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GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量

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单瑞, 李浩军, 刘慧敏, 赵钊, 董凌宇, 杜凯. GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(10): 87-93. doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.099
引用本文: 单瑞, 李浩军, 刘慧敏, 赵钊, 董凌宇, 杜凯. GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(10): 87-93. doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.099
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SHAN Rui, LI Haojun, LIU Huimin, ZHAO Zhao, DONG Lingyu, DU Kai. Non-tidal bathymetry in the open sea with GNSS-PPP/INS tight combination mode[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(10): 87-93. doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.099
Citation: SHAN Rui, LI Haojun, LIU Huimin, ZHAO Zhao, DONG Lingyu, DU Kai. Non-tidal bathymetry in the open sea with GNSS-PPP/INS tight combination mode[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(10): 87-93. doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.099
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GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量

  • 1.

    同济大学测绘与地理信息学院，上海 200092

  • 2.

    中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266237

  • 基金项目: 国家自然科学基金（41406115，42174021）；中国地质调查局项目（DD20191003）
详细信息
    作者简介: 单瑞（1985—），男，在读博士，副研究员，主要从事海洋测绘及海洋高精度导航定位技术应用方面的研究工作. E-mail：shanrui416@163.com

  • 中图分类号: P736；P228

Non-tidal bathymetry in the open sea with GNSS-PPP/INS tight combination mode

  • 1.

    College of Surveying and Geo-Informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China

  • 2.

    Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao 266237, China

    摘要

  • 为实现高精度远海水深测量潮位改正，基于GNSS/INS组合系统开展了远海多波束无验潮水深测量方法研究，并给出了无验潮水深测量基本原理及实施技术流程。结合GNSS/INS组合形式及滤波原理，分别探讨了在GNSS有效和失效状态下PPP/INS松组合与紧组合的性能差异。以PPP/INS紧组合解算结果为基础进行无验潮水深测量改正，并与传统预报潮位改正方法进行了对比，经试验验证，基于PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量准确度可达0.14 m，并有效消除了动态吃水影响，在典型水深断面处的水深测量准确度明显优于预报潮位改正模式。

    To realize tidal correction for ocean bathymetry, an ocean multibeam non-tidal bathymetry method was applied based on a combined system of Global Navigation Satellite System (GNSS) and Inertial Navigation System (INS), and the basic principles and procedures of the non-tidal bathymetry are presented. Considering the form and filtering principle of the GNSS/INS system, differences in performance between PPP/INS loose combination and tight combination under valid or invalid state of GNSS were discussed. The outcome of the PPP/INS tight combination were used to correct the non-tidal bathymetry and compared with that of the traditional tidal correction method. It was verified that the accuracy of the non-tidal bathymetry in the PPP/INS tight combination mode could reach 0.14 m, and the influence of dynamic draft could be effectively eliminated, which improved the accuracy in open sea multibeam bathymetry and in bathymetric survey at the typical water depth section, performing obviously better than the predicted tide correction model.

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  • 图 1  无验潮水深测量原理

    Figure 1. 

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    图 2  无验潮水深测量数据处理流程

    Figure 2. 

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    图 3  GNSS/INS松组合基本原理

    Figure 3. 

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    图 4  GNSS/INS紧组合基本原理

    Figure 4. 

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    图 5  试验一高程序列对比

    Figure 5. 

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    图 6  试验二高程误差对比及局部放大图

    Figure 6. 

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    图 7  无验潮水深测量试验航迹及原始水深覆盖图

    Figure 7. 

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    图 8  水深覆盖及水深断面对比

    Figure 8. 

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    表 1  相关性统计表

    Table 1.  Statistics of correlation coefficient

    统计方案相关系数
    松组合-PPP0.986
    紧组合-PPP0.997
    松组合-紧组合0.988
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    表 2  GNSS失效时松/紧组合高程精度统计

    Table 2.  Statistics in elevation accuracy between loose and tight combination in case of GNSS failure

    /m
    对比方案绝对值最大值均值标准差
    松组合-PPP2.97−0.020.20
    紧组合-PPP0.380.020.13
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    表 3  典型水深断面重合点水深不符情况统计

    Table 3.  Statistics in inconsistent water depth at coincidence points of typical water depth section

    /m
    对比方案中误差绝对值最大值
    原始水深1.252.06
    预报潮位改正0.130.43
    无验潮模式0.080.26
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    表 4  重叠区内重合点水深不符情况统计

    Table 4.  Statistics in the inconsistent water depth at coincidence points in the overlapping area

    对比方案统计项水深不符值范围/m合计中误差/m
    0～0.50.5～1.0＞1.0
    预报潮位改正个数9 33619229 5300.15
    百分比97.96%2.02%0.02%100%
    无验潮模式个数9 36616409 5300.14
    百分比98.28%1.72%0100%
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出版历程
收稿日期:  2022-04-08
录用日期:  2022-08-05
刊出日期:  2022-10-28

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