浅探GPS RTK水下地形测量数据粗差的剔除

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【摘 要】文章详细叙述gps rtk水下地形测量原理和水下数据的粗差及粗差剔除方法，以及程序的设计与实现。

【关键词】GPS；水下地形测量；SCR；VB；程序设计

1 引言

随着GPS测量技术的不断发展与成熟，GPS测量方法以经典测量方法无可比拟的优势，被频繁的应用到工程的各个领域，这也对传统的水下地形测量将产生深远的影响，现阶段使用GPS RTK + 笔记本电脑+ 数字测深仪进行水下地形数据采集自动化已得到广泛应用。

2 GPS RTK 水下地形测量原理

2.1 水下地形测量系统的组成

水下地形测量系统由岸台系统、船台系统与数字化成图系统三部分组成。其中岸台系统由GPS岸台接收机、数据发射电台、电瓶及数据发射天线组成；船台系统包括GPS船台接收机、数据接收电台、数字化测深系统、测量导航软件及电脑等设施；数字化成图系统主要为一些软件和打印设备，将采集的水下地形数据处理后，自动绘制出水下地形图并打印出图。

2.2 系统的工作流程

水下地形测量系统的工作流程一般为，首先在岸上的已知控制点上设置一台GPS接收机作为参考站（岸台），另一台GPS接收机与测深仪、计算机连接后设置在测船上作为流动站（船台）。岸台、船台GPS接收机同步接收卫星的数据信号，参考站的电台连续不断的发射差分数据信号，而流动站电台则不断的接收参考站的差分数据信号，测量导航软件实时的解算出船上流动站的位置坐标，并同步记录测深仪测得的水深数据。采集的水下地形数据经内业检查、处理后进入数字化成图系统，自动绘制出水下地形图。

GPS RTK水下地形测量系统组成与工作流程如图1所示：

图1 GPS RTK水下地形测量系统组成与工作流程

3 GPS RTK水下地形测量的粗差问题

现在水下地形测量主要由GPS RTK + 笔记本电脑+ 数字测深仪三个部分组成，由笔记本电脑内的数据采集软件控制，根据测图比例尺设定采集参数（采集间距等），以满足测图要求；采集数据时，GPS RTK采集的定位数据和数字测深仪采集的水深数据同步传入采集软件，生成坐标与对应水深的数据。要想得到能使用的数据，这就需要对数据进行检查与改正，主要有水深数据检查、水位数据改正和坐标与水深数据是否协调检查，前两个检查改正相对简单，后一个检查比较繁琐，本文主要讨论坐标与水深是否协调的粗差剔除。在进行水下测量过程中，会遇到很多影响GPS RTK定位精度的情况，比如靠近码头、穿过大桥、靠近大型船舶等，均会造成GPS RTK定位精度降低，甚至导致GPS失锁，从而导致定位坐标与水深数据的不协调，反映到水下地形图上就是该点的高程错误，这就需要在工作中查找出这种错误，保证水下说数据的正确。

在平时工作中，检查定位坐标与水深数据是否协调主要有以下两种方法：一是在检查水深数据过程中，查看坐标数据是否有突变，由于采集数据是根据测船运动间距采集，坐标变化也会在相应的范围内，超过这个范围就标记为粗差；二是在数据编辑好后，在成图软件中生成地形图，分析地形，检查是否有粗差。往往这两个方法在生产过程中结合使用，反复进行很多次，才能将粗差剔除完或在允许误差内。这也使我们的内业工作量大大增加，在数据量大的情况下，工作量可想而知。

4 粗差剔除的程序实现

根据AutoCAD中SCR文件的功能，即SCR文件是脚本文件，是AutoCAD命令提示行中所用的命令的一个有序集合，每一行对应着AutoCAD命令提示行中的一个命令、一个选项的响应；脚本文件中的空格和空行在运行时相当于按Enter键；脚本文件中的命令必须使用全名，如ZOOM命令不能简写为Z等。根据SCR文件的特点和AutoCAD PLINE 命令，PLINE 命令是连线命令，利用这一命令将水下数据按采集前后顺序连起来，点与点之间的连线距离应该相等，发现连线距离有异常，说明该处数据中有粗差，再结合原始数据确定粗差点并剔除。

利用Visual Basic 程序语言编写程序，实现水下数据按采集前后顺序生成SCR文件，生成的SCR文件格式为（图2）“PLINE 595000.39，3442628.22 594981.90，3442638.95 ・・・・・・”。将数据导入软件中，点击下拉菜单中的”SCR文件”命令（图2），生成与原始数据同一路径，文件名相同的SCR文件。之后将原始数据导入成图软件中，在命令行输入“SCR”回车，调用与导入数据对应的SCR文件，就会自动连线 （如图3），根据图中连线，直观的检查出粗差点，图4中的画圆处，就是粗差点，非常直观。根据对应坐标对原始数据中的粗差剔除即可。在测量过程中，运用此方法与传统方法进行验证，证明了程序的可行性。在工作中使用此方法，极大的提高了工作效率。

图2 程序运行生成的SCR文件

图3 程序进行数据处理

图4 AutoCAD 中运行SCR 文件结果

5 结束语

随着GPS技术的发展，必将代替传统的经典测量方法被运用到测量的各个领域，也必将运用到水下地形测量领域，也必将产生一些新问题，文章讨论的粗差剔除只是一方面，我们要充分利用好现有的设备，加深开发和应用，为水下地形测量发展作出更大的贡献。

由于本人水平有限，文中所说不一定完全正确。在此仅做抛砖引玉之作，望测绘界的同仁给予批评和斧正。

参考文献

[1]徐绍铨，张华海，杨志强等.GPS 测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2001.

[2]刘钢，杨崇礼等编著.Visual Basic 6.0程序设计实用教程.北京：中国民航出版社，2000.

[3]梁开龙.水下地形测量[M].北京：测绘出版社，1995.

[4]郑运廷. AutoCAD 2007中文版应用教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

作者简介：

韩芬（1984-），女，汉，吉林省前郭县，安徽理工大学测绘工程本科，主要从事地形测量和地籍测量，助理工程师