宏观尺度下基岩海岸岸线分形机制研究_以中国基岩海岸为例

宏观尺度下基岩海岸岸线分形机制研究_以中国基岩海岸为例 海 洋 测 绘 第 25卷第 5期 V o l125, N o15 S ep 1, 2005 2005年 9 月H YD RO G RA PH IC SU RV E Y IN G A N D C HA R T IN G 后处理 D GP S 在海域调查中的研究与实践 史 建 青 ()淮海工学院 空间信息科学系 ,江苏 连云港 222001 ( )摘要 : 通过分析后处理差分全球定位系统 d iffe ren tia l globa l po sition ing system , D GPS测量原理和其在海域调 查中应用的具体事例 ,说明 D GPS不仅使用方便 、定位精度高 , 而且价格低 廉 , 对 其 在 海 洋 测 绘 领 域 的 应 用 很 有 必要 。 关键词 : 差分全球定位系统 ;数据后处理 ;海域调查 ;精度 ( ) 中图分类号 : P22814 文献标识码 : B 文章编号 : 167123044 2005 05 20031203 发送的 D GPS数据 ,是“伪距校正值 ”,以此改正动态 1 引 言 用户所测 得 的 伪 距 , 进 而 解 算 出 动 态 用 户 的 三 维 目前的发展趋势明 , GPS动态定位将比 GPS 位置 ; ( )静态定位具有更加广阔的应用前景 。 GPS动态定位 3 载波相位 D GPS测量 。基准接收机向动态 具有用户多样性 、速度多异性 、定位实时性 、数据短 用户发送的 D GPS数据 ,是“载波相位校正值 ”,以此 时性 、精度要求多样性等特点 。特别是近年来 改正动态用户所测得的载波滞后相位 ,由于 ,进而解算出 计算机技术的迅猛发展和数据处理能力的提高 ,快 动态用户的三维位置 。 ( ) 速 、准确的差分全球定位系 统 D GPS定 位 得到 了 3 后处理 D G P S 测量的基本原理 广泛应用 ,对其进行理论和实际应用的研究具有深 在现阶段 , R TK载波相位测量具有精度高 、速 远的理论和现实意义 。 度快和实时的特点 ,但其价格昂贵 ; 信标 D GPS具有 测量的类型D G P S 2 价格低 、速度快的特点 ,但它的定位精度偏低 ,在地 211 按数据处理的方式分类 ;在综合考虑 D GPS的定位精度 、 理区域上也有限制 定位时间 和 设 备 价 格 等 方 面 的 因 素 , 数 据 后 处 理 依据 D GPS 测 量 数 据 处 理 方 式 , 可 分 成 下 列 [ 1 ] 类型 :D GPS能够满足这些基本要求 。后处理差分动态定 ( )1 实时 D GPS测量 。站际之间实施 D GPS数 位无需实时传输 D GPS数据 ,而是在观测完成之后 据传输 ,动态用户在航作实时数据处理 ,而不断解算 进行联合处理 。例如 GPS航空摄影测量 。此种仪器 - 6 ( ) 如 P rom a rk2,它不但可以进行高精度 5mm + 10 D 出用户的三维坐标 ; ( ) (2 后 处 理 D GPS 测 量 。站 际 之 间 不 进 行 的静态相对定位 可以满足解算不超过 20 km 的基 ) D GPS数据传输 ,而是在 D GPS测量之后 ,对动态接 线 ,而且可以采用准动态 stop and go 的模式进行 收机和基准接收机的 GPS观测数据进行联合解算 , 动态测量 ,且具有导航功能 。 求得动态用户在各个时元的三维坐标 。例如 , GPSstop and go是由 R emond i最先提出的一种利用 航空摄影测量技术 ,就是采用后处理 D GPS测量 。载波相位进行快速定位的方法 。它非常适合于 212 按 D GPS数据的不同分类 随着基准接收机所控制 、线路测量 、断面测量和地籍测量等 。其作业方 提供的 D GPS数据不同 , 可 式为将一台接收机置于基准站 ,另一台接收机分别 分成下列类型 :在待测点上进行流动测量 ,测量开始之前需进行静 ( )1 位置 D GPS测量 。基准接收机向动态用户 态初始化以解求整周模糊度 。接收机在待测点间移 发送的 D GPS数据 ,是“位置校正值 ”,以此改正动态 动时 ,需要连续观测数据 ,且两台接收机始终需 用户所解算出的三维位置 ; 要保持连续跟踪 5 颗以上的相同卫星 。由于载波相 ( ) 2 伪距 D GPS测量 。基准接收机向动态用户位具有很高的测量精度 ,在每个待测点上只需采集 收稿日期 : 2005207212 ( ) 作者简介 : 史建青 19662,男 ,河北邢台人 ,工程师 ,主要从事测绘工程的教学与研究 。 个时元的移动接收机位置 。因而它是一种静 、动态 碎部点的观测时间由 300 ″改为 15 ″, 也就是在每个 混合定位模式 。碎部点上采 15 个历元 ,天线高也要改为实际值 ,点 号可以为任意四位数 ,然后就可以进行动态测量了 4 实 例 另一台流动站接收机也按上述的方法进行设置和初 由于气候变暖和江河雨水流入海洋所携带的大 ,两台流动站的 碎 部点 记录 点 号不 能重 复 , 否 始化 量泥沙 ,连云港地区形成了大量的滩涂 ,使海岸线不 则 ,在内业计算时就会导致错误 。 ()断向前延伸 。为了精确调查近海海域资源 ,受连云 41312 对一线大堤 建有堤坝的 进行测量 ( )1 所有测点为一线大堤的外侧 ; 港市海洋与渔业局和国家海洋信息中心的委托 ,我 ( )2 们承担了连云港市海岸线 GPS修测任务 。在碎部 桥梁 、水闸两端必须测量 ; ( )测 量 中 , 采 用 了 后 处 理 D GPS 测 量 仪 器 单 频 3 在遇到加固的人工堤坝时 , 开始和结尾在 P roM a rk2 GPS接收机施测了整个海岸线和一些附 施测属性中要加以注明 ; ( )属设施 。 4 在弯曲段时 ,根据具体情况进行测点加密 , 411 测区概况一般在 20,50m 要测 1 个点 ; ( )连云港市海岸线的地理位置在东经 119 1?8 ′, 5 在直线段时 ,可以 200,300m 测 1个点 。 119 4?9 ′、北纬 34 2?7 ′,35 0?6 ′。沿岸经过两县一区 , 41313 对海边进行测量 ( )海岸线全长 175 km。1 沿着最高水位线处进行采点 ; ( )2 在遇到大的河沟时 , 应沿着河沟边测到第 412 可供利用的控制资料及控制等级 在测区内有 (一个河沟上的水闸或第一座桥梁 。如果水闸或桥梁 两个江苏省 C级 GPS点 赣榆海头 () 5079、灌云农场 3166 和四个 D 级 GPS控制点 赣 距离海边非常远 , 也 可 以根 据情 况 , 测 到适 当位 置 榆 ID 30、墟 沟 YH10、洋 桥 农 场 YQNC、燕 尾 港 为止 ; ( )) 3 在遇到加固的人工堤坝时 , 开始和结尾在 YW ZL 。在此基础上 , 我们布设了 26 个 E 级控制 施测点属性中要加以注明 ; 点 。这些控制点分成 13 组布设 ,约每 10 km 设置一 ( )(4 在有一定弯曲度的海边 ,测点应适当加密 , 组 为 了 利 用 D GPS 进 行 岸 线 碎 部 测 量 时 检 核 方 ) 一般为 100m 施测 1个点 。 便 ,一组为两个 ,两点间距为 100,300m。 413 碎部采集41314 注意事项 P roM a rk2 接收机是美国 A sh tech公司最新推出 在遇到已知控制点时 ,把流动站 GPS接收机放 的一款高精度 到该 点 上 进 行 施 测 GPS接收机 ,它体积小 、功耗低 、内存 , 观 测 时 间 设 为 60 s, 检 核 结 束 大 ,是新一代测量型接收机的典范 。与其它型号仪 后 ,将该 GPS接收机的接收时间改设为 15 s,就可以 继续进行碎部点采集 。 器相比其性价比较高 , 5mm + 1ppm ×D 的高精度 , 可满足任何要求的控制测量 。由于 P roM a rk2 GPS接收机操作简单 ,在未知点 上观测时间短 ,一台流动站接收机在正常情况下 ,可 41311 作业方式 在碎部 采 集 时 , 采 用 三 台 P roM a rk2 GPS 接 收 以观测不少于 15 km 的海岸线 ,测量速度很快 。 机 ,将一台接收机置于基准站 ,并将其设置为静态观 ,由于移动站接收机必须连续观 在观测过程中 ( ) 测模式 sta tic ,并输入基准站点的点号 , 数据记录 测多于 5 颗 GPS卫星 , 不能失锁 。一旦失锁 , 就要 间隔设为 1 ″,设置天线高 、距离单位设为米 、接收机 ( 求流动站必须到附近的已知点 点位精度必须达到号 、接收机显示对比度 ; 另两台 GPS接收机作为流 )厘米级 或回到基准站重新进行初始化 , 才能进行 动站 ,将流动站天线 放置 在 基准 站的 初 始化 板上 , 后续工作 。如果在施测路线上有高大的建筑物 、树 测量模式设置为 stop and go 模式 ,在点属性中的观 测时间设置为 300 ″,初始化设置为 ba r; 数据记录间 林或移动速度过快 ,就可能造成失锁 ,在经过此路段 (隔为 1 ″基准站接收机和流动站接收机采样间隔必 时应多加注意 。 414 数据处理 第 5期 史建青 后处理 D GPS在海域调查中的研究与实践 33 用的数据传输设备 ,将接收机内的观测数据传输到 主要是由于该观测点的多路径地域 、较差的卫星几 () 何精度 、对流层的频繁活动引起的 。该误差可以通 PC机上 ,用阿什泰克 A sh tech So lu tion s后处理软 件进行处理 。该软件采用 W indow s用户界面 ,操作 过删除亚健康的卫星来提高基线精度 。在基线解算 简单 ,能够对 P roM a rk2 接收机记录的数据进行精确,在 1954 北京坐标系下 ,把基准点已知坐标完成后 的处理 。其主要功能包括 :测量任务规划 、动向量处 输入进行第一次点帄差 ,此时 ,可以核对流动站观测 理 、最小二乘法网帄差 、数据分析和质量控制 、坐标 过的已知点 、坐标和该点的计算坐标 ,差值一般为几 转换 、报告输出 、结果输出等功能 。利用该软件进行 个厘米 ,再把这些已知点精确坐标输入做第二次帄 差 ,以提高帄差精度 , 此 时 的帄 差结 果 作为 最终 结 基线解算时 ,采用 W GS 84 坐标系 ,卫星高度截止角 设置为 10 ?,可能其中有一少部分基线误差较大 ,这 果 。表 1为检测点已知坐标和测量坐标对照表 。 表 1 检测点已知坐标和测量坐标对照表 ()()()m 检测点测量坐标 m 互差 mm 检测点已知坐标 项 点 目 ΔΔΔX Y S X Y X Y 号 1092 427 1981156 3 875 7801052 427 1981159 3 875 780H026 40 - 3 43 3 850 7301253 428 0311082 3 850 7301202 428 0311109 G011 51 - 27 58 3 862 5621165 424 4711471 3 862 5621197 424 4711463 H G21 - 32 8 33 X012 0 - 18 18 3 846 3981871 437 8511633 846 3981871 437 8511648 H032 3 825 1571139 467 387148 3 825 157117 467 3871484 - 31 - 4 31 3 821 5981206 474 5211789 3 821 5981222 474 5211772 H041 - 16 17 23 从实测结果看 ,流动站观测精度与基准站之间 ,在观测过程中 ,必须连续跟踪至少 5 颗 始化完成后 的距离 、空中可视卫星的几何分布 、卫星数量和健康 共视卫星 。 状况有关 。经检测 , 在 8 km 的范围内 , 观测精度能 达到厘米级 。可见 P roM a rk2 接收 机在 stop and go 参考文献 : 模式下测量 ,能够达到很高的精度 。[ 1 ] 刘基余 . G PS 卫星导航定位原理与方法 [M ]. 北京 : 科 学出版社 , 2003. 5 结束语 桑 金 , 张铁军 . 中国沿海 RBN 2D G PS 系统的建立及 [ 2 ] ( ) 性能评定 [ J ]. 测绘通报 , 1998, 17 2 : 56,58. D GPS作为一种最先进的定位和导航系统 , 正 张艳波 , 张焕臣 . D G PS 在航道的水下地形与水深测量 发挥着越来越大的作用 。而数据后处理方式作为其 [ 3 ] ) ( 中的应用示例 [ J ]. 海洋技术 , 2001, 1 : 11,14. 徐 绍 中的一种差分定位形式 ,由于使用简单和定位精度 铨 , 张 华 海 , 杨 志 强 , 等 . G PS 测 量 原 理 及 应 用 [M ]. 武汉 :武汉大学出版社 , 2001. 高 、设备价格低等特点 ,在许多测绘单位得到了广泛 [ 4 ] 程鹏飞 , 李夕银 , 张 莉 , 等 . 中国公路差分 G PS 测量 应用 。当然它也存在不足 ,一是不能实时提交成果 ( ) [ J ]. 测绘科学 , 2004, 29 2 : 11,13. [ 5 ] 和实时评定成果质量 ,很难避免出现事后检查不合 格造成的返工现象 ; 二是流动站接收机在基准站初 Pos t2p rocess ing in S ea A rea S u rvey R esea rch and A pp lica tion of D G PS SH I J ian 2q ing ( )D ep t. of Sp ace Info rm a tion S c ience, H ua iha i Ins titu te of Techno logy, L ianyungang, J iangsu , 222001 A b s tra c t: Th is p ap e r p resen ts the su rvey p rinc ip le and p rac tica l exam p les of the p os t2p rocess ing of D G PS ( ) d iffe ren tia l g loba l p os ition ing sys tem and show s tha t D G PS is low 2coa t, easy to use and ob ta ins h igh 2p rec is ion p os ition. It is up 2to 2da te s ign if ican t and academ ica lly va luab le to m ake resea rch on the app lica tion of D G PS in hyd rog rap hy. D G PS cos ts cheap , op e ra tes conven ien tly and ge ts h igh 2p rec is ion p os ition. The s tudy has ac tua lly ac tion and academ ic va lue on the sea w a te r a rea su rvey. Ke y w o rd s: D G PS; da ta p os t2p rocess ing; sea a rea su rvey; p rec is ion