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精密单点定位在海洋测量中的应用

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摘要：GPS精密单点定位技术是目前GPS研究领域的热点之一。文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路。本文针对精密单点定位技术在海洋控制测量中的应用进行探讨。

关键词：精密单点定位；海洋测量；水深测量；海洋重力测量

精密单点定位技术（PrecisePointPositioning，PPP）具有厘米级的静态定位精度和分米级的动态定位精度；若忽略其它外在因素的影响，单台仪器就能够满足外业测量工作的全部需求，大大提高了外业测量工作的作业效率和对设备的利用率。不仅如此，其还具有处理数据简单、测量结果误差较小、计算过程较简单等优势，凭借这些优势该技术在多个方面被广泛应用，包括海洋重力测量、广泛海域的高精度海底地形测量、海岛礁及远离大陆岛礁地区的高等级控制测量等，特别是在海洋控制测量方面应用愈加成熟[1]。

一、精密单点定位技术的原理

精密单点定位技术(PPP)由美国喷气推进实验室(JPL)的Zumberge于1997年提出。20世纪90年代末，由于全球GPS跟踪站的数量急剧上升，全球GPS数据处理工作量不断增加，计算时间呈指数上升。为了解决这个问题，作为国际GPS服务组织(IGS)的一个数据分析中心，JPL提出了这一方法，用于非核心GPS站的数据处理。该技术的思路非常简单，在GPS定位中，主要的误差来源于三类，即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。利用IGS提供的高精度的GPS精密卫星星历和卫星钟差，以及单台双频GPS接收机采集的载波相位观测值，采用非差模型进行精密单点定位。精密单点定位的优点在于进行精密单点定位时，除能解算出测站坐标，同时解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改正信息等参数，这些结果可以满足不同层次用户的需要(如研究授时、电离层、接收机钟差、卫星钟差及地球自转等)。

二、精密单点定位在海洋上的应用

1．精密单点定位技术在海洋控制测量中的应用。在海洋测量中，由于对定位精度要求越来越高，而且许多测量区域远离大陆、无法建立基准站或组网观测，传统的差分定位方式已经不能满足海洋测量的需求，精密单点定位技术被逐渐应用于海洋测量中。海洋控制测量是对沿岸和海岛礁上布设的大地控制点或地形测量图根点而进行的测量，是海洋大地测量的重要内容。目前海洋控制测量一般是利用在控制点架设GPS设备，利用已知控制点和未知控制点建立GPS控制网进行测量，测量和数据处理方式同陆地控制网基本相同。为了验证精密单点定位技术在海洋控制测量中应用的可行性，分别利用实测数据．对精密单点定位技术在沿岸控制测量和海岛礁控制测量中的定位结果进行分析。在海域其及海岸带进行与位置和方向有关的测绘活动(宗海图测绘、海籍界址点测量)需要进行海洋控制测量，包括利用国家沿海无线电指向标一差分全球定位系统(RBN／DGPS)定位也需要海洋控制点检验其准确性。由于海岸带是地面变化无常的特殊地理区域。沿海各地围海、填海活动更是呈现出速度快、面积大、范围广的发展态势。围海造地在带来经济效益的同时。也带来了海岸线地形地貌急剧变化和道路、建构筑物拆迁破坏等一系列严重问题。这也直接导致沿海永久性测绘基础设施存在的实际条件等变化，测绘基础设施的服务年限和更新周期不断缩短，而常规的技术手段基本没有足够的维护与管理测量控制网系统的能力，急需快速重构服务技术体系满足沿海大开发实际需求。因此，需构建一种实时的测量制网点快速重构服务的技术体系。精密单点定位技术可以提供二种厘米级精度，准实时的、独立的、可靠的、灵活的、可自检的海岸带测量制网点快速重构服务的技术体系，比其他任何卫星定位技术都有明显优势。在海岸线测量工程中，基于连云港CORS数据链，采用GPS网络RTK实时动态测量技术，虽然，可以获得三维坐标方向上的厘米级精度的数据，以及精度更高的速度、航向和航线数据。比较传统RTK技术，它的作业覆盖范围大大增加，能显著提高测量效率。

2．精密单点定位技术在无验潮水深测量中的应用。水深测量是测定水面至水底垂直距离．获取一系列点位水深分布，为编制海图、海底地形图、各类专题图和建立空间基础地理数据库提供数据的工作，是海道测量和海底地形测量的主要作业内容之一。除了测深仪等测深设备的影响外，潮汐、吃水、声速、涌浪等各项改正的偏差是水深测量成果的主要误差来源。随着水深测量装备的不断改进更新，声速改正对水深测量成果误差的影响已经越来越小．水深探测所要估计的最大影响因素就是海洋潮汐、涌浪和动态吃水的影响。一般情况下，消除这些影响的方法就是在一定基准控制下对测深数据逐时逐点进行水位改正，因此，包含潮汐、涌浪和动态吃水在内的综合水位改正误差已成为影响海洋深度测量的主要误差。水位改正是将测得