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' |3 r3 R9 B2 k4 Z9 g# j四、仪器与准备 （五）辅助设备 虽然ADCP和电脑是主要的测量设备，但以下讨论的各种辅助设备如GPS、测深仪、三体船等有助于提高各种环境下的测量精度。这些辅助设备在测量中不是必须的，而要根据现场环境选择合适的设备。 GPS 动底存在的情况下，用GPS来测量船速是最优的选择。GPS有两种测量船速的方法：通过GGA NMEA-0183差分定位，或者通过VTG NMEA-0183速度数据判定。除了位置信息，GGA还提供时间、高度和定位卫星的相关信息。GPS接收机需要同时能够配置输出GGA和VTG数据。 船速可以通过GGA中的位置数据获得，将连续位置之间的距离除以经过时间进行计算（差分定位）。使用差分定位需要精确的定位方法和差分校正。差分校正可以补偿GPS编码信号相关的卫星和接收器的时钟漂移、星历表误差、对流层和电离层误差。两种常见的差分校正GPS信号的方法是（1）实时动态（RTK）载波相位差分技术：需要一个基准站或虚拟参考站（VRS）以及流动站接收机，两者都可以接收双频码相位和载波相位卫星信号；（2）码相位差分校正技术。RTK系统一般要花费1万美金以上，精度在厘米级。这些系统最常用于当卫星码相位校正不可用或要求高精度定位的时候。码相位差分校正可以从用户操作的基站获得，但常见的是通过差分校正服务获得。美国政府提供两种免费的差分校正服务。第一个校正源为广域增强系统（WAAS），它是为美国联邦航空管理局（FAA）开发的，用于为机场的飞机提供精确引导。WAAS利用卫星和地面基站系统提供GPS信号校正。第二个校正源为美国海岸防卫队的无线电信标，作为大型网络中的一部分，可以为沿海区域、内河航道以及内陆农业等提供差分校正服务。一些商用的卫星差分服务商可以提供各种精度的收费差分校正服务。这些校正服务一般利用通讯卫星发送。校正服务源不同，GPS接收机性能不同，码相位校正精度也不同。许多商用接收机宣传使用WAAS作为服务源，精度可达亚米级。这些接收机是目前（2013）最常见的用于ADCP数据采集的仪器，价格在800到3000美元之间。手持的和一些低价位的海洋GPS接收机使用WAAS差分校正，但并不能输出ADCP测量需要的精度。GPS接收机输出的GGA格式经纬度精度必须至少为小数点后5位，VTG格式速度精度至少要小数点后2位。接收机的数据输出频率要在每秒2次（2Hz）或者更快（美国地质调查，2012）。如果数据更新率太慢，每个ADCP数据集合就不会有唯一的位置或速度数据，如果更新率太快，通信和计算机可能会导致GPS和ADCP数据间出现延迟。 VTG输出的速度值通常是基于卫星信号的多普勒频移，但一些接收机可能使用差分连续定位来计算速度值。Wagner和Mueller（2011）发现，在没有差分校正且存在移动底的情况下，VTG输出可以作为ADCP测流的有效替代方法，但基于VTG速度的流量会存在更多的不准确性，特别是当船速小于0.24米/秒的情况下。使用多普勒频移测量速度并不需要差分校正，也不会受到差分校正的影响。流速测量值是稳定的，因为不受定位数据误差的影响，比如多通道误差、电离层和大气层扭曲等。一些接收机，尤其是低价位的GPS接收机可能会使用过滤技术来平滑输出速度值，或者当速度低于一定的值后显示为0，此时作为辅助设备的GPS是不予接受的。 GPS辅助ADCP测量的实践表明，最常见的两种问题是GPS接收机的过滤功能和因现场环境产生的多通道误差。GPS接收机需要将所有的过滤功能关掉。在信号到达天线之前，由于被现场环境的桥、树和建筑物反射，导致产生卫星信号的多通道误差。多通道误差只会影响定位，但不影响基于多普勒的GPS速度值。一些接收机拥有特殊的天线或者软件，可以减少多通道误差。如果在一次测量中经常出现多通道误差，那么可以使用VTG来解决。 测深仪 河流中以及河床附近的高浓度细沙质沉积物会造成ADCP测量中水深值的误差，从而造成流量值不准确。在这种情况下，有必要使用较低频的测深仪（大约200KHz）来测量水深。测深仪必须可以输出NMEA0183格式的水深（DBT）数据，从而兼容ADCP数据采集软件。如果使用测深仪，在测量之前也需要对测深仪适当校准。无法通过量化推移质的传输率和沉积物浓度来确定是否需要使用测深仪，更多的是需要使用者自行判断。 ! R: W8 x8 q; e1 }
（五）辅助设备 设备的布放与安装 测量的现场各不相同，需要选择最佳的ADCP布放方式。现场考虑的因素包括流速、表层波浪这样的水力特性，以及拖放方式如船用斜坡、桥梁或缆道。三种常见的ADCP安装方式为人工船、拖曳船（三体船）和遥控船。 | 
