⒈ 試驗方法
結合部隊年度生產作業， 按照GB12327-1998《海道測量規範》的要求進行測線佈設和海上作業， 將採集記錄的測量資料分別按GPS測高模式和傳統人工驗潮模式兩種方式處理， 對兩種模式所獲得的數值成果、圖件成果進行定性和定量分析， 同時將GPS測高模式所獲得的資料反推出潮位資料， 與驗潮站人工觀測資料進行比對， 從而檢核GPS測高模式水深測量技術的正確性， 以及所獲取測量成果的可靠性、精度及其誤差分佈特性。
本文海上試驗所完成的水深測線軌跡如圖3所示。
⒉ GPS測高反推潮位與人工潮位比較分析
根據每一測點處GPS天線的大地高可由下式反推出測點潮位， 該推算潮位中包含了測深儀的動態吃水變化。
hi=H-Hop-(ha-測深儀靜態吃水)
⑹式中,各符號的含義同式⑶～⑸。
圖4為海上試驗期間8月31日GPS測高推算出的潮位與沙埕、海尾兩驗潮站人工驗潮潮位曲線圖。
同時， 我們對8月30日、31日、9月2日這三天由兩種方法計算的潮位資料進行了數值比較分析， 其結果列於下表。
表1 GPS測高反推的潮位與人工驗潮值的比較結果
日期/時段
最大互差(m)
最小互差(m)
平均差(m)
均方差(m)
標準差(m)
8月30日
0.506
-0.017
0.182
0.194
0.068
8月31日
0.468
-0.094
0.101
0.172
0.139
9月02日
0.434
-0.052
0.186
0.197
0.065
從圖4及表1可知， 由GPS測高資料反推出的潮位曲線與兩驗潮站的人工驗潮曲線總體上一致， 但由於測區位於兩驗潮站中間， 在理論上測高曲線應該位於兩驗潮站潮位曲線中間， 而實際上與理論曲線相比存在10～18cm的系統差， 根據有關文獻的研究結果， 這正是船隻的動態吃水及湧浪等因素可能造成的影響量值， 這也從另一個側面說明， 基於高精度GPS測高的水深測量作業模式能夠有效地消除船隻動態吃水等因素對水深測量成果的影響。
⒊ GPS測高作業模式與傳統作業模式內符合精度及精度分佈規律比較
本次海上試驗， 上半測區航道水深變化比較劇烈， 下半測區水深變化比較平緩， 因此我們將試驗資料分成兩個區塊進行數值分析比較， 數值分析的主要方法是：通過計算主檢測線交叉點水深不符值的統計規律來進行。
按GPS測高模式處理得到的上半部測區主檢測線交叉點不符值分佈規律見表2。
表2 GPS測高模式處理的上半部測區主檢測線不符值分佈規律統計表
不符值範圍
點數
所占比例
0.0≤|dh|≤0.1
119
35.20%
0.1<|dh|≤0.2
63
18.64%
0.2<|dh|≤0.3
51
15.09%
0.3<|dh|≤0.4
38
11.24%
0.4<|dh|≤0.5
22
6.51%
0.5<|dh|≤1.0
29
8.58%
1.0<|dh|≤2.0
15
4.44%
2.0<|dh|
1
0.30%
合計
338
100%
GB12327-1998《海道測量規範》規定， 對主檢測線交叉點不符值進行系統誤差及粗差檢驗， 其主、檢不符值限差為：水深0～20m時為0.5m；水深20～30m時為0.6m；水深30～50m時為0.7m；水深50～100m時為1.5m；水深大於100m時為水深的3%。
採用沙埕、海尾兩驗潮站潮位資料， 按傳統作業模式處理得到的上半部測區主檢測線交叉點水深不符值分佈規律見表3。
表3 傳統作業模式處理的上半部測區主檢測線不符值分佈規律統計表
不符值範圍
點數
所占比例
0.0≤|dh|≤0.1
115
34.02%
0.1<|dh|≤0.2
64
18.93%
0.2<|dh|≤0.3
59
17.46%
0.3<|dh|≤0.4
35
10.36%
0.4<|dh|≤0.5
17
5.03%
0.5<|dh|≤1.0
34
10.06%
1.0<|dh|≤2.0
13
3.84%
2.0<|dh|
1
0.30%
合計
338
100.00%
按GPS測高模式處理得到的下半部測區主檢測線交叉點不符值分佈規律見表4。
表4 按GPS測高模式處理的下半部測區主檢測線不符值分佈規律統計表
不符值範圍
點數
所占比例
0.0≤|dh|≤0.1
59
59%
0.1<|dh|≤0.2
27
27%
0.2<|dh|≤0.3
9
9%
0.3<|dh|≤0.4
4
4%
0.4<|dh|≤0.5
0
0%
0.5<|dh|≤1.0
1
1%
1.0<|dh|≤2.0
0
0%
2.0<|dh|
0
0%
合計
100
100%
採用沙埕、海尾兩驗潮站潮位資料，
表5 按傳統作業模式處理的下半部測區主檢測線不符值分佈規律統計表
不符值範圍
點數
所占比例
0.0≤|dh|≤0.1
52
52%
0.1<|dh|≤0.2
30
30%
0.2<|dh|≤0.3
11
11%
0.3<|dh|≤0.4
6
6%
0.4<|dh|≤0.5
0
0%
0.5<|dh|≤1.0
1
1%
1.0<|dh|≤2.0
0
0%
2.0<|dh|
0
0%
合計
100
100%
根據表2～表5的統計分析， 我們可以得出如下結論：GPS測高作業模式獲得的水深成果， 其內符合精度與傳統作業模式獲得的水深測量成果內符合精度相當， 而且兩種作業模式得到的測量成果交叉點不符值的統計規律一致， 這充分證明了基於GPS測高的水深測量作業模式原理的可靠性。
⒋ GPS測高作業模式與傳統作業模式成果圖外部檢核比較
為了便於比較， 我們在進行圖形顯示時， 有意將測高處理資料的水深成果注記進行了移位， 實質上兩套成果的測點座標是重合的。見圖5～6。
圖5中，紅色為傳統作業模式成果，黑色為GPS測高作業模式成果，等值線間隔為0.5m，很顯然，傳統作業模式處理的水深成果普遍淺于GPS測高作業模式處理獲得的水深成果。
圖5 GPS測高作業模式成果與傳統作業模式成果局部比較圖
圖6 兩種處理方式得到的水深成果的疊加等值線圖
我們對8月30日、8月31日、9月2日三天的測量資料，將傳統作業模式處理得到的成果與GPS測高作業模式處理得到的成果進行了全面比較，其比較結果列於表6。
表6 GPS測高作業模式與傳統作業模式處理的水深成果比較
日期
最小差(m)
(傳統-GPS)
最大差(m)
(傳統-GPS)
平均差(m)
(傳統-GPS)
均方差(m)
標準差(m)
比較測點數
8月30日
-0.430
0.346
-0.1640
0.1801
0.0527
7443
8月31日
-0.744
0.268
-0.0702
0.0970
0.0473
5091
9月2日
-0.323
0.397
-0.0977
0.1217
0.0513
5750
從表6可知，按GPS測高作業模式獲得的成果水深與傳統作業模式獲得的成果水深存在7～16cm的系統偏差，如前所述，該系統差主要是由傳統作業模式不能準確完成測量船動態吃水改正引起的。
實質上兩套成果的測點座標是重合的。見圖5～6。圖5中，紅色為傳統作業模式成果，黑色為GPS測高作業模式成果，等值線間隔為0.5m，很顯然，傳統作業模式處理的水深成果普遍淺于GPS測高作業模式處理獲得的水深成果。
圖5 GPS測高作業模式成果與傳統作業模式成果局部比較圖
圖6 兩種處理方式得到的水深成果的疊加等值線圖
我們對8月30日、8月31日、9月2日三天的測量資料，將傳統作業模式處理得到的成果與GPS測高作業模式處理得到的成果進行了全面比較，其比較結果列於表6。
表6 GPS測高作業模式與傳統作業模式處理的水深成果比較
日期
最小差(m)
(傳統-GPS)
最大差(m)
(傳統-GPS)
平均差(m)
(傳統-GPS)
均方差(m)
標準差(m)
比較測點數
8月30日
-0.430
0.346
-0.1640
0.1801
0.0527
7443
8月31日
-0.744
0.268
-0.0702
0.0970
0.0473
5091
9月2日
-0.323
0.397
-0.0977
0.1217
0.0513
5750
從表6可知，按GPS測高作業模式獲得的成果水深與傳統作業模式獲得的成果水深存在7～16cm的系統偏差，如前所述，該系統差主要是由傳統作業模式不能準確完成測量船動態吃水改正引起的。