關于水下地形測量技術探討

【摘 要】近年來，隨著科技水平的迅猛提升，GPS技術逐步發展壯大，其在水下地形測量中有著較為廣泛的運用，且可獲得顯著成效。在此，本文將針對水下地形測量技術進行簡要探討。

【關鍵詞】水下地形測量；GPS；測深儀

1、簡述水下地形測量的相關概念

在碼頭、水庫以及橋梁、港口等等項目工程建設中，有效地實施水下地形測量是十分必要的，其重要性不容忽視，尤其是其在防洪減災應用中能夠獲取十分巨大社會經濟效益。水下地形測量可謂是現今較為重要的一種工程建設技術。傳統意義上的水下地形測量主要指的是通過經緯儀設備的合理使用，歷經前方交會后實現相關地形點數據的有效獲取，現如今，伴隨著現代化GPS技術的快速普及運用，使得水下地形測量技術發生質的飛躍，并逐漸步入較為成熟的階段，其測量模式定型為“GPS+計算機+測深儀”。

一般來說，水下地形測量涵蓋有定位以及測深兩個方面的內容。具體來說，現今常見的幾種水上定位手段包括無線電定位、衛星定位、光學儀器定位、水聲定位以及組合定位。針對具體的平面位置實施控制的基礎在于陸地上已經存在的國家級別控制點，衛星定位若是運用差分形式，則岸臺建議使用已知的控制點，力求實現坐標系統的一致統一。在水上實施定位的同時針對水深進行測量可謂實現水下地形有效確定的關鍵內容。回聲測深儀是一種主要的水深度測量工具，在使用水聲換能器的基礎上朝向下方垂直地進行聲波發射，同時進行來自于水底的回波的有效接收，依據聲音速度以及具體的回波時間將被測點的水深情況確定下來，而后參考水深的實際變化情況充分了解水下地形的相關概況。

2、水下地形測量技術應用

2.1進行測量設備的合理選擇

通常而言，相較于單頻接收機來說，雙頻GPS接收機能夠實施精確度較高且十分快速可靠的結算，在水下地形測量中能夠獲得更為理想的應用效果。譬如說南方公司的靈銳$80 、瑞士的Leica1200以及美國的Trimble5800等等。儀器自身固有的誤差、水溫情況、水深度以及鹽度等等相關因素均會導致測深儀精度受到影響，其中所形成的主要誤差來自于深度比例誤差，所以說在進行設備儀器的合理選擇時需盡可能選擇靈敏度相對較高且量程較大的測深儀儀器。為針對所獲取的數據展開實時記錄則需進行計算機設備的有效配置，充分考慮容易攜帶這一因素，建議選擇小而輕巧的掌上電腦設備PDA，且在計算機上需進行相關軟件安裝，并使用數據線將測深儀跟GPS連接在一起，實現對GPS以及測深數據的及時記錄。

實施水下地形測量當然離不開船只，出于對相關作業性質的充分考慮，建議選取較大重量的機動船，這主要是因為其在航行時能夠保持較大穩定性，并讓GPS跟中桿與測深儀換能器的連接線時刻保持垂直狀態，盡可能降低因為船體傾斜而造成的誤差情況出現。在海上位置進行水下地形測量的時候，海浪常處于較大狀態，一般性質的船只則難以實現平穩航行，為此需選擇使用相對較為專業的測量船，船上安放的船載儀器能夠針對船體各個方向上傾斜角度展開實時記錄。

2.2進行儀表參數的合理設置

在實施測量以前需認真進行儀器參數設置工作，對于GPS來說，除應設施流動站以及參考占之外，需保障PDA通信和流動站之間的端口時刻保持打開狀態，同時實施歷元輸出速率設置，通常是0.1秒。就測深儀而言，應該將聲速以及所需吃水的深度。恰當的量程檔位等等信息輸入進去，具體來說，能夠直接將出水深度量取出來，伴隨著海水鹽度、穩定以及壓強的不斷變化使得聲波在水中傳播的速度處于動態變化過程中，在實際的海洋環境中，聲速隨著海水鹽度、穩定以及壓強的增大而增大。在常溫條件下，與海水相關的典型的聲速值是每秒1500米，與淡水相關的典型聲速值為每秒1450米。因此，在開始使用回聲測試儀以前，需結合相應水域實際的物理特征情況校正儀器聲速值。

對于PDA計算機設備來說，各類型數據處理軟件進行設置時所使用的參數也是各不相同的。首先需要做的是正確設置各個通信端口，涵蓋有字節長度以及波特率等等通信參數，而后擇取較為正確的坐標系等等，然后針對水面到GPS天線距離以及記錄數據的間距等等相關參數進行設置。

2.3進行數據的仔細檢核

為確保所得的測量結果具備有較高的可靠性，則需在進行測量前后針對測深儀跟GPS相關的數據展開詳細檢查。具體來說，對于GPS而言，能夠運用流動站測量已知點，并將其跟已知坐標進行比較，若能夠充分滿足具體的精度要求就可以了；就測深儀來說，應該在現場采用測繩實現對水深度的合理量取，而后就其跟測深儀面板所顯示出的深度情況進行比較。

除此以外，需針對各個時段相同水域反復實施測量，并跟周圍測點位置的高程進行比較，若是不存在有較大差別，則表明在實際測量過程中測深儀能夠時刻保持較高的測量精度，且該時期的測量作業工作能夠實現正常運行，未發生任何意外情況。在檢核時也能夠采用常規方法來進行，譬如說使用全站儀，將該儀器架設于岸邊位置，司尺員乘坐船只在水中相應位置立起鏡干，若桿高難以達標則能夠使用測繩進行輔助。成圖以后跟周圍的高程實施比較則可。檢核數據的時候一般會將各種手段有效地結合在一起，使得測量所得出的相關數據具備有較高的準確性，實現測量所得結果可靠程度的合理增強。

2.4相關注意事項

在船航行的進程當中，水深通常能夠均勻地發生改變，一旦測深儀出現較大的起伏情況，則需實時及時地展開檢查問題出處。譬如說在水草叢生的水域范圍內容易導致測深儀探頭被垃圾或者是水草所纏繞，此時測深儀顯示的數據則較為不穩定，嚴重時會一直處于閃爍狀態，為此則需將此類阻攔物及時清除掉，此外，為充分保障人員安全與設備的可靠性，則需給予實際的水深更多關注，駛入水位較低的區域時需緩慢前行，規避船只出現擱淺情況或者是測深儀探頭接觸撞到水底的硬物。

在實際的測量中，整個過程都需在水上航行，特別是遭遇較大水域情況，若沒有較為明顯的參照物，則難以通過肉眼進行行船軌跡的有效控制，針對該種狀況，PDA設備中的數據記錄軟件能夠將船體航行軌跡與位置實時顯示出來，為此能偶以此完成行船軌跡控制，在地勢變化小、相對平坦的地方，適當放寬測量線路的間距，反之，需加密測量線路。這有利于使測點均勻布于整個測區，同時在測區地形變化復雜的地區能有足夠數據反映水下地形的真實面貌。在PDA 數據記錄軟件上，可以顯示水面高程、水深、固定解衛星數、平面坐標等即時數據，留意這些數據的變化規律，在出現異常時才能及時發現問題，并采取相應措施。比如在死水域中，水面高程始終是在某固定值附近變動，若脫離該值則測量過程可能發生了差錯，比如GPS 對中桿傾斜或者下滑。

綜上可以知道，水下地形測量技術的重要性甚為突顯，如今可采用GPS等現代化先進技術實施相應的測量工作，確保所得測量結果擁有較高的精確性、可靠性。

參考文獻：

[1]李素萍.淺析水下地形測量的原理與GPS測量技術[J].城市建設理論研究（電子版），2012（3）.

[2]高斌，吳向陽，劉娟.GPS 在水下地形測量工程中的應用[J].測繪科學，2009（S2）.

[3]吳文.水下地形測量技術探討[J].科技資訊，2011（21）.

[4]燕樟林，魏金忠.特殊地區水下地形施測方法的探討[J].大壩與安全，2007（S1）.

[5]寧愛成.GPS水下地形測量原理與實踐初探[J].中國農村水利水電，2007，（7）.

[6]沈誠學.GPS RTK 技術在水下地形測量中的應用[J].甘肅水利水電技術，2008 （05）.