伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用初探

2.1.2. 海岸工程應(yīng)用

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)政府在海洋開(kāi)發(fā)方面，加大了資金投入力度，因此很多基礎(chǔ)設(shè)施的建造使得海岸工程市場(chǎng)呈現(xiàn)出一派繁榮景象，例如為新機(jī)場(chǎng)建設(shè)進(jìn)行的土地改造工程、為港口做的航道疏通、為河流航運(yùn)進(jìn)行的河道加深、島嶼之間的橋梁建造、陸島工程、內(nèi)海整治、新的海岸帶調(diào)查等等工程。這意味著海岸工程在定位設(shè)備上有很大投資，并且在今后仍然可能會(huì)有較大增長(zhǎng)。

2.1.3. 當(dāng)前和將要出現(xiàn)的新技術(shù)

n 廣域差分技術(shù)

廣域差分技術(shù)，使得GPS定位精度進(jìn)一步提高，作用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，現(xiàn)在投入運(yùn)行的主要有：Fugro公司的StarFix，Racal(Thales)公司的SkyFix，NavCom、CC公司聯(lián)合美國(guó)JPL試驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的StarFire（RTG）等廣域差分系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)合Internet技術(shù)，使用雙頻GPS有效的消除電離層、大氣層、軌道、時(shí)鐘等誤差，水平定位精度提高到分米級(jí)，垂直精度達(dá)到70cm，差分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)海事通訊衛(wèi)星播發(fā)，除兩極之外覆蓋全球范圍。Trimble公司推出的虛擬RTK技術(shù)，使得RTK技術(shù)作用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，而保持厘米級(jí)的高精度定位。

n 精密定位技術(shù)

海洋工程的發(fā)展趨勢(shì)向精密工程發(fā)展，而高精度定位扮演著主要角色。高精度定位技術(shù)主要是RTK、LRTK(Racal)、虛擬RTK技術(shù)等。海岸工程中的精密工程已經(jīng)超過(guò)普通的海岸工程。

n “Galileo+GPS”混合定位系統(tǒng)

在測(cè)繪應(yīng)用領(lǐng)域，沒(méi)有人懷疑GPS和Galileo的聯(lián)合使用，定位設(shè)備硬件制造商很快將制造出“Galileo+GPS”的接收機(jī)。盡管俄羅斯的全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（Global Orbiting Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱(chēng)GLONASS）的運(yùn)營(yíng)狀況不好，但是現(xiàn)在“GPS+GLONASS”接收機(jī)且能廣泛應(yīng)用在測(cè)量和科研領(lǐng)域。這樣的組合至少有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：首先，可以得到更多的可視衛(wèi)星（為單獨(dú)使用其中一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)的兩倍）；其次，由于是GPS和GLONASS是兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，所以有更好的可靠性和完整性。這里存在一個(gè)巨大的影響，就是在海岸工程定位設(shè)備選擇中可能將會(huì)是這樣（或者部分這樣），即使用混合的“Galileo+GPS”接收機(jī)，而不是單獨(dú)使用Galileo或單獨(dú)使用GPS接收機(jī)。

為了減弱同時(shí)利用GPS和Galileo系統(tǒng)的這種發(fā)展趨勢(shì)，加速GALILEO衛(wèi)星定位系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率，Racal公司在其研究報(bào)告中，建議GALILEO計(jì)劃共同采用GPS定位系統(tǒng)的部分成果（相同的WGS84地心坐標(biāo)系統(tǒng)和相同的發(fā)射頻率）。

2.2. 近海工程

近海工程通常發(fā)生在海洋近海一帶，通常同海洋石油和天然氣工業(yè)緊密相關(guān)。除了地震勘探部分的應(yīng)用外，近海工程在海洋上的應(yīng)用主要同石油和天然氣工業(yè)有關(guān)。定位技術(shù)作為近海工程支撐技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：井場(chǎng)測(cè)量、浮動(dòng)的產(chǎn)品存儲(chǔ)、裝卸裝置（Floating Production Storage Offload，簡(jiǎn)稱(chēng)FPSO）定位、鉆井平臺(tái)定位/拋錨船只定位/水上建筑建造、補(bǔ)給船只、管道鋪設(shè)、水下機(jī)器人（Remotely Operated Vehicles，簡(jiǎn)稱(chēng)ROV）等。

近海支持部分是一個(gè)全球市場(chǎng)，它的業(yè)務(wù)遍及世界各地。它被控制在許多私人商家手中，這些活動(dòng)參與者受近海支持的經(jīng)濟(jì)利益所驅(qū)使。在近海支持部分大多數(shù)定位服務(wù)由服務(wù)提供商完成，他們不但提供具有差分改正功能的定位設(shè)備或者其他儀器設(shè)備，甚至他們還將提供專(zhuān)業(yè)人員來(lái)完成工程要求的所有配置。因此，根據(jù)服務(wù)提供商的不同服務(wù)對(duì)象，他們所使用的儀器設(shè)備可以從這個(gè)工程用到另一個(gè)工程。

在近海支持市場(chǎng)，相對(duì)于整個(gè)工程項(xiàng)目的費(fèi)用支出，定位系統(tǒng)的費(fèi)用只占其中的百分之幾的很小部分；但是，工程項(xiàng)目的可靠性和生產(chǎn)力絕大多數(shù)依賴(lài)于定位設(shè)備性能的好壞。因此，只要有一種先進(jìn)技術(shù)能產(chǎn)生較高的生產(chǎn)效率，儀器設(shè)備的價(jià)格就不應(yīng)該限制新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。

近海支持市場(chǎng)在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里是通過(guò)投資購(gòu)買(mǎi)儀器設(shè)備和出租定位設(shè)備從定位技術(shù)中獲得效益。從80年代開(kāi)始，基于應(yīng)用地面無(wú)線(xiàn)電傳輸?shù)腟YLEDIS技術(shù)或其他地面無(wú)線(xiàn)電傳輸技術(shù)已經(jīng)被現(xiàn)有的DGPS技術(shù)所取代，DGPS技術(shù)現(xiàn)在是一種主要的定位技術(shù)。但是，近海支持應(yīng)用通過(guò)不同的質(zhì)量評(píng)價(jià)（Quality Assessment，簡(jiǎn)稱(chēng)QA）/質(zhì)量控制（Quality Control，簡(jiǎn)稱(chēng)QC）導(dǎo)向程序的使用把技術(shù)重點(diǎn)放在考慮定位的完整性方面。例如，它需要使用另一個(gè)并行的可供選擇的系統(tǒng)，如另外的DGPS系統(tǒng)、或者地面無(wú)線(xiàn)電傳輸系統(tǒng)、甚至考慮由GLONASS系統(tǒng)來(lái)解決定位完整性問(wèn)題。

因此，近海支持毫無(wú)疑問(wèn)地將利用GALILEO系統(tǒng)，只要獲得可用的和可得到的GALILEO特征，這些特征是基于GPS解決方案的真正選擇的規(guī)范。

2.2.1. 我國(guó)的近海工程現(xiàn)狀

在我國(guó)，在近海支持方面，特別是遠(yuǎn)離信標(biāo)臺(tái)站和難于自設(shè)基站的地方，一般租用專(zhuān)門(mén)的定位服務(wù)公司差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行定位，如Fugro公司，使用過(guò)程中又有諸多的限制，例如不能參與商業(yè)化的海洋工程，只能用于研究以及普通海洋調(diào)查項(xiàng)目，而且局限調(diào)查的范圍和只提供標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，現(xiàn)在，有的公司，如CC公司可以提供精密定位服務(wù)。在我國(guó)，特別是海洋石油方面，定位服務(wù)幾乎全部由國(guó)外公司，如Racal、Fugro公司壟斷經(jīng)營(yíng)，用于精密海洋工程測(cè)量和鉆井平臺(tái)移動(dòng)、就位、管線(xiàn)鋪設(shè)等，在南海、東海、渤海的石油天然氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上尤其明顯。

近海支持應(yīng)用的特征是短期工作的多樣性，因此，我們國(guó)家的許多項(xiàng)目是通過(guò)向租借公司或定位服務(wù)提供商租用定位設(shè)備，但是這些定位設(shè)備展現(xiàn)出更適合長(zhǎng)期作業(yè)的接收機(jī)性能，它們中任意一臺(tái)都連續(xù)地使用在不同的工程項(xiàng)目中。

2.2.2. 近海工程支持應(yīng)用

近海支持一般級(jí)別現(xiàn)在主要都是一些近海支持應(yīng)用（超過(guò)所有近海支持工作的95%以上）。在近海支持一般應(yīng)用中，主要有：典型的1到3米精度級(jí)別、通過(guò)服從RAIM（由UKOOA建立并推薦使用）規(guī)定，強(qiáng)調(diào)為項(xiàng)目實(shí)施安全進(jìn)行的質(zhì)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制方面。

現(xiàn)在有穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)是，絕大多數(shù)項(xiàng)目需求利用RTK精密級(jí)別技術(shù)來(lái)完成，例如在高精度海洋工程測(cè)量中、鉆井平臺(tái)的精確就位和FPSO工程中。

在近海支持精密級(jí)別的精度要求中，點(diǎn)位位置精度可以降到優(yōu)于0.1m，根據(jù)定位技術(shù)情況，較低程度的定位信息完整性和可靠性也是能夠接受的。然而，由于RTK精密定位技術(shù)的發(fā)展，這種情況將有所改觀，通過(guò)RTK技術(shù)可以得到和近海支持一般級(jí)別同樣的數(shù)據(jù)完整性和可靠性的保障。