測(cè)深儀在城市河道測(cè)繪中的應(yīng)用

丁躍群

摘要：當(dāng)前，城市河道建設(shè)以及河道整治已經(jīng)成為了生態(tài)城市建設(shè)和城市生態(tài)恢復(fù)的一個(gè)重要組成部分。對(duì)城市河道進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)繪，以求產(chǎn)生精確的數(shù)據(jù)與圖紙，能為生態(tài)城市建設(shè)的科學(xué)規(guī)劃和合理開(kāi)發(fā)提供技術(shù)和數(shù)據(jù)方面的保障。

關(guān)鍵詞：測(cè)深儀;城市河道測(cè)繪;應(yīng)用

前言

城市河道建設(shè)與河道整治是生態(tài)城市建設(shè)與城市生態(tài)恢復(fù)的重要組成部分。精確的基礎(chǔ)測(cè)繪為生態(tài)城市建設(shè)的科學(xué)規(guī)劃合理開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)保障。

1 測(cè)深儀回聲測(cè)深原理

回聲測(cè)深是利用聲波在水中的傳播特性測(cè)量水深的技術(shù)。聲波在均勻介質(zhì)中作勻速直線傳播，在不同介面上產(chǎn)生反射，利用這一原理，選擇對(duì)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(fā)射聲信號(hào)，并記錄從聲波發(fā)射到信號(hào)由水地返回返回的時(shí)間間隔，通過(guò)模擬或直接計(jì)算，測(cè)定水體的深度。

回聲測(cè)深儀由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、發(fā)射換能器、顯示設(shè)備和電源部分組成。為了求得正確的水深需要對(duì)回聲測(cè)深儀實(shí)測(cè)的深度數(shù)據(jù)是加改正數(shù)，這種改正是由于回聲測(cè)深儀在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和使用過(guò)程中產(chǎn)生的誤差造成的。改正數(shù)的求取主要使用校對(duì)法和水文資料法，包括吃水改正、轉(zhuǎn)速改正及聲速改正。

回聲測(cè)深儀按照頻率分為單頻測(cè)深儀和雙頻測(cè)深儀。雙頻測(cè)深儀可發(fā)射高、低頻聲脈沖，由于低頻聲脈具有較強(qiáng)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(cè)繪地形、高程與水位控制要求

2.1地形測(cè)量一般規(guī)定

地形測(cè)量測(cè)圖比例尺根據(jù)測(cè)量類別、測(cè)區(qū)范圍、任務(wù)要求和經(jīng)濟(jì)合理性選用適當(dāng)比例。地形圖符號(hào)應(yīng)按現(xiàn)行《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》GB/T7929執(zhí)行。圖根點(diǎn)相對(duì)于圖根起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差，不得大于圖上0.1mm;高程中誤差不得大于測(cè)圖基本等高距的1/10。

地形和地貌應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)勾繪。對(duì)跨越航道的架空電纜、管道、索道、橋梁等應(yīng)測(cè)定其在大潮潮高潮面或設(shè)計(jì)最高通航水位以上的凈空高度。地貌應(yīng)用等高線表示。地形修測(cè)應(yīng)利用原有的鄰近圖根點(diǎn)和冊(cè)由坐標(biāo)的固定地物點(diǎn)設(shè)站進(jìn)行。

2.2高程控制一般規(guī)定

城市高程控制測(cè)量分為水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)依次分為二、三、四等，當(dāng)需布設(shè)一等時(shí)，應(yīng)另行設(shè)計(jì)，經(jīng)主管部門審批后實(shí)施。城市高程控制網(wǎng)布設(shè)范圍應(yīng)與城市平面控制網(wǎng)相適應(yīng)。

城市地面沉降觀測(cè)的精度，可根據(jù)需要和年均沉降量的大小、沉降區(qū)域的面積、復(fù)測(cè)周期長(zhǎng)短按二等或三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行。應(yīng)采取有效措施消除或削弱沉降過(guò)程中水準(zhǔn)點(diǎn)或沉降點(diǎn)之間的不均勻沉降所產(chǎn)生的影響。

2.3水位控制一般規(guī)定

內(nèi)河兩相鄰水位站或沿海港口潮汐性質(zhì)相同的兩相鄰水位站，應(yīng)按實(shí)測(cè)瞬時(shí)最大水位差或潮汐調(diào)和常數(shù)計(jì)算有效控制范圍。當(dāng)有效控制范圍互相重疊時(shí)，水位站有效控制范圍內(nèi)的瞬時(shí)水深應(yīng)采用該站水位改正;當(dāng)有效控制范圍互不重疊時(shí)，水位站間的瞬時(shí)水深應(yīng)采用分帶內(nèi)插改正。

水位觀測(cè)應(yīng)采用北京時(shí)。沿海港口及感潮河段水深測(cè)量時(shí)每 10～30min 觀測(cè)一次，內(nèi)河水位觀測(cè)根據(jù)日水位變幅按規(guī)范規(guī)定觀測(cè)，使用水位遙報(bào)儀應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。

3 測(cè)深技術(shù)要求

3.1一般規(guī)定

水深測(cè)量前應(yīng)檢查平面控制點(diǎn)，校對(duì)基準(zhǔn)面與水尺零點(diǎn)或自記水位計(jì)零點(diǎn)的關(guān)系。水深測(cè)量應(yīng)采用有模擬記錄的單波束或多波束回聲測(cè)深儀。在淺水區(qū)宜采用測(cè)深桿或測(cè)深錘。測(cè)深宜在風(fēng)浪較小的情況下進(jìn)行。

測(cè)深定位點(diǎn)點(diǎn)位中誤差，應(yīng)滿足限差規(guī)定：測(cè)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(cè)量的深度誤差不應(yīng)大于：水深H≤20m，限差±0.2m;H>20m，限差±0.01h。

航道基本測(cè)量應(yīng)充分利用已有測(cè)量成果，控制網(wǎng)和地形應(yīng)根據(jù)實(shí)際變化進(jìn)行復(fù)測(cè)、局部補(bǔ)測(cè)或修測(cè)，并提交完整的控制點(diǎn)成果及地形資料。航道檢查測(cè)量或維護(hù)性測(cè)量可根據(jù)實(shí)際情況確定測(cè)量?jī)?nèi)容。

3.2測(cè)深線布設(shè)

主測(cè)深線宜垂直于等深線總方向、挖槽軸線或岸線，也可布設(shè)成平行線、螺旋線或45°斜線。測(cè)深線間距：在沿海地區(qū)，圖上10mm;內(nèi)河重點(diǎn)水域，圖上10～15mm;內(nèi)河一般水域15～20mm。測(cè)深檢查線宜垂直于主測(cè)深線，其長(zhǎng)度不宜小于主測(cè)深線總長(zhǎng)度的5%。不同測(cè)深組測(cè)深的相鄰測(cè)段應(yīng)布設(shè)一條重合測(cè)深線;同一測(cè)深組不同時(shí)期測(cè)深的相鄰測(cè)深段應(yīng)布設(shè)兩條重合測(cè)深線。

3.3定位

測(cè)深定位點(diǎn)間距應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目類型及儀具類型應(yīng)符合圖上最大間距規(guī)定。定位中心應(yīng)與測(cè)深中心一致，其偏差不宜大于圖上0.3mm，超限時(shí)應(yīng)進(jìn)行歸心改正。GPS定位，在水深測(cè)量開(kāi)始前應(yīng)在高級(jí)點(diǎn)上對(duì)差分GPS接收機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)和比對(duì)，比對(duì)時(shí)間不應(yīng)少于1h。利用DGPS定位系統(tǒng)測(cè)得的WGS-84坐標(biāo)，應(yīng)轉(zhuǎn)換為測(cè)圖或施工所用的坐標(biāo)，并應(yīng)滿足定位精度要求。

3.4測(cè)深

測(cè)深前測(cè)量船應(yīng)與水位站及定位觀測(cè)站校對(duì)時(shí)間。水位觀測(cè)應(yīng)在測(cè)前 10min開(kāi)始，測(cè)后 10min 結(jié)束。

3.5測(cè)深儀應(yīng)定期檢驗(yàn)

每次測(cè)深前、后應(yīng)在測(cè)區(qū)對(duì)測(cè)深儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)。檢查手段有聲速儀、水聽(tīng)儀、檢查板等技術(shù)性手段和水文資料計(jì)算深度改正數(shù)等經(jīng)驗(yàn)型手段。測(cè)深儀換能器應(yīng)安裝在距測(cè)量船船艏 1/3～1/2 船長(zhǎng)處。當(dāng)使用機(jī)動(dòng)船測(cè)深時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要測(cè)定測(cè)深儀換能器動(dòng)吃水改正數(shù)。測(cè)深儀記錄紙的走紙速度應(yīng)與測(cè)量船的航速相匹配。

4 某河段測(cè)量實(shí)例

4.1測(cè)深線布設(shè)

主航道測(cè)深線間距100m，總計(jì)372條;重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)采取加密測(cè)量，測(cè)深線間距50m，內(nèi)插37條;在港口處布設(shè)一條，向內(nèi)測(cè)深線的間距為50m，至港內(nèi)第一座橋外側(cè)一條共計(jì)12條。在平行于航道中心線的方向布設(shè)一條檢查線，其長(zhǎng)度約37km，用以檢查測(cè)量成果準(zhǔn)確性。

4.2測(cè)量方法

采用SDH-13D回聲測(cè)深儀進(jìn)行測(cè)深，采用RTK-DGPS、VRS方法進(jìn)行平面定位，專用水道測(cè)量軟件HYPACKMAX完成水深及定位點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。由于河段碼頭作業(yè)區(qū)船舶眾多并且兩岸灘地過(guò)淺，測(cè)量斷面兩端無(wú)法一次測(cè)足，為此，測(cè)量組通過(guò)在測(cè)量小艇上安裝GPS接收機(jī)或采用導(dǎo)標(biāo)距離法完成定位，在高潮位時(shí)進(jìn)行兩岸淺灘的測(cè)量，碼頭前沿水深則用測(cè)深錘測(cè)量。

4.3驗(yàn)潮及水位改正

采用人工方式進(jìn)行驗(yàn)潮，即在驗(yàn)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(qū)域劃分按照?qǐng)D幅來(lái)確定。

5結(jié)語(yǔ)

本文旨在通過(guò)分析城市河道測(cè)繪工程中測(cè)深儀的原理，測(cè)深技術(shù)的要求以及對(duì)測(cè)深關(guān)鍵誤差的分析，獲得改進(jìn)城市河道測(cè)繪工程工藝、流程的優(yōu)化方法，從而為科學(xué)規(guī)劃、合理開(kāi)發(fā)河道建設(shè)提供精確技術(shù)及數(shù)據(jù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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（作者身份證號(hào)碼：340824199103113838）