影響水深測量精度的幾種因素及控制方法

【摘 要】RTK-GPS無驗潮技術是進行水深測量的主要技術，從而使得水深測量變得簡單、輕松、方便、高效、快捷、經濟等，所以這項技術已經得到了非常廣泛的應用。這篇文章結合了本人多年的實踐經驗，論述無驗潮水深測量的過程中影響測量精度的幾種因素，并且提出了相應的控制方法。

【關鍵詞】RTK技術；影響因素；控制方法；測深儀

1. 引言

由于目前很多沿海地區或靠水經濟發展十分的迅速，引發了人們對水資源探索的熱情和需要，關于水下地形的測量過程當中，水深測量的精度是我們當下討論的一個重要問題。現在水深測量大多采用RTK無驗潮技術，這種技術雖然工作效率和精準度上有了明顯提高，但是想要得到十分精確地測量結果還需要控制很多不利的因素。水深測量的精確度主要是由測量點的水深測量精度和定位精度所決定的，而這精準度必須要能夠滿足行業標準、國家標準和特定測量項目的精確度的一系列要求。

2. 無驗潮測深工作原理

現在港口工程的測量圖的圖載水深都是對于同一個深度基準面而言，我國一些海域測深普遍采用的是當地理論上的最低潮面為測量的深度基準面。常規驗潮測量深度時，實際測量水的深度要減去測量基準面以上的測量深度，這又叫做水位改正，所以測量水的深度時都要進行驗潮過程。無驗潮測深技術由RTK結合測深儀合作工作。而RTK是通過載波相位差分技術來獲取三維的坐標X，Y和H，而且精確度可以達到厘米級別。RTK技術不僅定位精確度高能夠有效得保證更大比例尺得測圖的精度以外，而且測得的第三維坐標的精確度也能夠達到厘米級別，厘米級別完全能夠滿足港口水深測量的現實需求。而RTK定位天線中心高程h是從水下深度基準面起算的相應高程，其通過對已知高程的控制點上進行比測來求得轉換參數換算后的高程。RTK測深儀是通過對換能器探頭上加載的脈沖聲波信號來測量換能器到海底得深度，再通過運用簡單的數學計算來得到測量點海底的水深。RTK技術的工作原理如下圖所示，把RTK天線直接安裝到測深儀換能器的桿頂上面，并且保持天線的中心和換能器桿在一條垂直線上。RTK天線的中心到測深儀換能器的底部的垂直距離設為h1，而測深儀換能器的底部到海底的垂直距離設為h2，從而得到P點得高程H = h-h1-h2 。在水的深度測量得到的高程的負數通常被稱為水深。

RTK技術的工作原理圖

但是在實際測量水深度操作中，諸多的因素會制約著測深的精確度，那么我們應該如何的去盡量的避免這些不利的因素和如何對這些不利因素來進行控制成為了本文探討的主要問題。本文結合了RTK技術的工作原理和現實工程的實踐來探討RTK技術中影響測量精確度的幾個主要問題并提出了一些控制的方法。

3. 影響測量精確度的因素和控制方法

3.1基準臺和船臺天線

基準站架設定基準臺的位置以及基準臺和船臺天線的設置等一系列因素都有可能影響到定位的精確度，如果基準臺和船臺天線設置出了問題或其擺放位置不好，其接受衛星傳來的數據就會出現偏差，應此很有可能影響到水深測量的精準度。因此基準臺的設定必須要求通視非常良好，其周圍視野開闊有條件時應該把其盡量設在高的建筑物上面，而且視場障礙物的仰角不應該大于10°，從而便于更加有效的接受到衛星傳來的有效數據，進而進行更加有效的計算，為流動站能夠接受到準確的數據打下良好的基礎，提高定位測量的精準度。基準臺應該避開強磁或者強電信號的干擾，其到變電站、高壓線、無線電信號發射等設備的距離應該大于100米，否則很有可能影響到衛星發布的數據輸入基站或者影響到流動站接收到基站傳出測量數據的精準度。

3.2換能器桿的安裝

因為換能器桿連接換能器和RTK天線，換能器桿如果安裝的不垂直，形成的偏角將會導致測深儀測量的水的深度值具有系統性的誤差，同時，由于RTK天線不完全垂直而使RTK測量的高程比實際值小，也產生了系統性的誤差。

而且根據理論知識的計算，我們可以得到由于換能器的安裝不完全垂直而形成的偏角越大，測量的理論水深就會越深，則測量水的深度值比實際值大，水深偏差就會越大。所以測深應該在風浪較小的天氣下進行工作，而且測深時應時刻的注意換能器桿的安裝設置，保證其垂直方向且保障安裝的固定，必要時也應安裝固定架。同時，測量水深時一般要避免行船的方向與海浪的方向保持垂直，測線盡量的布置與海浪的方向保持一致，從而可以減小受到傾斜帶來的不利影響。

3.3 RTK高程的可靠性

現在RTK高程用于測量水的深度，這一技術的可信度是人們倍受關注的問題。而無驗潮測深技術所受 RTK作用距離影響非常的大，它的作用距離越遠 ，RTK測量的高程精度就會越低，從而間接的導致了測量水深的精確度越低。但是，伴隨著 RTK的使用年限的不斷延長 ，而電子元件的老化衰減較快 ，這樣其作業的距離以及精準度也隨之變低 ，由于同一臺儀器在不同時間內的定位的精準度的變化也會很大，所以要定期對 RTK進行檢查。在儀器作業之前可以使用RTK測量所得的水位和人工觀測的所得的水位進行比較。人工也可以使用另外一臺流動站測量而得到水位的高程與測深儀上面顯示的數據進行檢驗和校正，但測深儀的水深數據的校正是通過拋水砣測量水的深度進行比對和改正的。

3.4測深儀安裝的控制方法

測深儀是通過換能器以聲波的形式來進行發射和接收的，從而通過一定量的計算得出水的深度，那么測深儀安裝的過程中就必須要求我們能夠更多的考慮怎樣盡量的減少影響水深測量的精準度的不利因素，從而達到提高水深測量精度的目的。首先安裝的位置必須要求外界的雜聲干擾很少，要足夠的遠離電動機、排水管和排氣管，避免這些東西工作時產生的雜聲干擾，同時也要避免測船在行駛時換能器的底部出現氣泡。其次要求換能器安裝在離船艙遠的地方，同時又要遠在吃水線的下方，但不能低于船的底部。為了能夠使換能器安裝的非常牢固，最好使換能器的前后兩側用繩索拉緊固定住，如果無法安裝有困難的時候，可適當的向前移動，但千萬不能后移。要時刻的注意不能移至船艙的部位。換能器安裝時應使其長的一邊與船軸線的方向保持一致，測深儀的主機應該安裝在便于操作有利于聯系駕駛員的地方，這樣便于指揮。電源的電纜線不能過長，要盡量的簡短，而且盡量的遠離機艙，以避免受到機器強烈震動和電磁信號的干擾。最后換能器的安裝是準確和可靠進行水的深度測量的重要環節，出現的誤差也可以在深度改正的過程中通過調節記錄紙零線的位置進行消除誤差，具體的情況還要根據航速、流速和測量吃水大小來決定。流速大而且航速快時，入水可以深一些，反之，換能器入水時就要適當的淺一些。

3.5其它的影響因素

為了很好的保證水深測量時的精度，在RTK無驗潮水深測量當中除了要注意和控制以上影響的因素外，測深儀本身系統誤差的修正、聲速改正、船速改正、海水的鹽咸度、渾濁度等因素都要進行認真仔細的處理，從而避免誤差的不斷累計。通過各種有效的對策和方法來降避免各種因素帶來的不必要影響，往往是我們最容易忽視的細節，也正是通常我們認為最不會出現的誤差，結果卻導致了誤差累計大的超出了規范的要求。反之，如果我們注重這些細節，這樣對工程的施工過程中的原有的地形、水深測量就能更加準確的落實到測量數據上，為各工序能夠順利的銜接打下很好的基礎，提高了工作的質量和工作的效率。

4. 總結

目前沿海港口碼頭經濟高速的發展，水運工程的水深測量過程中新儀器的使用必將會大大的提高測深工作的效率，RTK無驗潮測深技術雖然已經逐步的被廣泛的使用，但是如果想要得到更加精確的水深測量圖的結果，還需要考慮很多不利因素的影響，只有有效的控制了每一項影響精度的不利因素，最終成果的質量才能夠得到有效的保障。

參考文獻：

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