l工程建设与设计 l Co．tritOn＆DesignForProject
多 波 束 测 深 系 统 与 GPS-RTK 技 术 集 成 的 工 作 原 理 及 优 势
The Principle and Advantages of Integration of Multi Beam Sounding System
an d GPS—RTK Technology
邓安 达 ，徐小峰
(山东中交航务工程有限公司，山东 烟台 250000)
DENGAn-da，XUXiao—feng
(ShandongCCCCHarborEngineeringCo．Ltd．，Yantai 250000，China)
【摘 要】主要介绍多波束测深系统与GPS．RTK技术集成的工作原理，系统地分析传统以及新型多波束测深系统测深的优缺点，
以渤海湾航道的水深测量为例，探究多波束测深系统与GPS-RTK技术的联合应用效果。
【Abstract]This article mainly introduces the working principle ofthe integrated ofmulti beam sounding system and GPS-RTK technology,
systematically analyzes the advantages and disadvantages oftraditional and new model ofmulti beam sounding system，paper takes the water
depth measurement ofcharmel in Bohai as all example，explores the effect ofcombined application ofmulti beam sounding system and
GPS-RTKtechnology．
【关键词】多波束测深系统；GPS．RTK技术；工作原理；优势
【Keywords]multibeam soundingsystem；GPS—RTKtechnology；workingprinciple；advantage
【中图分类号】P215 【文献标志码IB 【文章编号】1007．9467(2017)08．0210．02
[DOll 10．13616~．cnki．gcjsysj．2017．08．200
1 引 言
近年来，我国重视沿海城市的开发规划，重视港口航道的
建设。在工程的实际水深测量中，多波束测深系统与传统的测
量技术有很大的不同，通过 GPS—RTK技术可以有效地消除潮
汐对水量变化误差的影响。笔者以渤海湾的港池航道测量为
例，介绍了多波束测深系统与 GPS—RTK技术在实际工程应用
中的工作原理以及应用优缺点。
2 多 波 束 测 深 系 统 和 GPS—RTK技 术
2．1多波 束工 作原 理
多波束测深系统能有效地探测水下地形 ，得到高精度的
三维地形图。
多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向海
【作者简介】邓安达(1983 )，男，山东烟台人，助理工程师，从事海
洋测绘工程测量。
210
底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行
窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对海底地
形的照射脚印 ，通过传感器将测量的潮位、声速等信息传递到
定位器表面 ，以此确定化波束脚印的坐标和深度 ，探测一次就
能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海底被测点的
水深值 ，从而精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下 目标的
大小 、形状和高低变化 ，比较可靠地描绘出海底地形的三维特
征，并可以根据相关数据绘制地形图【1]。
2．2 GPS-RTK技 术和 多波 束测深 系统集成 的工作 原理
在多波束测深系统的应用上，联合 GPS—RTK技术能更好
地完成整个工作流程。
1)在实际工作中，在离测区最近的控制点上架设 GPS基
准站 ，测量相关观测数值和坐标 ，然后将测量信号传递到 GPS
流动站，流动站根据得到的数据信号，得出实时三维坐标；同时
多波束测深系统与 GPS流动站建立联系，应用秒脉冲 PPS技
术同步接收定位以及测深值回，具体工作原理如图 1所示。
图 1 多波束测深系统结合 GPS—RTK技术的工作原理
从图 1中的相关数据关系可知：
H=T-G+L
D=H-A
式中，工为 GPS天线到换能器距离；D、日分别为深度基准面和
高程基准面的水深值；T为换能器底面的瞬时水深值，这一数
值是通过多波束测深系统测量到的 ；G为 GPS流动站在高程
基准面的高程值，主要是由 GPS基准站的数据链得出；△为高
程基准面与深度基准面高程的差值，在渤海湾航道的测量中，
不同地区的△值有些差别。
2)多波束测深系统在航道水深测量中，应用最新的 Posmv
惯性导航系统，该系统的应用能为航道测量基站提供精确的
船体运行姿态、航向、涌浪、位置和速度数据，通过精确的位置
参考以及运动补偿 ，可以提高测深数据的精确度和数据的专
业程度。
在实际的航道测深中，在测区的后方架设一个静态 GPS，
后处理采用 Pospack软件将惯导姿态数据 ，GPS静态数据与
多波束本身 Gpsrinex数据结合，使用技术是 PPK (动态后处
理)，通过基站模式或多基站模式 ，将定位精度提高到 15cm
以内，90％精度达到 4cm以内，有效修补数据的缺陷，避免返
工重测。
3 应 用 优 势 比 较
3．1传 统意 义上 的 RTK与 多波 束结 合 的优 缺 点
传统多波束测深系统主要是有声学系统、多波束采集系
统、外围辅助传感器以及数据处理系统构成的一个复杂综合
性系统 ，具体的运转流程为 ：在运转中通过换能器接收获传输
信号 ，将其传递到多波束采集系统中，然后系统进行数据整
合，将信息
多波束测深系统与GPS-RTK技术集成的工作原理及优势（论文）.pdf
