【摘 要】网络rtk验潮技术是利用基准站的载波相位观测数据，与流动站的观测数据进行实时差分处理，并解算整周模糊度，从而能够达到厘米级精度。是gps应用的重大里程碑。本文主要对网络rtk 验潮技术在水上测量的应用进行了分析。
　　【关键词】gps；cors；rtk验潮技术；水上测量
　　随着科学技术的进步，gps 定位技术的进步及定位设备在海洋测绘领域的广泛应用， 采用gps 技术进行验潮得以实现。传统rtk验潮通过测得一段时间内水面载体（如测船或浮球） 上的gps 天线的系列高程值， 计算得出潮位。传统gps验潮模式主要采用了gps rtk的定位模式， 受到通信链路的影响， 作用的距离非常有限， 通常在10km以内， 致使远离参考站的海域无法采用这种模式。随着近年来城市cors站的建立，覆盖范围较广，网络rtk能更便利地实现无验潮结合回声测深系统进行水深测量。以往由于一些工程上的特殊需要或特定区域地形的限制，在海洋测绘中通常会遇到使用常规潮位观测来进行水深改正的误差问题。如：
　　（1）山区河道短距离内水位落差较大，河道左右岸存在较大比降，这些落差和比降变化并非线性和规则的，有时平缓有时突变，在这种情况下，单纯利用一个或几个水位站观测水位来改正水深值会造成较大的误差，即使在测区内根据这些具体变化建立数目繁多的水位观测站，虽然在一定程度上减小了误差，但必须投入几倍的人力、物力，工效将大打折扣。
　　（2）当测量项目远离海岸线十几公里甚至几十公里时，常规的做法是在离测区最近的岸边设置潮位站，用它来代替测区内的潮位进行水深改正，因此即使不考虑相差几十公里潮位的差值，就两地的波浪和涌浪的差异也远远超出了测量的精度要求，虽然可以通过长期验潮确定潮汐参数，采用潮面外推方法来消除一定误差，但花费大，成本高。因此如何解决这些问题，寻找一种实时潮位改正来取代常规潮位观测，对海洋测绘尤为重要，而网络rtk验潮技术的应用很好的解决了这些难题。
　　1.gps水上测量的特点
　　水上测量的条件和要求不同于陆地测量，所以在水上测量的实际作业中方法也与陆地测量有明显区别。水上测量内容主要是： 水下地形测量， 水上物体定位导航。测量特点表现在以下几个方面：
　　（1）水上测量一般要使用组合仪器进行间接测量。
　　（2）水上无法固定和架设仪器， 无法完成陆地常常采用的转点作业方式，尤其是大片水域。
　　（3）水上作业其作业精度要求实现难度大， 实时性要求高。
　　2.网络rtk特点
　　2.1 cors系统的简介
　　当前，利用多基站网络rtk技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（continuous operational reference system，缩写为cors），已成为城市gps应用的发展热点之一。连续运行参考站系统（cors）可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的gps参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（lan/wan）技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的gps观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息以及其他有关gps服务项目的系统。cors系统基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。
　　2.2 cors系统技术特点
　　cors系统目前主要核心的技术有三种：一种是单基站rtk技术，一种是虚拟基站技术（vrs），另一种是主副站技术（mac）。它们自身具有不同的特点，并有不同的解算方式。单基站rtk技术。cors站网由若干个cors站组成。在这种网络rtk模式下，每个基准站服务于一定作用半径的gps用户，服务半径可以达到30km，gps差分数据播发可以使用无线电台也可用公用无线通讯网。虚拟基站技术（vrs），数据中心通过组合所有基准站的数据从而确定整个cors系统覆盖区域的误差模型，然后用一定的数学模型和流动站概略位置模拟出一个对应于流动站的概略位置的虚拟基准站，然后将这个虚拟基准站的改正信息发送给流动站，流动站在结合自身的观测数据实时解算其所在位置的精确坐标。主副站技术（mac）。主副站技术，首先选取一个基准站作为主站，并将主站所有的改正数及坐标信息传递给流动站，而网络中其他基准站只是将其相对于主站的改正数变化及坐标差

信息传送给流动站，从而减少了传送的数据量提高了作业效率。vrs和 mac技术服务半径可以达到40km左右。
　　3.网络rtk 验潮的实现方法
　　3.1 网络rtk 的测高原理及精度评估
　　gps 以其“高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活”著称，而基准站的载波相位观测数据的网络rtk 技术，其理论严密、技术成熟、精度高且具有自动化和快速定位的特点，已在各行业中广泛应用。根据rtk 测量原理，使用网络rtk 验潮必须基于rtk 测高的基础之上。
　　关于rtk 测高，其理论和实践均比较成熟。就其精度而言，可获得厘米级甚至毫米级的wgs-84 平面和大地高程精度。由于wgs-84 参考椭球面与地方椭球面，大地水准面和拟大地水准面在对应处的切线并不平行，它们之间的（§高程异常）并非常量。根据大地高h 与正常高h 之间的关系：h=h-△h1-△h2+§（其中△h1为wgs-84 参考椭球面与地方椭球面的差值，可通过坐标转换来消除或消弱影响；△h2为大地水准面和拟大地水准面的差值，可转换到§）。只要确定了§，大地高h 与正常高h之间的转换将迎刃而解。目前确定§的方法很多，但主要是重力法和几何法。在地势平坦地区，几何法确定高程可达到四等水准精度要求，在地势起伏较大地区，必须考虑地形改正的几何拟合法。文章通过跨度长达25km 的珠江沿岸rtk 测高及其对四等精度几何水准测量观测值的比较。从实测数据可得出： 　　（1）rtk 测高在符合条件，测区范围较小（5～6km）时，特别是在沿海地势平坦的地区，其高程异常值接近，可达到四等水准精度要求；而测区范围较大达10km 以上时，其高程异常值互差较大，则是需建立模型，结果可达到图根水准精度要求。
　　（2）根据表中高程异常值，建立高程异常模型，可对该区域内的任意点大地高与正常高进行转换。
　　3.2 建立rtk 验潮的数学模型及其计算方法
　　rtk 的测高精度，完全能满足海洋测绘的精度要求。使用rtk 验潮，必须预先确定在测量区域内wgs-84 参考椭球与理论最低潮面的差值。确定其差值方法参见图1。
　　从图1 可见，a=b+c+d（a 为参考椭球至理论最低潮面的高度；b 为参考椭球与gps 天线的高度即大地高；c 为gps 天线高度到静止水面的距离；d 为潮位即静止水面在理论最低潮面的高度），因为大地高可实时测定，gps 天线高度离静止水面高度可量取，只要确定参考椭球至理论最低潮面高度，则潮位就能实时得出。
　　在软件中具体确定a 的方法为：如果测量区域只是一个小范围，只需单点就能确定；如果测量区域是大面积，则需要多点来建模。以单点为例，在已知潮位起算点上设置gps 接收机，如图2 所示
　　所测天线在参考椭球面上的高度即大地高（d）可由gps 接收机测出。天线到水面高度（b）即已知点量至水面加上天线仪高：水面高度（c）使用水尺读出，则参考椭球至理论最低潮面：
　　（a）为：a=d+b+c
　　4.工程实例
　　4.1 某电厂水下地形测量
　　此测区范围较小，只在码头上下游1km。首先在测区内布设的4 个四等水准点上进行测高，求出其高程异常§，通过软件建立测区内高程异常模型进行网络rtk 验潮测量，并把高程值归算到深度基准面上（见表1）。
　　4.2 某航标站码头水深测量
　　通过使用cors系统，在工作水准点bm2 比对，结果为0.04m；然后应用网络rtk进行实时验潮。
　　由表1、表2 可知，利用rtk 验潮与人工观测潮位的差值很小，最大值为7cm，大部分差值在1～7cm 之间。
　　5.结束语
　　总之，网络rtk 验潮技术除了gps 所具有的常规测量方法无法比拟的优点外，还有具有水深测量精度高，其动态高程包含了风浪、潮汐、测船动态吃水等信息，并能消除常规潮位观测进行分带改正引起的误差；解决山区河道比降落差大，需大量设立验潮站的问题，也同时解决了海域测量无法设立验潮站或测区远离验潮站的问题。
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