CORS—RTK與測深儀聯合作業在水下地形數據采集中的應用探究

摘 要：伴隨現代通訊技術的發展，通過整合GNSS定位、計算機網絡與數據傳輸處理等多源技術，形成了以多基準站網絡差分為依托的連續運行多基準站定位服務系統CORS，在國土規劃、道路勘測、水利工程勘察等方面得到廣泛應用。文章CORS-RTK聯合聲波測深儀及水下地形測繪的基礎理論概述入手，重點分析CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪的具體過程，并針對探測過程中發現的問題提出切實可行的解決策略，為推進水下地形數據采集提供參考資料。

關鍵詞：CORS-RTK；網絡多基準站；測深儀

本文主要對CORS-RTK技術及聯合聲波測深儀在水下地形測繪的原理進行概述，著重介紹布設網絡、導航定位、數據采集以及處理和成圖四項具體測繪過程，針對水上勘測定位與航線偏離問題、CORS-RTK實測數據與聯合聲波測深儀的數據匹配問題和水下植被的影響問題做出詳細的分析，并且提出較為合理的解決措施，有助于完善和提升相關技術流程。

1 相關理論概述

CORS-RTK技術作為連續運行的GNSS參考站網絡，通過利用計算機、數據通訊設備以及互聯網等技術組成的動態的網絡RTK，能滿足不同用戶的動態觀測需要，以其特有的高精度、作業范圍廣泛、抗干擾能力強等特點廣泛應用于測繪領域。聯合聲波測深儀則是通過電聲轉化系統，利用超聲波發射遇到障礙物的反射回波，通過測量聲波往返時間計算距離，從而有效實現聲波監測地形的效果。當前，因聯合聲波測深儀的精度高、靈敏度高以及可靠性高等特點，被廣泛應用于水下地形測繪之中。CORS-RTK聯合聲波測深儀則兼具二者的有效功能，操作員通過提前將水體岸邊的地形圖導入電腦，按照已有的航線進行測量，在作業的具體過程中就會應用到CORS-RTK進行精準導航，及時修正偏離的方向和距離，聯合聲波測深儀則在這一過程中通過探頭發出的超聲波反射來回的時間來計算探頭距離地面的水深，通過對比和計算得到更加精準的波速值。CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪的原理，則主要通過GNSS接受機定位的坐標數據，用GNSS高程數據減去聯合聲波測深儀所測的水深以及GNSS與聯合聲波測深儀兩者間距的固定值即為水體底部的高程。

2 聯合作業基本應用流程分析

2.1 布設網絡與導航定位

整個測繪過程需要安排實測人員利用計算機具體操作GNSS定位機和聯合聲波測深儀，同時安排好操作船只人員，另外需要安排兩人每隔一段時間就需要對水體底部進行一次探測，發現問題及時整改。在布設網絡過程中，需要確定水體岸線的平面坐標，通過輸入計算機中的水文測量操作軟件（HYDRO pro軟件），以每20米布設一條測線、每5米進行記錄點位深度。通過布設好的規劃路線，通過雙頻的回聲測深儀（BAT HY-500DF）顯示的有效參數與筆記本電腦和GNSS接收機做好有效連接，用雙頻的回聲測深儀顯示面板的鍵盤選擇好具體的輸出模式，此時可通過計算機系統HYDRO pro水文軟件獲取外部的注釋數據，也可通過雙頻的回聲測深儀鍵盤，實現數據參數的修改和設置。

2.2 數據采集與處理和成圖

在數據的采集階段，需要通過開動測船，通過監視屏與外接的顯示器點位數據，實施動態采集，按照之前預設的航線和航速對布設網絡點進行觀測。這一過程中，可以充分利用CORS-RTK的精準定位，按照原有的布設間距進行有效的觸發測量，同步與測圖要求相一致的高程數據和平面位置，實現文本數據的有效存儲，確保湖底地形數據的完整采集。通過已經采集好的高程以及平面數據，通過校驗核實后，將其輸入到專業的成圖軟件中進行進一步的成圖處理，最終得到高精度的水下數字地形圖。

3 CORS-RTK聯合聲波測深儀作業中的問題及對策

3.1 水上勘測定位、航線偏離和水下植被的問題

CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪中，CORS-RTK技術能夠有效的改善原有的勘測定位缺乏參照物的弊端，有效的實現快速和精準的定位。當所測水體的面積較大時，極易造成船只的偏向問題，直線航線往往只是一種理想狀態。針對這一問題，在具體的航線勘測過程中，要適當地選取參照物，如果航線出現偏離時要注意不要出現測船明顯拐彎的現象，需要適當地對船只進行方向的修正，使船只進行小幅度的平滑移動，從而確保船只按照事先布設的網絡測線進行測點，進而保證所測數據的精準度。在利用CORS-RTK聯合聲波測深儀測繪水下地形時，如果水體中長有較高或者較為茂盛的水草時，其測繪出的數據精準度也會直接受到影響，針對此項問題主要可以采取兩種解決方案，一種是通過縮小之前布設網絡的距離，以增加采集點的數量這種方法達到更多有效的探測點，另一種方法則通過調整測深桿的量測輔助校正功能，實現所得數據的精準性，從而使監測的結果更加真實和有效。

3.2 CORS-RTK實測數據與聯合聲波測深儀的數據匹配問題

CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪中，當水面遇到波浪時，往往會出現忽高忽低的現象，極易影響水底測深的精準度，造成較大的測量誤差。在CORS-RTK聯合聲波測深儀實際應用中，可以將GNSS接收器與聯合聲波測深儀用金屬桿進行連接，保證二者距離相對固定，并保證同時運動。當測船隨著波浪不斷變動的時候，通過GNSS與聯合聲波測深儀兩者的高度值抵消，實現湖底高程值的真實性，因此這一系統在波浪較大的情況下，水底的高程值仍然不受影響。關于CORS-RTK實測數據與聯合聲波測深儀的數據匹配問題，還要注意到GNSS接收器與聯合聲波測深儀的中心要保持在同一鉛垂線上。在具體的水下地形測量中，聯合聲波測深儀的測頭一般處于水下，由于水的阻力，往往會造成連接GNSS接收器與聯合聲波測深儀的金屬桿出現偏斜的情況，進而影響到數據測量的精度。針對這種情況的有效措施是用一根金屬桿B，通過三通管的螺絲將連接在GNSS接收器與聯合聲波測深儀的金屬桿A固定住，使桿B與桿A垂直，同時將桿B水平放置在測船上，確保桿A在這一過程中不會脫落下墜，將A桿靠近GNSS機頭部分用繩子向垂直桿B的方向拴緊，以此更好的避免A桿因為水的阻力造成測量誤差的問題，真正提高CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪中的測量精度，推進水下測繪工作的順利開展。

4 結束語

綜上所述，加強CORS-RTK聯合聲波測深儀在水下地形測繪中的應用研究具有非常重要的現實意義。利用RTK技術與聯合聲波測深儀有效結合，使水下地形勘測的速度和精準度得到了有效提高，同時通過對工作流程的具體設計，解決了以前水下測量所遇到的問題，為今后的相關行業提供豐富的理論借鑒，更好的促進相關測繪行業的健康發展。

參考文獻

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作者簡介：楊娟娟（1984，10-），大學學歷，工程師，現為承德市水利水電勘測設計院測量技術負責人，主要從事測量內業制圖、資料整理等相關的研究與管理工作。