由GPS RTK系统、单波束测深系统、罗经和姿态传感器MRU（Motion Reference Unit）组成。系统组成、在测量船上的配置以及工作原理示意图如图1所示。 图1一体化精密测深系统机器工作原理示意图 如图1所示，若GPS RTK定位解为（X, Y, H）GPS，GPS天线相位中心在船体坐标系下的坐标为（xG0, yG0, zG0），换能器在船体坐标系下的坐标为（xT0, yT0, zT0），理想海况下，即横摇r、纵摇p以及涌浪Heave均为0，波束在床底投射点的坐标（X, Y, H）B为： （1） 式中，D为换能器实测水深。 以上为理想状况，测船实