利用RTK—SDE技術在淺水區水下地形測量中的應用探討

丁林磊 劉政林

【摘 要】在水利工程建設中，對于淺水區的水下地形測量工作越來越重視，水下地形測量對于水利工程設計和施工具有重要性保障意義。論文針對利用RTK-SDE技術在淺水區水下地形測量中的應用進行了研究，希望能夠為水利工程建設中淺水區水下地形測量工作的開展提供參考。

【Abstract】In the construction of water conservancy project， more and more attention has been paid to the underwater topographic survey in shallow water area， and the underwater topographic survey is of great importance to the design and construction of water conservancy project. In this paper， the application of RTK-SDE technology in underwater topographic survey in shallow water area is studied. Hoping to provide reference for the development of underwater topographic survey in shallow water area in the construction of water conservancy engineering.

【關鍵詞】RTK-SDE技術；淺水區；水下地形測量

【Keywords】RTK-SDE technology； shallow water area； underwater topographic survey

【中圖分類號】P231.2 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0182-02

1 引言

相關資料顯，國內對運用GPS RTK、水下超聲波回聲測深技術、數字化繪圖技術等先進測繪技術（簡稱RTK-SDE技術），是當前我國水利工程建設中經常運用到的一項測量技術。本文通過兩個實例研究利用RTK-SDE技術在淺水區水下地形測量中的應用，能夠找到適合該技術應用的精準性控制策略，對于保障水利工程建設中的測量信息精準性，具有重要的研究意義。

2 試驗地點及范圍選擇

在此次研究中將南寧市西南方15號防護壩上游150m至下游200m范圍內水域作為此次試驗研究中的試驗點A。將桂林市西北6號防護壩上游150m至下游300m處水域作為試驗點B，選定的兩處試驗點水域面積分別為A點0.25km和B點0.43km。通過選點分析，及時的關注選定區域內的信息變化情況，例如，天氣，水流，溫度變化。

3 試驗設備及軟件選擇

在此次試驗中，本工程選用的設備為南方靈銳S86 GPS接收機一套；南方SDE-28S水下超聲波回聲測深儀器一套；數字化地形測繪軟件（南方CASS9.1）；數據處理軟件（GPS網平差軟件）。輔助性測量工作開展設備筆記本電腦一臺，以及對應的機動船（配備安全救護設施）等。通過對選定設備儀器分析與測試，發現所有的設備運行正常，可以進行對應的試驗測試。

4 試驗數據統計及規范

4.1 執行規范分析

此次試驗中選定的執行規范包括：

①《水利水電工程測量規范》SL 197-2013，水利部；

②《國家基本比例尺地圖圖式——第一部分：1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》 GB/T 20257.1-2007；

③《全球定位系統（GPS）測量規范》 GB/T 18314-2009；

④《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》CHT 2009-2010；

在執行以上規范的基礎上，結合本工程的目的提出以下具體技術要求：比例尺1：1000；基本等高距1m，高程數據取至小數點后兩位。GPS RTK聯測控制點，轉換參數誤差和固定點檢核誤差≤5cm。

4.2 起算控制點的選擇

在試驗地點建立E級GPS控制網，選定平面坐標系統為掛靠1980西安坐標系，選定的高程系統為1985國家高程基準。選擇的中央子午線投影帶為108°36號3°帶（南寧15號壩）和中央子午線為111°37號3°帶（桂林6號壩）。

南寧市西南方15號防護壩附近設有GPS監測點4個，監測點標號為NN1、NN2、NN3、NN4。桂林市西北6號防護壩試驗區域設有GPS監測點3個，對應的監測點編號分別為GL1、GL2、GL3。按照全球定位系統（GPS）測量規范對以上監測點進行靜態觀測并進行平差計算，控制網精度符合GNSS網測量精度分級要求，依據《水利水電工程測量規范》SL 197-2013的要求，滿足E級網最弱相鄰點邊長相對中誤差應≤1/20000， 最弱相鄰點點位允許中誤差為±5cm。起算點數據成果如表1所示。

5 實驗過程質量控制

5.1 起算點校核

起算點校核是為了保證測量的數據的可靠性和最終成果的質量。本工程中采用GPS-RTK技術首先對試驗區域內的監測點進行數據采集，并計算坐標轉換參數。通過計算發現桂林點防護壩3個監測點數據可靠；南寧點4個監測點轉換參數高程誤差0.25m，通過對比分析發現，NN3點由于環境因素控制平差高程可能存在問題，故NN3監測點高程成果不參與數據起算和校核。

5.2 固定點校核

采用RTK進行測圖時，作業開始前和作業結束后均應進行已知點檢查，固定點檢核誤差平面位置較差不應大于圖上0.2mm，高程較差不應大于1/5基本等高距。經過檢測發現平面誤差最大0.034m，高程0.025m。滿足規范要求。

5.3 水深比檢測及精度控制

水下地形測量作業前都要進行水深對比檢測，通過探桿測深和測深儀測深的差值來檢測儀器設定參數是否正確和求取吃水改成參數。本工程中對兩個監測點在不同地方的水深對比，結果如表2和表3

由表2和表3中的數據可以看出，在岸邊進行試驗驗證過程中，探桿測深和測深儀測深的差值都在4cm以內，考慮到儀器本身的系統誤差和測深儀安裝誤差，故可認定為測深儀的測量結果是可靠的。

6 數據處理及地形圖繪制

利用GPS-RTK技術得到實地水面點的三維坐標和SDE測深技術得到對應點的水深，經過數據處理就可以得到水下地形點的三維坐標。數據處理完成后采用南方CASS9.1軟件進行地形圖繪編工作，按照標準圖示畫法繪制等深線和水中建構筑物，并按照地形圖標準圖示圖例與岸邊地形進行接圖。

7 結語

通過本文的研究和分析，將RTK-SDE技術在淺水區水下地形測量中的應用精度控制歸納為以下幾點：一是對于起算點的校核；二是對于水深比檢測及精度控制。通過以上兩點測量工作的展開，對于整個測量工作開展精準度控制，具有重要性保障意義。