淺析水下地形測量技術

李　峰（天津市測繪院，天津 300070）

淺析水下地形測量技術

李峰
（天津市測繪院，天津 300070）

近年來，我國水下地形測量技術獲得了長足發展，廣泛應用于生產實踐，并取得了比較理想的應用效果。本文基于水下地形測量技術進行分析，先介紹了幾種常見的水下地形測量技術，包括無線電定位測量技術、光學定位測量技術、深度定位測量技術、GPS定位測量技術，然后結合實例討論了GPS定位測量技術的具體應用，以期為GPS定位測量技術更好地服務于水下地形測量工作提供有益參考。

水下地形；測量；GPS定位測量技術

1 水下地形測量技術

1.1 無線電定位測量技術

該技術大多應用于海洋測量定位工作，將岸臺用作定位參考以開展測距定位工作，擁有比較理想的精確度，然而其作用距離不長，另外，需要配置一定數量的信號接收船，因而大多應用于近程定位領域。

1.2 光學定位測量技術

該技術通常僅適用于視線能夠觸及的范圍的測距工作，涉及多種光學儀器的使用，常見的如測距儀、經緯儀以及六分儀等，并綜合運用后方、前方交會法以實現對水下地形的有效測量。光學定位測量技術不僅容易實施，而且無需較大成本，然而其在后方交會作業時一般要在陸地上布設3個甚至更多的測量標志，再加上作用距離有限，導致定位精度不理想，另外，測量讀數難的問題也比較突出。

1.3 深度定位測量技術

在回聲探測儀發明之前，人們一般通過探測錘以及探測桿來開展水深測量工作，自回聲探測儀投入使用之后，水下地形測量工作變得簡單、高效很多，即通過水聲換能器以垂直形式發出聲波，并對水底回波予以接收和分析，從而準確確定目標測點的水位深度。

1.4 GPS定位測量技術

GPS定位測量系統由三大部分構成，一是控制部分，二是空間部分，三是用戶部分。控制部分又可細分為三大部分，分別是主控站、監控站以及注入站。主控站的核心工作是接收監控站提供的數據，并予以相應計算，從而實現對衛星軌道參數的有效確定；注入站的核心工作是對衛星軌道信息進行有效糾正，并向其提供相應的控制指令[3]。GPS定位測量不僅擁有較理想的精確度，同時還擁有較理想的可靠性，因而在水下地形測量工作中得以廣泛應用。

2 GPS定位測量技術的具體應用

某航道普查測量項目，運用GPS定位測量技術以實現對航道各項數據的收集和計算，主要涉及下述工作環節：

2.1 測量前準備工作

搜集和目標航道相關的最新地圖，準備好相應的工具。應安排對目標航道較熟悉的船長負責測量船的駕駛。

2.2 安裝、調試及解算模式

先按規范將測深桿設置在測量船的一側，并將GPS接收天線有效固定在測深桿的上方。接下來，將GPS衛星信號接收裝置、數字測深儀以及筆記本電腦三者的數據線連接到一起，并保證其正確性。對測深儀進行有效調試，合理設定吃水深度改正數，并通過測桿進行校對。若采用的是差分解，則需要使用2臺GPS衛星信號接收裝置，一個設為基準站，另一個設為流動站，將基準站和發射電臺相連到一起，并利用手提筆記本在基準站對坐標進行采集，接下來將手提筆記本和流動站連接到一起，流動站和基準站分別接收、發射信號，采用差分記錄模式，精度控制為5mm±2ppm。

2.3 航道縱、橫斷面圖測量

要求測量船始終在航道中心線上行駛，速度控制在10km/h以內，縱斷面、橫斷面點之間的距離可參考實際情況進行設置，通?？v斷面要求每隔20m記錄1點，橫斷面要求每隔2m記錄1點，待設置完成之后計算機對數據進行自動記錄，如點位N和E的各自坐標以及水深數據。參考外業軟件提供的縱、橫斷面圖，輔以內業軟件對水深點進行系統分析，這樣能夠快速且準確地獲得航道最小寬度以及水深。

2.4 航道標志記錄

在測量工作中，計算機以自動方式記錄各點的坐標N、E以及水深。當GPS天線靠近特殊地段（如有高壓電線）時，應記下點號，并采用對應圖例在計算機提供的航跡圖上對正確位置進行明確標記。

2.5 內業整理

通過外業軟件對數據予以處理，包括水深編輯、水位調整、標記水深點等，然后進行后續的內業編輯。依據航跡線上明確標識的地物位置，借助軟件自帶的標尺功能測得目標航段的里程，還可測得建筑物、航段起點之間的距離等，然后通過作圖法計算出航道拐彎部位的彎曲半徑。參考外業資料，通過內插法以獲得各處所對應通航水位的上限和下限，立足于測時水位以及水深，便能夠計算出目標航段的水深以及底寬。對相關數據進行整理，并準確填入調查表。

2.6 測量結果驗證

為檢驗GPS水下地形測量的質量，可挑選出若干條航道，將它和既有的大比例尺航道測圖作對比，結果發現，在航段起訖點均固定的條件下，兩者的里程誤差全部控制在5m～10m；通過GPS測量航段縱、橫斷面航道測得的水深以及寬度等和測量圖紙提供的數據幾乎完全相同。

結語

總之，GPS定位測量技術在水下地形測量工作中具有良好的應用優勢，可以快速、準確地計算出航道寬度、水深以及里程等一系列重要參數，為工程實踐提供了有益參考。GPS系統具有諸多優點，包括技術先進、功能齊全、容易攜帶、工作效率高、穩定性良好、精確度高等，表現出了良好的推廣和應用價值?？梢灶A見，GPS定位測量技術將會在水下地形測量工作中扮演更為重要的角色。

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[3]何廣源，吳迪軍，李劍坤.GPS無驗潮多波束水下地形測量技術的分析與應用[J].地理空間信息，2013（02）：155-156.

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