无验潮水深测量系统软件操作及维护说明书A4汇总.docx

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无验潮水深测量系统软件操作及维护说明书A4汇总

目录

目录1

第1章系统概述1

1.1无验潮水深测量基本原理1

1.1.1验潮站深度基准面大地高的求定1

1.1.2测点深度基准面大地高的计算2

1.1.3成果水深计算3

1.2设备组成清单4

1.2.1基准站硬件组成4

1.2.2移动站组成5

1.2.3基准站的架设及注意事项7

1.2.4移动站的操作及其注意事项9

1.3系统正常运行的软、硬件环境9

1.4使用系统作业的准备工作9

1.4.1需准备的设备9

1.4.2系统软件的安装9

1.4.3试运行本系统10

1.4.4建立用户自己的资料目录10

1.5上交成果及资料10

1.6有关说明10

第2章GPSPPK/PPP后处理操作11

2.1　GPS数据后处理软件11

2.2基准站大地高的求定11

2.2.1利用PPP技术确定基准站大地高11

2.2.2坐标联测确定基准站大地高16

2.3GrafNav软件差分数据处理操作步骤19

第3章水深数据处理与成图操作29

3.1系统主菜单29

3.2图版管理29

3.2.1新建水深图板29

3.2.2打开水深图板31

3.2.3保存当前水深图板32

3.2.4当前水深图板另存为32

3.2.5清理图形数据文件与异常数据（*.dmf）32

3.2.6文件定时保存时间间隔设置32

3.2.7绘图设备设置32

3.2.8绘图仪（打印机）输出33

3.2.9绘图输出范围选择、绘图预显33

3.2.10图形数据格式转换（MVCF、AutoCAD、Access）34

3.2.11退出系统34

3.3数据录入菜单35

3.3.1读取测线数据35

3.4数据处理菜单35

3.4.1测线数据的预处理35

3.4.2无验潮水深数据处理与成图操作步骤36

3.5辅助菜单40

3.5.1查看错误信息记录文件40

3.5.2列表显示不能正确绘制的要素40

3.5.3Windows标准计算器40

3.5.4地图投影坐标转换41

3.5.5BJ54与WGS84间单点转换41

3.5.6图上距离、面积自由量算42

3.5.7所选线、面符号边长及面积计算42

3.5.8所选符号属性显示42

3.5.9系统符号编码查询42

3.5.10图中要素编码转换43

3.5.11输出本图中使用的符号图例44

3.5.12平板式数字化仪设置与数据采集44

3.6视窗菜单47

3.6.1符号绘制比例设置47

3.6.2重显当前图形47

3.6.3状态条开关控制47

3.6.4滚动条开关控制47

3.6.5图形编辑工具箱开关控制47

3.6.6图形漫游47

3.6.7开窗放大48

3.6.8中心逐级放大48

3.6.9中心逐级缩小48

3.6.10全图显示48

3.6.11与图纸等比例显示48

3.6.12设置图纸颜色48

3.6.13中心放大（快捷键）PgUp49

3.6.14中心缩小（快捷键）PgDn49

3.6.15屏幕左移（快捷键）49

3.6.16屏幕右移（快捷键）49

3.6.17屏幕上移（快捷键）49

3.6.18屏幕下移（快捷键）49

3.7系统配置菜单50

3.7.1图幅参数、整饰格式设置50

3.7.2改变高斯投影带宽，重算坐标50

3.7.3设置Undo缓冲区大小50

3.7.4点插入缓冲区大小设置51

3.7.5系统颜色表设置51

3.7.6高程注记小数位设置52

3.7.7编辑与绘图参数设置52

3.7.8设置系统符号库版本及存放路径53

3.7.9水深处理、绘制有关设置53

第1章系统概述

1.1无验潮水深测量基本原理

水深测量主要有两项工作，即测定水面点至水底垂直距离及其平面位置。

目前，水深测量在垂直方向的相对精度取决于测深设备（如回声测深仪、多波束测深系统）的精度指标，一般可达到厘米级，但其绝对定位精度与其作业模式有很大的关系。

水深测量的作业模式有传统人工验潮水深测量、无验潮水深测量，后者优势表现在：

（1）无需人工验潮就能完成水深测量作业；

（2）能有效地消除测量船只动态吃水变化和涌浪等因素对水深测量的影响。

（3）在复杂多变的恶劣海况条件下，作业效率高，水深测量成果精度高。

无验潮水深测量根据其三维位置的GPS定位方式上可分为差分定位、单点定位。

差分定位技术在水深测量中的应用可根据测区离基准站的距离来选择差分定位方法，沿岸水深测量可以采用RTK（基于实时相位差分）、PPK（事后相位差分）的局域差分定位方法，而远海水深测量可以采用星站差分方法，但这种方法需要交纳昂贵的服务费，而RTK差分技术受地形及数据链等因素影响，在水深测量实际应用中很难实施。

差分技术在水深测量中的应用有如下特点：

1、至少需要两台GPS接收机，一台架设基准站，剩下的用于移动站；2、最大有效作用距离80Km（除星站差分外）。

而GPS精密单点定位技术只需单台双频GPS接收机就能进行精密定位，且作业时不受区域以及距离的限制，但需要在15天之后从IGS官方网站上下载精密星历和钟差文件，用于后处理计算，存在滞后效应。

1.1.1验潮站深度基准面大地高的求定

由于GPS所测得的高程是大地高，而每个测区的深度基准面都是由一个或多个当地的验潮站长期观测求得，它们之间的关系如图1-1-1所示。

验潮站点处深度基准面大地高可由式

（1）求得：

（1）

式中：

为验潮站水准点的大地高，为GPS天线至水准点垂直的距离，为验潮站水准点至高程基准面的高差，为多年平均海面至高程基准面的高差，为平均海平面至深度基准面的高差，一般为已知或联测求得。

图1-1-1验潮站点处深度基准面大地高求定示意图

算例，沙埕站深度基准面大地高的计算如下：

米

米

=10.316米

验潮站水准点的大地高H采用与GPS差分基准站联测的方法求得，差分基准站的大地高则可采用PPP或与高等级的GPS控制点联测求得。

海上定点验潮站处的深度基准面L值由潮汐调和分析计算求得，多年平均海面与岸边长期站同步联测获得，二者大地高差距由模型计算。

1.1.2测点深度基准面大地高的计算

当测区深度基准面采用某一验潮站的深度基准面时，整个测区所有测点的深度基准面的大地高为同一值，由

（1）式直接计算。

当测区深度基准面采用多个验潮站点的深度基准面控制时，此时应由

（1）式计算出每个验潮站点处深度基准面的大地高，然后再由

（2）式计算测点处深度基准面的大地高：

（2）

式中：

——为测点P处深度基准面的大地高；

n——为验潮站个数；

——为第i个站深度基准面的大地高；

——为测点P至第i个验潮站的距离，一般不超过20公里，当大于20公里时，采用潮汐模型传递。

（2）式中，为了得到每个验潮站的，同时也为了建立与GPS差分基准站统一的大地高系统，我们应将测区所有验潮站与GPS差分基准站进行联测，其中GPS差分基准站大地高作为联测的起算基准，大地高联测中误差应小于2cm，计算所得的输入图1-1-2中的“本图采用的比对点数据”一栏。

图1-1-2测线数据综合改正

1.1.3成果水深计算

图1-1-3成果水深计算的空间示意图

由图1-1-3知，可由（3）式将测量水深d归算为以深度基准面起算的图载水深D。

（3）

式中：

d——换能器到海底的实际水深；

s——数据采集软件记录的原始水深；

——经过姿态改正后的双频GPS天线至换能器的垂直高度；

——测点P海底的大地高；

D——深度基准面起算的图载水深。

此外，根据下式可从GPS测高数据反推出从深度基准面起算的潮位。

（4）

1.2设备组成清单

无验潮水深测量作业系统硬件由两部分构成，即基准台和移动台。

软件由三部分组成，即GPSPPK后处理软件、导航采集软件与水深数据处理与成图软件。

系统软硬件设计兼顾三种作业模式：

1）无验潮水深测量作业；2）双频静态差分作业；3）单人三维剖面测量作业。

1.2.1基准站硬件组成

（一）基准台硬件封装（改进ProPak-V6）连接框图

图1-2-1基准站硬件连接框图

（二）器件清单

1.电瓶连接线1根

2.GPS信号线（15米）1根

3.GPS信号线（40米）1根

4.GPS信号线（2米）1根

5.数据采集控制器/电源线1根

6.数据采集控制器/USB数据线2根

7.数据采集控制器/直连网线1根

8.高容量锂电池\充电器2套

9.数据采集控制器1套

10.ProPak-V3电源适配器1个

11.数据采集控制器电源适配器1个

12.ProPak-V3封装主机1个

13.GPS-702GG双频天线1个

14.三角架/基座1套

15.测量杆1根

1.2.2移动站组成

移动台是以先进而成熟的GPS定位技术、计算机集成开发技术、数字通信技术以及图形处理技术为基础，开发的一套集高精度GPS定位、电子海图导航、数据采集记录与融合、数据处理与成图等功能为一体，适应海洋恶劣作业环境的全数字化沿岸海道测量机动作业系统。

移动台硬件由数据处理终端、集成定位模块、天线附件、电源附件和姿态传感器五部分组成，其中集成定位模块内嵌在数据处理终端内，通过数字通信接口与数据处理终端构成一个有机的整体。

一、连接框图

图1-2-2移动站硬件连接框图

二、器件清单

1.GPS信号线（15米）2根

2.GPS信号线（40米）2根

3.航空插头转标准分显电缆，15米1根

4.电子罗盘连接电缆，两端航插，5米1根

5.电源线（接电瓶），带大电瓶夹，5米2根

6.网络连接电缆（3米）1根

7.航空插头转标准RS-2329针接口电缆，5米、15米各3根

8.AC/DC转换器2个

9.GPS-702GG双频天线1个

10.GPS/信标二合一天线1个

11.电子罗盘/防水密封1个

12.不锈钢管安装杆/罗盘安装支架1套

13.外置键盘/鼠标/航插接口1个

14.钢质安装支架/角度可调1套

15.系统启动盘1套

16.USB光驱1个

17.工程塑料包装箱1套

18.备品备件（航插/螺钉/胶皮帽）1套

三、辅助设备

1.数据处理平台1套

2.便携背包1个

四、软件

1.GPS数据后处理软件WaypointGrafnav1套

2.导航采集控制软件1套

3.测深数据处理成图软件1套

4.双频GPS采集控制软件1套

1.2.3基准站的架设及注意事项

基准站的设备主要包括GPS接收机、天线、笔记本数据采集平台，架设基准站的地点应该选择地形开阔、无电磁波干扰的地方，具体注意事项如下：

1）选择站点比较稳固，不容易遭到干扰和破坏的地方；

2）测前必须准确量取天线高，注明量高方式及量取的两个端点的注释；

3）