伽利略卫星定位系统在海洋测绘中的应用初探

2.1.2. 海岸工程应用

进入二十一世纪以来，我国政府在海洋开发方面，加大了资金投入力度，因此很多基础设施的建造使得海岸工程市场呈现出一派繁荣景象，例如为新机场建设进行的土地改造工程、为港口做的航道疏通、为河流航运进行的河道加深、岛屿之间的桥梁建造、陆岛工程、内海整治、新的海岸带调查等等工程。这意味着海岸工程在定位设备上有很大投资，并且在今后仍然可能会有较大增长。

2.1.3. 当前和将要出现的新技术

n 广域差分技术

广域差分技术，使得GPS定位精度进一步提高，作用范围进一步扩大，现在投入运行的主要有：Fugro公司的StarFix，Racal(Thales)公司的SkyFix，NavCom、CC公司联合美国JPL试验室开发的StarFire（RTG）等广域差分系统，系统结合Internet技术，使用双频GPS有效的消除电离层、大气层、轨道、时钟等误差，水平定位精度提高到分米级，垂直精度达到70cm，差分数据通过海事通讯卫星播发，除两极之外覆盖全球范围。Trimble公司推出的虚拟RTK技术，使得RTK技术作用范围进一步扩大，而保持厘米级的高精度定位。

n 精密定位技术

海洋工程的发展趋势向精密工程发展，而高精度定位扮演着主要角色。高精度定位技术主要是RTK、LRTK(Racal)、虚拟RTK技术等。海岸工程中的精密工程已经超过普通的海岸工程。

n “Galileo+GPS”混合定位系统

在测绘应用领域，没有人怀疑GPS和Galileo的联合使用，定位设备硬件制造商很快将制造出“Galileo+GPS”的接收机。尽管俄罗斯的全球轨道导航卫星系统（Global Orbiting Navigation Satellite System，简称GLONASS）的运营状况不好，但是现在“GPS+GLONASS”接收机且能广泛应用在测量和科研领域。这样的组合至少有两个主要优点：首先，可以得到更多的可视卫星（为单独使用其中一种卫星定位系统的两倍）；其次，由于是GPS和GLONASS是两个独立系统，所以有更好的可靠性和完整性。这里存在一个巨大的影响，就是在海岸工程定位设备选择中可能将会是这样（或者部分这样），即使用混合的“Galileo+GPS”接收机，而不是单独使用Galileo或单独使用GPS接收机。

为了减弱同时利用GPS和Galileo系统的这种发展趋势，加速GALILEO卫星定位系统的市场占有率，Racal公司在其研究报告中，建议GALILEO计划共同采用GPS定位系统的部分成果（相同的WGS84地心坐标系统和相同的发射频率）。

2.2. 近海工程

近海工程通常发生在海洋近海一带，通常同海洋石油和天然气工业紧密相关。除了地震勘探部分的应用外，近海工程在海洋上的应用主要同石油和天然气工业有关。定位技术作为近海工程支撑技术，应用领域主要包括：井场测量、浮动的产品存储、装卸装置（Floating Production Storage Offload，简称FPSO）定位、钻井平台定位/抛锚船只定位/水上建筑建造、补给船只、管道铺设、水下机器人（Remotely Operated Vehicles，简称ROV）等。

近海支持部分是一个全球市场，它的业务遍及世界各地。它被控制在许多私人商家手中，这些活动参与者受近海支持的经济利益所驱使。在近海支持部分大多数定位服务由服务提供商完成，他们不但提供具有差分改正功能的定位设备或者其他仪器设备，甚至他们还将提供专业人员来完成工程要求的所有配置。因此，根据服务提供商的不同服务对象，他们所使用的仪器设备可以从这个工程用到另一个工程。

在近海支持市场，相对于整个工程项目的费用支出，定位系统的费用只占其中的百分之几的很小部分；但是，工程项目的可靠性和生产力绝大多数依赖于定位设备性能的好坏。因此，只要有一种先进技术能产生较高的生产效率，仪器设备的价格就不应该限制新技术的产生和发展。

近海支持市场在过去很长一段时间里是通过投资购买仪器设备和出租定位设备从定位技术中获得效益。从80年代开始，基于应用地面无线电传输的SYLEDIS技术或其他地面无线电传输技术已经被现有的DGPS技术所取代，DGPS技术现在是一种主要的定位技术。但是，近海支持应用通过不同的质量评价（Quality Assessment，简称QA）/质量控制（Quality Control，简称QC）导向程序的使用把技术重点放在考虑定位的完整性方面。例如，它需要使用另一个并行的可供选择的系统，如另外的DGPS系统、或者地面无线电传输系统、甚至考虑由GLONASS系统来解决定位完整性问题。

因此，近海支持毫无疑问地将利用GALILEO系统，只要获得可用的和可得到的GALILEO特征，这些特征是基于GPS解决方案的真正选择的规范。

2.2.1. 我国的近海工程现状

在我国，在近海支持方面，特别是远离信标台站和难于自设基站的地方，一般租用专门的定位服务公司差分数据进行定位，如Fugro公司，使用过程中又有诸多的限制，例如不能参与商业化的海洋工程，只能用于研究以及普通海洋调查项目，而且局限调查的范围和只提供标准定位服务，现在，有的公司，如CC公司可以提供精密定位服务。在我国，特别是海洋石油方面，定位服务几乎全部由国外公司，如Racal、Fugro公司垄断经营，用于精密海洋工程测量和钻井平台移动、就位、管线铺设等，在南海、东海、渤海的石油天然气开发项目上尤其明显。

近海支持应用的特征是短期工作的多样性，因此，我们国家的许多项目是通过向租借公司或定位服务提供商租用定位设备，但是这些定位设备展现出更适合长期作业的接收机性能，它们中任意一台都连续地使用在不同的工程项目中。

2.2.2. 近海工程支持应用

近海支持一般级别现在主要都是一些近海支持应用（超过所有近海支持工作的95%以上）。在近海支持一般应用中，主要有：典型的1到3米精度级别、通过服从RAIM（由UKOOA建立并推荐使用）规定，强调为项目实施安全进行的质量评价和质量控制方面。

现在有稳定增长趋势是，绝大多数项目需求利用RTK精密级别技术来完成，例如在高精度海洋工程测量中、钻井平台的精确就位和FPSO工程中。

在近海支持精密级别的精度要求中，点位位置精度可以降到优于0.1m，根据定位技术情况，较低程度的定位信息完整性和可靠性也是能够接受的。然而，由于RTK精密定位技术的发展，这种情况将有所改观，通过RTK技术可以得到和近海支持一般级别同样的数据完整性和可靠性的保障。