測深儀在城市河道測繪中的應用

丁躍群

摘要：當前，城市河道建設以及河道整治已經成為了生態城市建設和城市生態恢復的一個重要組成部分。對城市河道進行基礎測繪，以求產生精確的數據與圖紙，能為生態城市建設的科學規劃和合理開發提供技術和數據方面的保障。

關鍵詞：測深儀;城市河道測繪;應用

前言

城市河道建設與河道整治是生態城市建設與城市生態恢復的重要組成部分。精確的基礎測繪為生態城市建設的科學規劃合理開發提供了技術和數據保障。

1 測深儀回聲測深原理

回聲測深是利用聲波在水中的傳播特性測量水深的技術。聲波在均勻介質中作勻速直線傳播，在不同介面上產生反射，利用這一原理，選擇對水的穿透能力最佳、頻率在1500Hz附近的超聲波，在水面垂直向水底發射聲信號，并記錄從聲波發射到信號由水地返回返回的時間間隔，通過模擬或直接計算，測定水體的深度。

回聲測深儀由發射機、接收機、發射換能器、顯示設備和電源部分組成。為了求得正確的水深需要對回聲測深儀實測的深度數據是加改正數，這種改正是由于回聲測深儀在設計、生產制造和使用過程中產生的誤差造成的。改正數的求取主要使用校對法和水文資料法，包括吃水改正、轉速改正及聲速改正。

回聲測深儀按照頻率分為單頻測深儀和雙頻測深儀。雙頻測深儀可發射高、低頻聲脈沖，由于低頻聲脈具有較強的穿透性，可以打到水底硬底層，高頻僅能打到水底沉積物表層。

2 城市河道測繪地形、高程與水位控制要求

2.1地形測量一般規定

地形測量測圖比例尺根據測量類別、測區范圍、任務要求和經濟合理性選用適當比例。地形圖符號應按現行《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》GB/T7929執行。圖根點相對于圖根起算點的點位中誤差，不得大于圖上0.1mm;高程中誤差不得大于測圖基本等高距的1/10。

地形和地貌應現場勾繪。對跨越航道的架空電纜、管道、索道、橋梁等應測定其在大潮潮高潮面或設計最高通航水位以上的凈空高度。地貌應用等高線表示。地形修測應利用原有的鄰近圖根點和冊由坐標的固定地物點設站進行。

2.2高程控制一般規定

城市高程控制測量分為水準測量和三角高程測量。水準測量的等級依次分為二、三、四等，當需布設一等時，應另行設計，經主管部門審批后實施。城市高程控制網布設范圍應與城市平面控制網相適應。

城市地面沉降觀測的精度，可根據需要和年均沉降量的大小、沉降區域的面積、復測周期長短按二等或三、四等水準測量的要求進行。應采取有效措施消除或削弱沉降過程中水準點或沉降點之間的不均勻沉降所產生的影響。

2.3水位控制一般規定

內河兩相鄰水位站或沿海港口潮汐性質相同的兩相鄰水位站，應按實測瞬時最大水位差或潮汐調和常數計算有效控制范圍。當有效控制范圍互相重疊時，水位站有效控制范圍內的瞬時水深應采用該站水位改正;當有效控制范圍互不重疊時，水位站間的瞬時水深應采用分帶內插改正。

水位觀測應采用北京時。沿海港口及感潮河段水深測量時每 10～30min 觀測一次，內河水位觀測根據日水位變幅按規范規定觀測，使用水位遙報儀應符合規范規定。

3 測深技術要求

3.1一般規定

水深測量前應檢查平面控制點，校對基準面與水尺零點或自記水位計零點的關系。水深測量應采用有模擬記錄的單波束或多波束回聲測深儀。在淺水區宜采用測深桿或測深錘。測深宜在風浪較小的情況下進行。

測深定位點點位中誤差，應滿足限差規定：測圖比例>1：5000，限差不大于圖上1.5mm;≤1：5000，限差不大于圖上1.0mm。在不考慮平面位移的情況下。水深測量的深度誤差不應大于：水深H≤20m，限差±0.2m;H>20m，限差±0.01h。

航道基本測量應充分利用已有測量成果，控制網和地形應根據實際變化進行復測、局部補測或修測，并提交完整的控制點成果及地形資料。航道檢查測量或維護性測量可根據實際情況確定測量內容。

3.2測深線布設

主測深線宜垂直于等深線總方向、挖槽軸線或岸線，也可布設成平行線、螺旋線或45°斜線。測深線間距：在沿海地區，圖上10mm;內河重點水域，圖上10～15mm;內河一般水域15～20mm。測深檢查線宜垂直于主測深線，其長度不宜小于主測深線總長度的5%。不同測深組測深的相鄰測段應布設一條重合測深線;同一測深組不同時期測深的相鄰測深段應布設兩條重合測深線。

3.3定位

測深定位點間距應根據項目類型及儀具類型應符合圖上最大間距規定。定位中心應與測深中心一致，其偏差不宜大于圖上0.3mm，超限時應進行歸心改正。GPS定位，在水深測量開始前應在高級點上對差分GPS接收機進行檢驗和比對，比對時間不應少于1h。利用DGPS定位系統測得的WGS-84坐標，應轉換為測圖或施工所用的坐標，并應滿足定位精度要求。

3.4測深

測深前測量船應與水位站及定位觀測站校對時間。水位觀測應在測前 10min開始，測后 10min 結束。

3.5測深儀應定期檢驗

每次測深前、后應在測區對測深儀進行現場比對。檢查手段有聲速儀、水聽儀、檢查板等技術性手段和水文資料計算深度改正數等經驗型手段。測深儀換能器應安裝在距測量船船艏 1/3～1/2 船長處。當使用機動船測深時，應根據需要測定測深儀換能器動吃水改正數。測深儀記錄紙的走紙速度應與測量船的航速相匹配。

4 某河段測量實例

4.1測深線布設

主航道測深線間距100m，總計372條;重點區域內采取加密測量，測深線間距50m，內插37條;在港口處布設一條，向內測深線的間距為50m，至港內第一座橋外側一條共計12條。在平行于航道中心線的方向布設一條檢查線，其長度約37km，用以檢查測量成果準確性。

4.2測量方法

采用SDH-13D回聲測深儀進行測深，采用RTK-DGPS、VRS方法進行平面定位，專用水道測量軟件HYPACKMAX完成水深及定位點數據采集。由于河段碼頭作業區船舶眾多并且兩岸灘地過淺，測量斷面兩端無法一次測足，為此，測量組通過在測量小艇上安裝GPS接收機或采用導標距離法完成定位，在高潮位時進行兩岸淺灘的測量，碼頭前沿水深則用測深錘測量。

4.3驗潮及水位改正

采用人工方式進行驗潮，即在驗潮站采用皮尺人工量取，每十分鐘記錄一次，精確至0.01m。水位改正則按單站改正，改正的區域劃分按照圖幅來確定。

5結語

本文旨在通過分析城市河道測繪工程中測深儀的原理，測深技術的要求以及對測深關鍵誤差的分析，獲得改進城市河道測繪工程工藝、流程的優化方法，從而為科學規劃、合理開發河道建設提供精確技術及數據保障。

參考文獻：

[1] 袁世中.現代測繪GPS技術在疏浚工程中的應用.上海測繪，2004（1）：6～11.

[2] 張正祿.工程測量學.武漢：武漢大學出版社，2002.

（作者身份證號碼：340824199103113838）