水下地形測量技術方法應用分析

覃義松

摘 要：水下地形測量技術的應用十分廣泛，主要是因為防洪工作、河道整理等工作的不斷開展造成的，這些工作都需要準確且具體的測量數據，因此提升水下地形測量的技術是一件重要的事情。本文將根據水下地形測量介紹水下地形測量技術的特點，并進行幾種常見的水下地形測量方法的介紹。

關鍵詞：水下地形測量；技術方法；特點；應用

1.前言

水下地形測量就是對水下的地質情況進行測量，并根據測量的結果利用數據以及圖形對水下的地形地貌進行還原。我國在過去的一段時間水下工程的開展受到抑制的一個重要原因就是因為我國水下地形測量技術不夠，因此水下地形測量技術的不斷優化對于我國水下項目的開展有著很大的幫助。

2.水下地形測量的特點

水下地形測量是在水下使用測量儀器進行地形地貌的測量，測量結果一般都是用三維坐標來展示。其中主要是對點位水深的測量和位置定位，水深測量就是對水底與水面高度差的測量，該過程不僅要精準的進行深度點的平面位置的測量，還需要將陸地位置與高程聯系起來，這樣才能夠完成水深的測量。

水下地形測量的結果的展現形式有著很大的不同，可以運用斷面圖、水下地形圖還可以運用表格等形式進行展示。水下地形圖與一般的海圖是不同的，水下地形圖需要運用水下等高線等對水下的地形地貌的變化進行描繪，并不是采用等深線來進行描繪的。還有就是水下地形測量是在水上進行測量的，這樣就給測量帶來了很大的困難，測量的方法也是根據實際的水流、深度等情況進行改變的。一般在水面不寬、水流速較小的時候就會采用全站儀、標尺等工具進行測量，但是有時水面寬、流速大時就會采用斷面角度交會法來進行。對精度要求較高時一般采用微波測距交會定位系統，相反則會采用無線電雙曲線測定法。

3.水下地形測量技術

（一）水深測量

水深測量一般會根據測量工具的不同進行不同的測量方法，主要有人工測量、單波束聲吶測深儀測量、多波束聲吶測深系統測量。人工測量主要運用的就是測深錘、測深桿等對水深進行測量，因為測深錘能夠測量的范圍小、不準確等原因，現在已經很少使用。人工測量主要是對低于1米的地區進行測量，主要是因為這些地區的水深太淺，使用聲吶的時候不能夠準確的將水下的地形地貌進行反映。單波束測深聲吶的用途是為廣泛的，同樣也是一種比較基本的儀器。聲吶是運用仿生學原理設計的，它能夠發出特定的頻率聲波，當聲波與物體接觸時，就會因為接觸面的材質不同發生不同程度的回彈，測探儀再將這些回彈的聲波進行回收，就可以根據回彈的速度確定儀器與物體的距離。當需要測量的深度是水面到水底的深度的時候，可以將測得的水深與換能器的吃水深度相加，就能夠的出水面到水底的深度。

（二）導航定位

在進行水下地形測量的時候，必須要求測量船沿著設計過的測線進行行駛，這樣就能夠根據規定時間或者距離來獲得某片區域的水深。在上世紀九十年代的時候有很多的定位方法用于水下地形測量，但是由于科技的不斷發展，GPS基本已經替代了之前所有的定位方法，成為了水下地形測量工作中的首選。在離岸很近的地方進行GPS實時動態測量方法更加方便快捷，這一方法的基本原理是將一臺GPS的接收器放在基準站上，這樣就能夠對可見的GPS衛星進行觀測，之后也能夠通過無線電傳輸設備將獲得的數據發送給用戶，十分的方便。而在流動站上，也能夠在GPS接收機在接收衛星信號的時候，通過無線電接收設備獲得數據，并計算出流動站的坐標和精確度。

（三）水位觀測

水位觀測也是水下地形測量的一個步驟，需要將水深測量與陸地的平面位置與高程聯系起來才有實用價值。立在岸邊的水中標尺就是一個水位觀測站，標尺的零點高程通過與水準點聯測求得。在測量的時候，還需要在相同的時間間隔內獲得標尺的讀數，這樣就能夠根據繪出的圖標確定測深時刻水面的瞬時高程，進而計算出水底的高程。在落差比較明顯的地方還可以通過設置多個水位觀測站，來彌補測量不準確的漏洞。

（四）光學定位測量技術

光學定位測量技術也是一種水下地形測量技術，它一般運用于視線能夠看到的區域的測量。在測量的過程中，全站儀、經緯儀、測距儀都能夠使用。在測量數據獲取之后，應該根據前后方交會法對所測區域的地形地貌進行判斷。但是在實際測量中，由于后方交會法需要在陸地上安置大量測量標志，并且這些測量標志會影響到測量的效果，因此雖然這種方法的操作性強且簡單，但是因為適用范圍太小，而不被人們廣泛的使用。

（五）無線電定位測量技術

無線電定位測量技術需要用到雷達電臺、衛星以及接收儀等一些設備，通過這些設備來獲取相關的水下地形的數據。在實際的測量中，需要根據真實情況的不同來選擇使用無源還是有源的定位方式，這兩種定位方式使用的定位方法也不相同。因此使用這一方法進行水下地形測量時應該根據不同的情況使用不同的方法。

4.水下地形測量技術應用

（一）無驗潮水下地形測量

無驗潮水下地形測量運用的是GPS無驗潮方式進行的，基本的原理就是因為GPS流動站天線與測深儀的換能器安裝在同一平面上，這樣在進行測量的時候就能夠根據基準站通過電臺發出的改正數值將流動站的數值進行實時的修改，獲取高精度的平面坐標、高程坐標以及數字測深儀在該平面處的水深數據。這樣就能夠根據所得的數據計算出數字測深儀的高程坐標，從而同無驗潮水下地形測量獲得的平面坐標一起構成一個三維的坐標。通過將數據導入軟件形成需要的水下地形圖，無驗潮水下地形測量方式不受波浪以及潮位的影響，因此它是一種非常理想的水下地形測量方法。

（二）無人測量船測量水下地形測量

隨著科技的不斷進步，無人船也被運用到了水下地形測量中來，通過無人船的使用能夠將水下地形測量所需要的工具都安裝到無人船上，這樣再結合聲吶、全球定位系統等一些遙控設備以及遠程控制設備，就能夠實現測量人員只在岸上進行簡單的按鍵操作就能夠進行精準的水下地形的測量，岸上的測量人員還能夠通過監控系統觀看無人船上的情況，只在岸上對無人船上傳回的數據進行計算就能夠完成任務。這一技術的興起更高效的利用了人力，讓企業的工作效率得到了提升，但是這一方法在離岸較遠或者風浪較大沒有信號或者影響信號的情況下都不能進行遠程操作，也就不能進行水下地形測量。

隨著社會的不斷發展以及我國經濟水平的增高，我國對于水下地形測量的需求就會越來越多，但是現今的許多水下地形測量技術方法還有許多的漏洞，因此想要讓我國的水下地形測量技術得到不斷的發展與完善，就需要不斷的加深對水下地形測量的研究，這樣才能夠讓水下測量技術得到不斷的進步。

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