水下地形测量系统

水下地形测量系统（精选9篇）

水下地形测量系统 第1篇

大庆水库作为油田的重点水源地, 为大庆油田以及大庆市提供生产和生活用水, 对整个大庆油田和大庆市都有着重要和深刻的意义, 自从建库到现在基本没有进行过系统的水下地形测量工作, 虽然多年以来水库运行比较良好, 但是岁月累计对于水库淤积量、淤积分布规律等资料目前还是比较欠缺的, 尤其是经过了三十多年的运行, 对于水库目前的现状资料更是缺乏, 影响了水库效益的发挥。

1.1工程来源

受大庆油田水务公司 (以下简称甲方) 委托, 辽宁宏图创展测绘勘察有限公司 (以下简称乙方) 对大庆水库进行水下地形测量工作。

1.2测区范围、工作内容及完成工作量

1.2.1测区范围

实测范围为大庆水库库区, 其地理坐标为东经125°03′40″-125°11′53″, 北纬46°45′54″-46°52′17″, 测量后面积为:55.1平方公里。项目区主要为湖泊, 地类主要以湖泊和沼泽, 其次为草地和道路具体测量范围按甲方的指定范围施测。

1.2.2工作内容

对大庆水库开展水下地形测量、水域面积测量、水位库容曲线绘制、测量综合报告编写工作。

1.2.3完成工作量

公司自接到委托后, 于2013年7月8日进驻测区开展测绘工作, 至2013年8月4日完成全部外业工作, 2013年08月14日完成内业编制工作, 2013年9月20日提交全部成图资料给甲方代表人员 (电子版) 。现将本测区所完成的工作量统计如下:工作量统计数据:1、库区面积 (平方公里) , 55.1;2、最大库容 (亿立方米) , 1.605;3、设计最高水位 (米) , 151.1;4、库底最小高程 (米) , 146.67;5、汛限水位 (米) , 150.1;6、历史最高水位 (米) , 150.6 (2003年) ;7、坝顶最小高程 (米) , 151.25。

2技术依据

(1) 《全球定位系统 (GPS) 测量规范》GB/T 18314-2009; (2) 《国家三、四等水准测量规范》GB 12898-2009; (3) 《水利水电工程测量规范》 (规划设计阶段) SL 197-97; (4) 《1:5000地形图图式》GB/T20257.1-2007; (5) 《1:5000地形图要素分类与代码》GB/T 14804-93; (6) 《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T 18316-2001; (7) 本测区的工程任务 (合同) 书。

3坐标系统

(1) 本测区坐标系统为西安80坐标系, 3°带高斯-克吕格投影; (2) 中央子午线:126°00'00"; (3) 高程基准:1956国家高程基准面起算; (4) 比例尺:1:5000。

4平面及高程控制测量

4.1测量设备

本次测量使用GPS仪器3台精度±10mm+1ppm、测深仪1台精度±10mm+1/1000m和水准仪1台精度±0.3mm。

控制网的基线精度式中σ-基线长度中误差 (mm) ;A-固定误差 (mm) ;B-比例误差系数 (mm/km) ;d-平均边长 (km) 。

4.2已知资料情况

测区周围没有找到保存完好的控制点成果, 甲方提供的在大庆水库码头附近的X=5183696.606, Y=431551.441, H=152.595点因为近期大范围的修建也可能已经被破坏了。而且我们测量所采用的是西安80坐标系统, 但所提供的已知点为北京54坐标系统的。为了保证测量结果的准确性, 我们在大庆市内找到了3个国家三角网控制点和2个国家二等水准点, 进行了精度比测。参数引用, 本次项目的7参数是由大庆市国土局提供的, 大庆地区的7参数, 参数结果如下:

Dx平移 (米) :179.9770493704 Dy平移 (米) :97.0495304685

Dz平移 (米) :40.5476583197 Rx旋转 (秒) :-0°0'0.250267〃

Ry旋转 (秒) :0°0'2.464465〃 Rz旋转 (秒) :-0°0'1.726018〃

比例因子-3.1489633824

4.3首级平面控制

本次测量采用基于虚拟基站技术 (VRS) 的大庆CORS系统。

如表1所示, 经检测精度和点位均能满足规范规程要求, 可以作为本测区起始点。

5测量流程及成果计算

5.1陆地点测量

本次陆地面积测量采用卫星连续运行参考站技术 (CORS) , 流动站跟大庆市国土局CORS连接, 然后按照30-50m间距进行取点, 当遇到地形地貌变化时加密测点, 以真实反映出实地形状为原则。陆地点测量分为两个面, 一个为目前水域与陆地连接面, 另外一个为防浪强内侧墙基处。

5.2水域点测量

本次测量时采用GPS RTK (1+1) +声纳测深仪一体化进行自动测量, 保证湖底高程的统一性。根据声纳仪器的设计原理和测量特点, 所测湖底高程为湖底的最表面。测量作业时设置采样间隔为50m一个点进行自动采集, 航线间距设置为70-100m。

5.3内业成果计算

外业采集到的GPS坐标定位和测深数据 (三维坐标) 通过南方CASS软件进行内业处理, 处理时先通过无效数值的剔除, 编辑成成果文件进行展点后与陆地点一起编图处理。

6检查验收及结论

作业中采用中间过程检查和成图实地检查及成果验收检查方式以确保工程质量满足合同和规范规程要求。中间过程检查是对控制及地形测量的实地检查。过程检查中作业员的实际操作均符合规范、规程及技术设计书的细则规定。对编绘后的地形图按1:5000比例尺输出后, 到实地进行了巡视检查, 表示不完善处进行了补调、补测。

7库区淤积分析

大庆水库作为一个内陆湖, 其水下地形基本是比较平整的, 这也符合内陆湖的基本特征, 水库水位在148.5米时 (死水位) 水域面积也可以达到42.91平方公里, 可见整个水库的底面是比较平整的, 但是从等深线的分布情况来看, 整个水库的北部和南部淤积是比较严重的, 北部芦苇区附近更为严重些, 这主要是由于北部芦苇区有入水口, 流入水库的水中夹杂了很多泥沙, 经过多年的沉积就形成了现在这种状况。南部的淤积主要是由于芦苇覆盖引起的, 水下芦苇根的生长和水上面芦苇叶的腐烂沉积形成的淤积。按照目前情况看是不需要做清淤处理的。

8结束语

我们可以看出经过这么多年的变化, 大庆水库的很多数据都在发生着变化, 因为距离上次测量的时间已经比较久远, 所以很难分析出近期水库的变化情况, 建议甲方增加这方面的投入, 争取做到每5年勘测一次, 这样我们更容易从中找到变化的规律, 为以后让水库更好的服务大庆油田和大庆人民提供更可靠的技术依据。

摘要：文章简要介绍了大庆水库利用GPS全球定位系统和水下测量设备, 进行陆地点测量、水域点测量、水域面积计算、水库地形图绘制。提供淤泥分析将给水库管理、防洪调度等提供实用的技术依据。

水下地形测量技术分析论文 第2篇

摘要：由于城市防洪、河道整治、港口建设、海底探矿等工作的开展均要依据具体的水下地形测量数据进行，所以，提升水下地形测量的准确性和可操作性至关重要。在此背景下，在具体分析现阶段应用较为广泛的多种水下地形测量技术的基础上，结合具体项目，对其实际应用过程进行了论述，以期为水下地形测量技术的应用提供参考。

关键词：水下地形测量技术;GPS;光学定位;测深杆

水下地形测量即在对水下地质地貌进行测量的基础上，用图形和数据进行水下地形还原和描述的过程。在过去较长的一段时间内，我国水下地形测量只能通过测深锤和测深杆实现，难以保证测量的精准性，无法结合测量数据绘制地形图、断面图，严重抑制了水下工程的开展，所以，在相关技术发展的过程中，对水下地形测量技术进行优化具有重要的现实意义。

水下地形测量系统 第3篇

GPS-RTK；测深仪；水下地形测量

1.引言

GPS技术的出现，带来了测量方法的革新，在大地控制测量、精密工程测量及变形监测等应用中形成了具有很大优势的实用化方案。尤其是GPS-RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度，为工程放样、地形测图、地籍及房地产测量、水下地形测量等带来了新的作业方法，极大地提高了野外作业效率，是GPS应用的里程碑。特别是利用RTK与测深技术，组成GPS-RTK和测深仪联合作业系统进行水下地形测量，在实际海洋勘察中取得了显著的效果。

2.信标机的基本原理

信标机是可以自动选择信标台的双通道接收机，集无线电信标接受和载波相位接受与一体，定位无需投资基准站设备，即可实现导航与测量，并不受地域限制提供亚米级差分定位精度，但其有自身的不足，不可以实时测定其位置的高程，其高程采用验潮的方法来修正和确定，在实际应用中，验潮的时间间隔长短与数据误差成正比。验潮的误差源主要有三个方面：目测的误差；测量船在风浪作用下的升降位置⊿h不均匀造成的高程误差；潮位改正，为了正确的表示海底地形，需要将瞬时海面测得的深度，计算至平均海面、深度基准面起算的深度，这一归算过程称为潮汐改正。在验潮站的作用范围内，瞬时水面的潮汐可通过诸验潮站的潮位观测值内插获得，即潮汐内插。回归法内插潮汐实质上是将潮汐的瞬间变化看作时间的多项式函数T（t），利用N个观测间隔⊿t的潮位观测值内插出N⊿t时段的潮汐变化曲线，该曲线即反映了该时段潮汐变化的特征。其解决办法为：多人多次进行观测，取平均值，测量的船的前行速度在一定范围之内并保持匀速，方可减小系统误差和偶然误差。因信标仪的定位精度不高、验潮的精度差和比较烦琐而显得不足。GPS-RTK技术出现后取代了信标机位置。

3.RTK技术的基本原理

GPS技术始于20世纪90年代初，先是静态GPS定位，21世纪初发展出动态GPS定位，即GPS-RTK系统。该系统是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。其系统主要由基准站、流动站和数据传输系统三大部分组成。在RTK工作过程中，选择已知控制点或支点作为参考点，并在其上架设RTK基准站，连续实时接收全球定位系统（GPS）卫星信号。在RTK流动站，要先进行设备初始化，待完成整周模糊度的搜素求解获得窄带固定解后，再进行RTK作业。工作中，RTK基准站将测站点坐标、载波相位观测值、伪距观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态等信息通过数据链将其发送给流动站接收机，流动站接收机通过电台（数据链）接受来自基准站的数据，同时还要采集GPS卫星载波相位信号数据，通过系统内差分处理，采用卡尔曼滤波技术，在运动中初始化求出整周模糊度，流动站点位坐标与基准站间的坐标差（⊿x，⊿y，⊿z）等信息，由此可获得流动站点在基准站坐标系统下的坐标值。最好通过坐标转换和参数转换等计算，得到流动站站点在所需坐标系统下的三维坐标（X，Y，Z），精度可达厘米级。

4.测深仪技术及水下地形测量的原理

测深仪技术多采用回声测深原理，即采用声波在不同介质中的传播的速率不同，并且在两种不同介质界面出会产生反射的原理。由测深仪换能器发射的电磁波，在海水中传播，遇到海底介质时，由于介质发生了改变，必然会引起电磁波反射，经海底表面反射的电磁波，再有换能器接受，通过计算换能器连续两次发射、接受电磁波的时间差，经过相应的数学模型计算，就可获得电测波在水中传播的距离，从而获得相应的水深值h深。測深仪换能器向水底发射的脉冲信号是垂直于换能器平面的，因此换能器只有处于水平位置才能精确的测定换能器到水底的真实水深值，在简化模式下，水深值的计算可采用如下计算公式：

h深=c⊿t/2式中，c为声波在水中的传播速率。

水下地形测量包括两部分:定位和水深测量。传统海洋测量多采用信标机+测深仪模式，该模式的原理是用信标机定位、测深仪测水下深度、用潮水校正高程。目前采用GPS-RTK差分定位、而水深测量采用的是回声测深仪的方法。这样就可以确定水底点的高程：

=深+） （1）

式中，为水底点高程，为水面高程，为测量水深，为换能器的静吃水。

在观测条件比较好的情况下，考虑RTK具备比较高的高程确定精度，同时严格考虑船姿的影响，无验潮模式下的水底点高程可通过下式确定：

= （2）

式中，为GPS相位中心的高程（通过RTK直接确定），为GPS接收机天线相位中心距换能器面的垂距，为姿态引起的深度改正。

5.水深测量的基本作业步骤

水深测量的作业系统主要由GPS接收机、数字化测深仪、数据通信链和便携式计算机及相关软件等组成。测量作业分三步来进行，即测前的准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理形成成果输出。

A.测前的准备

a.求转换参数

①将GPS基准站架设在已知点A上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、发射间隔及最大卫星使用数，关闭转换参数和7参数，输入基准站坐标(该点的单点84坐标)后设置为基准站。

②将GPS移动站架设在已知点B上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、接收间隔，关闭转换参数和7参数后，求得该点的固定解(84坐标)。

③通过A、B两点的84坐标及当地坐标，求得转换参数。

b.建立任务

设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。

c.作计划线

如果已经有了测量断面就不需要重新布设，但可以根据需要进行加密。

B.外业的数据采集

架设基准站在求转换参数时架设的基准点上，且坐标不变。将GPS接收机、数字化测深仪和便携机等连接好后，打开电源。设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟校正后，就可以进行测量工作了。

C.数据的后处理

数据后处理是指利用相应配套的数据处理软件对测量数据进行后期处理，形成所需要的测量成果——水深图及其统计分析报告等，所有测量成果可以通过打印机或绘图机输出。

6.影响水深测量精度的几种因素及相应对策

在实际使用无验潮方式进行水深测量时，测量结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、RTK与测深仪采集数据同步时差及RTK高程的可靠性等因素造成的误差的影响。

A.船体摇摆姿态的修正

船的姿态可用电磁式姿态仪进行修正，修正包括位置的修正和高程的修正。姿态仪可输出船的航向、横摆、纵摆等参数，通过专用的测量软件接入进行修正。在实际作业中高速行驶的船体左右摇摆较轻微。

B.RTK定位数据与测深数据不同步造成的误差

GPS定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度，现在大多数RTK方式下GPS输出率都可以高达20HZ，而测深仪的输出速度各种品牌差别很大，数据输出的延迟也各不相同。因此，定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。对于这项误差可以在延迟校正中加以修正，修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到，也可以采用以往的经验数据。

C.吃水改正

吃水改正包括静态吃水和动态吃水。根据换能器相对船体的位置，换能器可按照几何关系求解。动态吃水就是要确定作业船在静态吃水的基础上因航行造成的船体吃水的变化。这种变化有时也称作航行下沉量，它受船只负载、船型、航速、航向和海况等诸多因素的综合影响。通常采用霍密尔公式计算船只动态吃水。

该公式较好的反映了船体航行下沉量（△D）與航速（v）、航道水深（D）的关系。其中K系数是由实测资料推算，按照船舶长（L）与宽（h）之比值为引数查取。

D.RTK高程可靠性的问题

RTK高程用于测量水深，其可信度问题是倍受关注的问题。在作业之前可以把使用RTK测量的水位与人工观测的水位进行比较，判断其可靠性，实践证明RTK高程是可靠的。为了确保作业无误，可从采集的数据中提取高程信息绘制水位曲线(由专用软件自动完成)。根据曲线的圆滑程度来分析RTK高程有没有产生个别跳点，然后使用圆滑修正的方法来改善个别错误的点。

7.作业时应该注意的若干问题

A.有关基准站的问题

a.因为RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值，相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机。所以:

电台天线要尽量高。如果距离较远，则要使用高增益天线，否则将影响到作业距离；电源电量要充足，否则也将影响到作业距离。

b.设站时要限制最大卫星使用数，一般为8颗。如果太多，则影响作业距离，太少，则影响RTK初始化。

c.如果不是使用7参数，则在设置基准站时要使Transform To WGS84 (转换到WGS84坐标系)处于off(关闭)状态。

d.如果使用7参数，则△X、△Y、△Z都小于€?00较好，否则重求。

e.在求转换参数前，要使参数转换和7参数关闭。

f.在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。基准站和移动站必须保持四颗以上相同卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。所以有时偶尔RTK没有固定解也是很正常的。

B.有关流动站的问题

a.解的模式要使用RTK Extrap (外推)模式。

b.数据链接收间隔要与基准站设置的发射间隔一致，都要为1。

c.如果使用海洋测量软件导航、定位，则:记录限制要为RTK固定解；高程改正要在天线高里去改正。

d.差分天线要尽可能的高。

C.关求转换参数的问题

已知两点在测程及测区内要尽量远。同时，这两点不能在同一条经线或同一条纬线上。

8.结束语

利用RTK技术进行水下地形测量，在大面积开阔地区具有巨大的优势，使得水下地形测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济，可以全天候实施测量工作，同时也提高了测量精度。但在障碍物遮挡严重的地区如部分陡峭峡谷区域可能因RTK信号问题不能完全取代传统测量方法，必须结合交会法或极坐标法才能取得理想的效果。2006年我公司在湛江港区域率先采用RTK-测深仪模式进行水下地形测量作业，效果显著。随着RTK技术的不断发展，其应用前景将更加广阔。

[1]徐绍铨.GPS测量原理及应用[M]武汉:武汉测绘科技大学出版社.1998

[2]全球定位系统(GPS)测量规范[S]北京：测绘出版社.1992

[3]梁开龙.水下地形测量[M北京：测绘出版社.1995

水下地形测量技术方案的探讨 第4篇

1 水下地形测量技术分析

1.1 无线电定位测量技术

无线电定位技术多运用于海洋的测量定位中, 将岸台作为无线电定位的基础, 来进行测距差定位与测距定位的划分工作, 其中测距定位系统具有明显的高精确度特点, 但是由于其作用距离过短, 且用于信号接收的接收船数量有限, 使其只能用于近程的定位工作中。而测距差定位又被称作双曲线定位, 其具有明显的作用距离大和接收船台数量不限的优势, 但是其自身的定位精确度很难提高, 且始终无法克服测量数据的多值性特征[1]。

1.2 光学定位测量技术

光学定位技术往往只能运用于视线距离能够涉及的范围内, 运用光学定位需要使用各种各样的光学仪器, 如测距仪、经纬仪和六分仪等, 并通常采取后方交会法与前方交会法的测量方法, 来进行水下地形的定位与勘测工作。光学定位测量法是一种便于操作且经济性能较高的定位方法, 但是由于其在进行后方交会时通常需要在陆地上设置三个以上的测量标志, 且作用距离相对较短, 使得定位的精确度不高, 测量读数困难。

1.3 深度测量定位技术

在回声探测仪出现之前, 我们只能使用探测锤和探测杆来进行水深的测量活动, 而回声探测仪的发明出现, 使得水下地形的测量工作开始运用水声换能器来进行垂直声波发射, 并通过对水底回波的有效接收, 来进一步确定被测点中水的深度。

1.4 卫星定位测量技术

现阶段, 卫星定位测量系统主要包括控制部分、空间部分和用户部分这三个方面。其中控制部分主要由主控站、监控站和注入站组成, 主控站主要对监控站所传输过来的数据进行有效计算, 来确定卫星的轨道参数, 而注入站则主要用于纠正卫星的轨道信息, 并对其发布控制命令, 卫星定位测量的精确度较高具有明显的可靠性[2]。

3 水下地形测量技术方案探讨

3.1 水下地形测量技术的测量设备选择

(1) 水下地形测量中测深仪的选择:传统的测深仪器与工具主要包括测深锤、测深杆和回声探测仪等, 而现阶段这些设备通常被当作辅助工具来进行选用。现阶段的水深测量工作都是通过回声探测仪来完成的, 测深仪的机型主要分为双频测深仪和单频测深仪两种, 其中单频测深仪能够满足普通的深度测量需要, 但一旦碰到需要进行土方计算的测量就显得比较困难, 所以通常需要两个测深仪的配合使用才能更好的进行水深的测量工作。

(2) 水下地形测量中GPS的选择:在水下地形的测量设备中, GPS主要用于完成水上的导航与定位工作, 这就要求我们必须依照测图比例尺来进行GPS的机型选择工作, 同时要对测距精度和定位精度等进行充分考虑, 结合实际选用的应用系统和探测仪, 来进一步提高所采用的技术线路的可操作性。

(3) 水下地形测量中测深船的选择:在波浪等的影响下, 使得测深船容易形成前后与上下波动, 导致架设在船体上的GPS天线也会受到一定的波动影响, 从而进一步影响到垂直方向的测量结果。专业的测量船对于各个方位的波动情况都能够进行准确的仪器测定, 如果测深船体积过大, 虽然能够确保船体的稳定性, 却影响到其灵活性, 不能有效的进行浅水区的水深测量工作, 因此, 测量人员必须依据作业环境的实际情况, 来对测深船进行有针对性的船型选择[3]。

3.2 水下地形测量技术的测量线路选择

所有的测量工作都需要在技术确定之前, 充分的结合客户需要以及测区的实际特点来进行测量线路的合理规划, 进行水下地形的测量工作也不例外。在对大型的河道进行水下地形的测量工作时, 受到水域面积与水域特征的影响, 提高了测量工作的难度, 加大了测量工程的安全隐患, 这就需要测量人员对测量点进行充分的调查了解, 来确定出一条更加合理的测量路线, 从而保障测量工作能够顺利开展。

3.3 水下地形测量技术的测量软件选择

现阶段, 一般的水下地形测量仪器都有与之配套的后处理软件系统, 而依据测量仪的探头数量, 我们又可以把测量系统划分为单波束测探系统和多波束测探系统这两种主要形式。多波束测量具有明显的测探速度更快, 测探点更多, 且测探覆盖范围更广泛等特点, 有效的运用了旋转定向技术, 提高了系统的测量效率与测量精度, 降低了数据的处理时间, 能够更好的保证测量的成图质量。

3.4 水下地形测量技术的测量方式选择

我们常见的水下地形测量方式主要是踏勘测区, 即运用先前掌握的数据资料来进行控制点的布设, 在进行控制测量的计算之后, 有效的利用全站仪岸上的观测, 将测深数据整合成一份完整的操作报告, 最后将数据输出到编辑软件中进行合理的修改, 从而得到一副符合1:10000国际分幅的水下地形图。

4 结语

水下地形测量是我国测绘科学技术中的一个重要组成部分, 是进行河流与湖泊以及海道测量的主要内容。为了更好的实现水下地形的测量工作, 就必须要选择恰当的测量仪器, 不仅要充分考虑仪器的精确度, 也要对其他的测量方面进行充分的兼顾, 帮助测量人员与技术管理人员能够有效的把握测量技术的发展趋势, 来对其进行更加科学的管理与决策, 不断推动新技术在我国的水运工程建设中的有效应用。

摘要：随着我国计算机技术的不断创新与通讯技术的迅速发展, 我国的水下地形测量技术也取得了进一步的完善。通常情况下, 我们所说的水下地形测量技术指的是, 由工程测量人员运用相关的测量仪器来对水底点的三维坐标进行合理划定, 并对水下的地形进行有效的勘测与定位。本文主要通过对水下地形测量技术进行有效分析, 来进一步对水下地形测量的技术方案进行深入探讨。

关键词：水下地形测量,技术方案,探讨

参考文献

[1]张志会.核电厂工程海域水下地形测量技术[J].中华民居, 2011 (11) :455-456.

[2]于晓亮, 胡慧峰.水下地形测量技术[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (32) .

水下地形测量系统 第5篇

江西省水文局

二O一一年元月

鄱阳湖基础地理测量(北纬29度以北)1:10000水下地形测量专业技术总结

编写单位：江西省水文局

编 写 人：李凯建

2011 年 1 月

审 核 人：王贞荣

年

月

批 准 人：李国文

****年**月**日

日 日目录

1测区概况...................................................................................................................................................................1 2测量的范围及内容..........................................................................................................................................2 3 已有资料情况.....................................................................................................................................................2 4主要技术依据和技术要求.......................................................................................................................3 4.1 主要技术依据..................................................................................3 4.2 主要技术要求..................................................................................3 5 成果技术指标和规格..................................................................................................................................4 6 地形测量设计方案........................................................................................................................................5 6.1 软、硬件环境及要求......................................................................5 6.2 水下地形测量要求.........................................................................5 6.3 图边测绘、接边...............................................错误！未定义书签。6.4 水下植被调查..................................................错误！未定义书签。6.5质量控制..........................................................错误！未定义书签。6.6质量保证措施...................................................错误！未定义书签。6.7 技术措施..........................................................错误！未定义书签。6.8上交资料和归档成果及资料内容和要求..........................................9 鄱阳湖基础地理测量(北纬29度以北)1:10000水下地形测量专业技术总结

1概况

鄱阳湖是我国第一大淡水湖泊，是我国重要的商品粮棉油基地之一，位于江西省北部，长江中下游南岸，古称彭湖。鄱阳湖汇集赣江、抚河、信江、饶河、修河等五大河流，形成完整的鄱阳湖水系，流域面积为16.22万km2。

鄱阳湖南北长173km左右，东西最宽处约74km。鄱阳湖东北部为丘陵，其余为滨湖平原和低丘岗地。入江水道最窄处在屏峰卡口仅约2.8km，湖岸线长约1200km。湖盆区以松门山为界，分为南北两部分，南部宽广为湖区，北部狭长为湖水入长江水道区。鄱阳湖是一个吞吐型、季节性的无控制的通江大湖，高水湖相，低水河相，洪枯水的湖泊面积及湖体容积相差达几十倍之多，具有“高水是湖，低水似河”、“洪水一片，枯水一线”的独特形态，是长江洪水重要调蓄场所。

保护鄱阳湖自然生态环境，“永远保持鄱阳湖一湖清水”，引领经济社会又好又快发展，江西省委、省政府于2008年提出了建立“鄱阳湖生态经济区”的战略部署。2009年12月，国务院正式批复《鄱阳湖生态经济区规划》，这标志着鄱阳湖生态经济区建设上升为国家战略。由于鄱阳湖区现有的基础资料缺乏，不能准确定量反映鄱阳湖现状情况，制约了鄱阳湖生态经济区建设进程。

5月26日省委书记苏荣视察鄱阳湖的指示精神，调动一切资源、利用一切技术，开展一次全面的鄱阳湖实地测绘，获取适地适时的资料，进行定性和定量分析，为研究鄱阳湖、利用鄱阳湖、保护鄱阳湖提供科学的基础性资料，服务于鄱阳湖生态经济区建设，推进鄱阳湖水利枢纽工程建设。

7月22日省鄱建办组织召开了鄱阳湖基础地理测量启动暨技术培训会，标志着鄱阳湖基础地理测量正式拉开序幕。

2测量范围内容及完成任务情况

1、测量范围

根据鄱阳湖基础地理测量联合工作组的统一安排,我局将承担完成鄱阳湖测区北纬29度以北(黄海高程10米以下)的通江水体及康山、军山湖、珠湖三个内湖的1:10000水下地形测量，面积约600平方公里。

2、完成任务情况

完成鄱阳湖测区北纬29度以北(黄海高程10米以下、部分10米以上)的通江水体1:10000水下地形测量面积平方公里；康山、军山湖、珠湖三个内湖的1:10000水下地形测量面积平方公里。已有资料情况

（1）平面控制点：省测绘局GPSC级网以上成果和江西省水利规划设计院GPSD级网成果以及原有成果，可利用的已知点78个。

（2）高程控制点：省测绘局GPSC级网以上成果和江西省水利规划 设计院GPSD级网成果以及原有成果，可利用的已知点80个，可利用的三、四等水准点约26个。

（3）地形图资料：江西省测绘局九十年代完成的1：1万、1：5万航测图，作为本项目工作图使用。

4主要技术依据和技术要求

1、主要技术依据

鄱阳湖基础地理测量联合项目组编制的《鄱阳湖基础地理测量技术方案》，经江西省水利厅（赣水办字【2010】77号文件）批准实施，执行如下技术规范：

（1）《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段）》 SL197-97（2）《国家基本比例尺地形图分幅和编号》 GB/T13989-1992（3）《1:5000 1:10000地形图图式（06年）》 GB20257.2-200（4）《数字测绘成果质量要求》 GB/T 17941-2008（5）《测绘成果质量检查与验收》 GB/T 24356-2009（6）《测绘技术设计规定》 CH1004-2005(7)《测绘技术总结编写规定》 CH1001-2005(8)《全球定位系统实时动态测量（RTK）测量规范》 CH/T2009-2010(9)《江西省水文局鄱阳湖基础地理测量作业细则》

2、主要技术要求

（1）基本等高距：采用1985国家高程基准，基本等高距1m，8～ 15m湖区加注0.5m间曲线。图幅等高线高程中误差应不大于±1/3h，水下地形等高线高程中误差可放宽一倍。

（2）地形图上地物点对邻近图根点的平面位置中误差应不大于图上±0.5mm。水下地形点的平面位置测定中误差可放宽一倍；隐蔽困难地区地物点平面位置中误差可放宽半倍。

（3）高程注记点对邻近图根高程控制点的高程中误差不应大于±1/4h。

（4）高程注记点应选在明显地物点和地形特征点（平地可按均匀分布）上，其密度应视图上负载量的大小而定，在图上每100cm2内，平地、丘陵地测注10～20个；山地、高山地测注8～15个。成果技术指标和规格

（1）采用的坐标系统：2000国家大地坐标系；高斯正形投影3度带（中央子午线117°）；

（2）采用的高程基准：1985国家高程基准；

（3）图幅划分按《国家基本比例尺地形图分幅和编号》要求；（4）本项目地形采用全野外采集，数字地形图数据为MAPGIS、DXF格式,提供信息中心的数据为SHP格式 ；各类图件按A1规格绘制；各种文字报告、资料用A4纸张装订成册，作正式成果资料上交。

外业测量

1、仪器设备使用情况

本次测量利用江西CORS网，采用了8套中海达V8GNSSRTK和6套南方S82T RTK进行野外地形点数据采集，水下地形测量采用南方S82T RTK流动站+南方SDH28型测深仪或中海达V8GPSRTK+中海达HD-360型(HD-27T型)测深仪方式进行，CORS网信号未覆盖地方布设基准站。

本次测量所采用的仪器都经过有关部门检定并出具了仪器检定书。本次测量采用南方数字测图软件cass9.0、MAPGIS、水下测量采用测深设备随机处理软件。

2、碎部点采集

本次测量所采用的仪器都经过法定计量部门的检定并出具有仪器检定证书。

(1)测区坐标系统转换参数的获取

利用水利规划设计院提供的2000坐标以及84坐标数据用有关软件或者RTK手簿进行转换参数求解，就近选取分布均匀且能够控制整个测区的不少于3个点的高等级起算点，分区求解转换参数，经校核已知点满足精度要求后再进行碎部点的采集。(2)岸上高程点采集

野外岸上的沙洲、草滩等实测，利用江西CORS网,先求解转换参数后采用动态GPSRTK进行碎部点的平面及高程采集。(3)水下地形测量

本次测量的水下地形测量采用江西CORS网，测量设备采用了6套南方S82T RTK流动站+南方SDH28型测深仪和5套中海达V8RTK流动站+中海达HD-360型(HD-27T型)测深仪方式进行，CORS网信号未覆盖地方仍采用基准站布设。具体操作方法是：

① 水下地形测量基本上在无风的天气进行，采用断面法施测，先在测深仪随机导航软件下，预先按技术要求做好断面计划线，计划线根据河段或湖面情况布置成与水流方向大致成垂直的方向，断面间距为150m左右。

② 将GPS RTK仪器安装在测深仪探头上，船上GPS RTK仪器应与测深仪平面位置一致，并保证测深仪垂直于水面。

精密量测测深仪探头到GPS几何中心的垂直高，作为GPS RTK天线高，将测深仪吃水水深定位0，直接可采用下式求出水底高程：

h实际水面=hGPS 几何中心-DGPS 天线到测深仪探头

h水底点高程=h实际水面-h测深

③ 水下地形点的采集密度以能显示出水下地形特征为原则。水下地形点点距为图上1～3cm，实际距离为100～300米。水下地形变化复杂区域测深仪采集点距适当缩短以反映地形特征，满足水下地形等高线的勾绘。对于部分反映水下特征的地形，在枯水季节进行了补测。

对于沼泽地或船不能到达的浅水区域采取测量人员穿下水裤涉水测量。④水下地形测量沿作业边界往外扩测100米，以满足接图需要。(4)外业测量的质量控制

①利用测区外围已知点进行坐标系统参数的求解后，校测已知点再进行外业数据的采集，每天开始和结束时都要校正。

②尽可能避开大风天气进行水下地形测量，由于2010年鄱阳湖滞水时间长，导致水下水生植物全部浸死，故没有水草对本次水下测量的影响。水域测量时，水深在3米以内时，采用测深杆实测水深，在水深大于3米时，采用测绳实测水深，以检核测深仪测量成果精度，检测点数在3%左右。

③每天外业结束后及时将采集数据导出并进行合理性检查如有疑问或问题及时处理或重测。

④项目质检组随机抽查已测区域进行外业检查。

⑤项目外业结束后，项目质检组组织技术人员对所测范围进行了外业抽查，抽查外业面积约总测绘面积的30%,检查结果表明精度达到技术设计要求。内业成图

1、内业整理

（1）将各作业组采集的数据备份并进行内业成图，在南方cass9.0成图软件下直接生成等高线或等深线，绘制后的等高线应光滑，符合自然变化规律，为了便于建库，后期线划图采用Mapgis进行成图。

（2）为了便于各内业组开展工作，按图幅分块进行内业的整理，并严格进行图幅的接边，同时，由于本次测量由三家单位协作完成，在做好 本单位接边的同时做好与相邻协作单位的图幅接边工作。

（3）图幅接边的最大误差不得大于地物、地貌允许中误差的22倍。如相邻图幅的基本等高距不同，则等高线接边的最大误差不得超过较大一种基本等高距允许中误差的22倍，其误差可平均配赋，并可注意现状地物的拼接，不得改变其真实形状，地貌的拼接不得产生变形。

（4）利用地形图在Arcgis软件支持下生成DEM。（5）利用地形图转换成shp格式提供给信息中心建库。

2、内业成图的质量控制

（1）我局项目质检人员全程检查内业成图存在的问题，如点、线矛盾，等高线不合理，内业处理不了的要求到外业实地落实（如松门山附近湖与山相联处）。

（2）整个内业成图过程中，打印了6整套图纸进行图面的合理性、图廓检查，并聘请了省内从事测绘质检工作的老专家现场检查指导，发现问题及时纠正，尽可能把问题降低到最小。

（3）整个内业成图过程中，提交了三次中间成果给项目监理单位，监理单位工作仔细认真，从外业到内业检查对成果提出了许多修改意见，使我局的测绘成果逐步趋于完善。

（4）由于本次测量内业成图三家所采用的成图软件不同，省测绘一院采用的是GV、省水利规划院采用的是CAD，我局采用的是Mapgis。因此在线划图（DLG）的表述中存在一些差异。所有内外业检查报告见附件。8 植被调查

本次鄱阳湖基础地理测量包括鄱阳湖湖区的植被调查，由南昌大学具体负责，我局负责所承担测量范围内的植被边界的测量，南昌大学植被调查人员现场指界确定植被边界，我局技术人员采用GPSRTK实地采集坐标，将实测数据交南昌大学，由南昌大学根据实测数据和采样点植物种类，绘制植被图。

9上交资料和归档成果及资料内容和要求

水下地形测量系统 第6篇

水库地点位于长江口南北港分流口下方,总面积约70 km2,年均径流总量为4 896亿m3。水库的建成,可形成有效库容5.53亿m3,日原水供应规模达950万m3,受益人口超过1 000万人。工程预计2010年实现向市区供水,2012年全部完工。

水库原水工程系统主要由水库及取输水泵站工程、过江管道工程和陆域输水系统以及输水泵站等工程组成。水库环库大堤包括新建堤线和原海塘加高加固堤线,其中新建堤线可划分为南堤、西堤、北堤和东堤,总长度约33.1 km,原海塘加高加固堤线总长度约16.3 km。

为满足工程可行性研究阶段的需要,对库区进行1∶5 000水下地形图测量。经论证,确定采用GPS RTK技术进行水下地形测量。用此项技术可以减少实际作业人数,提高工作成效。

2GPS RTK原理

GPS(Global Positioning System)全球定位系统定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知点的起算数据,采用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置。常规的GPS测量方法,如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得高精度的测量结果,而RTK(Real-Time Kinematic)是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分技术,它的出现是GPS定位技术上的又一项重大突破,它使GPS技术向更深、更新、更广泛的方向发展。这一高新技术已在工程测量、地籍测量和大面积测图等领域得到广泛应用,极大地推进了测量行业技术的革新。

在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值、测站信息以及差分改正数等传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时几秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。

3GPS RTK仪器介绍

本次作业所使用的仪器为集GPS接收机、天线于一体的美国Trimble 5800测量系统。它是先进的24通道双频GPS和WAAS/EGNOS接收机,内有增强实时动态测量的eRTK技术完全集成的内置无线电调制解调器。实时定位精度为:平面10 mm+1 ppm,高程20 mm+2 ppm。初始化时间小于30 s。单个基准站作业半径可达20 km～30 km。

4作业准备

4.1 测区D级GPS控制网的建立

库区海塘上布设加密GPS平面控制网,控制网控制范围尽量覆盖整个测区,按D级GPS要求进行施测,结合已有的此区域控制网资料,根据GPS网形要求和工程要求,共选取了17个点与已知平面点G3355,G3354,G3357组网。采用静态双频GPS进行观测。

经过数据处理和基线解算,D级GPS网的最弱点点位中误差、最弱边相对中误差、边长相对中误差等各项精度指标均远高于规范规定。对所有GPS点均按照水准测量规范进行四等水准测量。

本次GPS网平差后点位精度见表1。

4.2 坐标转换

平面坐标转换是将GPS测量结果转换为测区地方坐标,一般采用二维相似转换算法,GPS测得的纬度和经度转换到地方地图投影平面,然后再用转换参数(尺度比、旋转角和平移量)将其转换为地方坐标。

GPS测量技术得到的是WGS84坐标系的坐标。为满足本工程的使用需要,就要建立WGS84坐标到地方坐标系、WGS84大地高到地方高程的转换参数。用控制点联测法求解坐标转换参数适用于当测区已有地方假定坐标系。在此次作业过程中我们联测了测区的GPS控制点GQ1,GQ6,GQ19,GQ22,GQ26,GQ30,获得精度较高的转换参数。

4.3 确定基准站位置

比较分析各控制点的地理位置,从中选取地势较高、无遮挡的控制点作为基准站的架设点,并且这些点必须远离大功率无线电发射台、变电站、高压输电线等无线电干扰源,以避免其周围磁场对GPS信号的干扰影响,并且还要考虑控制基线的长度。综合以上因素我们选择 GQ6,GQ19,GQ22点为水下地形测量时的基准站。

GPS RTK测量坐标转换参数拟合及基准站点位示意图见图1。

5水下地形测量实施

采用两台Trimble RTK GPS流动站及一台Trimble RTK GPS基准站进行水上平面定位和水面高程测定,水深测量采用两台中海达测深仪进行,导航软件采用“Haida海洋测量软件28”。导航软件自动同步定位、导航和采集水深。

为了消除计算机和GPS时钟误差,导航软件的定位、导航和采集水深的时间统一为GPS的时钟时间。流动站天线到水面高和天线偏差每天作业前均用小钢尺精确量取,并设定到导航软件(在测深仪计算机中)和RTK手簿中,同时岸上用全站仪测定水面高程,与导航软件测定的水面高和RTK测定的水面高进行比对,再用测尺测定水深,与测深仪测定的水深进行比对,所有比对结果一致后才开始作业。水下数据采集为每秒一组,然后内业进行数据筛选。

为了保证水面高程测定的精度和可靠性,每天水下测量的同时在岸边进行全站仪直接验潮,在水下作业开始前10 min进行测定,时间间隔10 min,一直持续到水下作业结束后10 min。水下地形测量按断面法进行布线,断面间距100 m,断面与堤线连线垂直。

计划测线覆盖整个测区。水下地形测量除按计划测线进行测量外,还在测区测量了约75 km的重合或相交测线进行水下高程比对,经检核重合区域的高程较差不大于±10 cm。水下地形测量数据采集的数据转换采用“Haida海洋测量软件28”转换成“南方CASS成图系统”软件的数据格式,与陆地地形合并,进行数字化成图。

6影响RTK精度的因素分析及对策

在实际作业过程中,我们发现影响RTK精度的主要因素如下:

1)基准站坐标精度。由RTK的工作原理可知,如果基准站的坐标精度较低,流动站得到的三维坐标都带有系统偏差,因此基准站坐标具有较高精度非常重要。

2)坐标转换参数精度。

3)作业环境。基准站的选择要合适。要尽量远离大功率的无线电发射台,如高压线、变电站、飞机场等。

4)人员因素。测量员作业不熟悉,在作业时,如果屏幕显示不是RTK固定就记录数据,会使测量点的精度很低,甚至出现粗错;如果接收机天线未保持垂直,测设的成果就不可取,人为地降低了测设点坐标精度;如果电瓶电量不足,也会降低流动站测设坐标精度和可靠性。

为提高GPS RTK测设精度,需要采取必要的措施。

基准站尽量选取在较高的位置,要适当提高基准站发射天线的高度。尽量采用已建成的国家高等级GPS点或在一个控制网内经过统一平差的GPS点,使用适当多的已知控制点。根据卫星星历预报,选择几何图形强度因子较小、卫星数量较多的时间段进行测设。适当延长在每个测设点的时间,并且流动站天线尽可能保持垂直,以确保测设出的数据是固定解。将流动站的作业半径控制在10 km以内,若想提高作业距离,可用定向天线,定向天线可以使信号集中在某一个方向上,这样当将天线指向正确的方向时能明显提高作业距离,或者也可以选择电台中继站,即在合适的距离增设一台中继站电台,中继站电台一边接收来自基准站发射来的数据,一边发射这些数据,这样也能明显提高作业效率。供电电瓶一定要有足够的电量。求取转换参数时,严格检查各控制点的坐标,并仔细检查RTK点校准的H残差和V残差值,看其数据是否在规定允许的范围内。

7结语

高精度、高效率的RTK技术,极大地推进了测量行业技术的革新,在测量工作中大大提高了工作效率,减轻了劳动强度,越来越受到人们的青睐。

运用GPS RTK技术测量得到的三维数据形成了相应的电子文件,这些数据便于保存和方便其他工程或建立工程管理数据库使用。

参考文献

水下地形测量系统 第7篇

单波束三维水下地形测量作为新兴的测量技术, 不但可进行平面位置的精确定位, 而且可实时测量水面高程, 在作业环境理想的情况下, 获得的水位高程精度较高, 并能较好消除波浪、水位涨落等因素对水底高程的影响, 提高测量工作效率及测量精度。

2 单波束测量

在单波束三维水下地形测量过程中, 特别是在深水及水体复杂的条件下偶然误差是影响精度的主要因素。珠江河口径流强、潮汐弱, 淡水与海水交融, 在深水基槽检测中, 面临声速梯度变化大的特点, 运用Odom双频测深仪搭载Trimble R7 GPS进行三维水下地形测量, 发现运用不同的声速改正方法, 获得的数据有一定差异。

3 声速改正方法

声波在海水中的传播是一条空间曲线, 其弯曲程度取决于声波传播路径的声速改变。声速剖面反映了海水中声速随深度变化的规律, 它受海水温度的影响, 与时间、大气温度、海流等因素关系密切。声速改正是水深测量误差的主要来源, 声速测量精度直接关系到测深精度, 为准确获得声速剖面数据, 本次测试声速剖面采集运用HY1200型与AML两套仪器进行采集。HY1200获得的表面声速为1519.6m/s, AML获得的为1520m/s, 如图1所示。

3.1 单一声速改正

在单波束测量过程中, 常规方法为在测深仪中设置单一声速值, 内业处理过程中不做声速改正。单一声速可以为某一深度声速值或平均声速值, 本次采用表面声速进行施测。

3.2 声速剖面改正

在单波束外业测量过程中, 在测深仪中设置表层声速值, 内业处理过程中引入声速剖面数据进行改正。

3.3 理论法修正

在单波束测深外业采集过程中, 利用表面声速对水深数据进行采集, 内业数据处理根据《水运工程测量规范》 (JTJ131-2012) 深度改正计算要求进行深度改正:

式中∆Hc-----深度改正值 (m) ;

H-------水深读数 (m) ;

Co------水中标准声速, 其值为1500m/s。

4 测量数据分析

为提高单波束测量数据改正方法的可比性, 在外业测量过程中, 选取水深约10m、40m典型的区域进行检测, 内业过程采用三种声速方法进行处理。

图2中, 单一声速改正与声速剖面改正结果相对吻合, 而在图3中单一声速改正与声速剖面改正结果差异逐渐增大。

参照相关规范及精度评定要求, 引入多波束测深系统进行外部校核, 从系统间相对误差≤0.5%标准对三种方法获取的数据进行分析, 单一声速改正法在深度10m内系统间相对误差≦0.5%的比重基本与声速剖面改正法一致, 但随着测量深度加深其比重降低;声速剖面改正法系统间相对误差≤0.5%的比重在各种深度范围都比较均衡且与多波束测量法数据符合程度最为理想;而理论法修正系统间相对误差≤0.5%的比重随深度增加也有变大的趋势, 但在声速剖面突变的区间, 整体数据与多波束测量系统数据符合程度较差。

5 小结

在声速梯度变化较大海域, 开展单波束三维水下地形测量, 宜选择合适声速改正方法。单一声速改正适用于10m左右深度的水下地形测量, 随深度加深其测量精度逐渐降低;深度超10m, 建议采集声速剖面, 通过获取的声速剖面对测深数据进行改正, 该方法能有效地减小声速梯度变化带来的测深误差, 成果数据可靠, 整体精度较高。

摘要：随着现代海洋测绘技术的发展, 测量精度要求越来越高, 在重视提高测量设备及定位精度的同时, 人们更关注测量环境包括波浪、声速等因素引起的误差修正, 本文以珠江口深水隧道基槽检测为例, 对单波束在三维水下地形测量过程中采用不同声速改正方法获取的数据进行对比、分析。

关键词：单波束,声速改正,数据对比

参考文献

[1]张彦昌;隋海琛;韩德忠.多波束声速改正模拟及其误差分析.水道港口, 2009 (01) .

水下地形测量系统 第8篇

随着西部大开发的进行, 许多水利工程得以建设。众多中小型、大型水利工程需要进行水下地形测量, 来进行水利工程的淤积计算, 对水利工程进行有效管理。传统的水下地形测量方法存在精度差、效率低的特点。操作的时候一般是选择视野开阔的控制点, 架设多台经纬仪对目标进行观测, 通过计算获得目标的平面位置。最后根据静水水面高程与测量的水深, 通过计算得到测量点的水下高程。

实时动态技术 (GPS-Real Time Kinematic) 是在GPS-RTK基础上发展起来的一种测量模式。这种技术在测量时能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维坐标位置, 结果往往能够达到厘米级的精度。该技术为工程放样、地形测图、各种控制测量提供了很大的便利, 提高了施工作业的效率。GPS-RTK与回声测深仪相结合的方法在水下地形测量中的应用, 可以快速测定水下地形点的准确坐标和高程。

一、基本原理

GPS-RTK结合回声测深仪在测量水下定位点坐标与高程时, 为了保证在测量过程中GPS测量的点位与测深仪测量的水下点位在同一铅垂线上, 可将GPS流动站接收天线直接安装在测深仪换能器的正上方。GPS用来测定换能器底部坐标和高程, 同时测深仪测定水下定位点的水深。水下定位点的高程计算公式如下:

式中H——水下定位点高程;

H1-——换能器底部的高程;

H2——换能器测量定位点至换能器之间的水深。

从公式中可以看出, 用GPS测量的高程减去测深仪测量的水深可以得到水下定位点的高程, 换能器的坐标即是定位点的坐标。

二、作业方法

1. 外业工作

GPS-RTK配合测深仪进行水下地形测量先在测区空旷区域的控制点上架设GPS-RTK的基准站, 对基准站、流动站先后进行参数设置。参数有设置好以后再对控制点进行校核, 校核结果满足规范要求即可开始船上操作。

首先在距船头1/3~1/2船长处安置测深仪的换能器, 为了避免发动机运转时的震动以及航行时产生的浪花对测量的影响, 换能器的入水深度一般可以在0.3~0.8 m这个范围。然后, 在换能器正上方安装GPS流动站接收机, 并保证GPS流动站接收机与测深仪的换能器垂直。安装完毕以后, 进行计算机、GPS与测深仪的连接试调, 保证GPS-RTK与测深仪能进行同步观测。最后, 在测量区寻找流动缓慢且比较浅的水域进行水深测量。把人工测量的水深数据和测深仪测量的水深数据进行比较。如果测量误差满足要求后, 再开始新的测量。为了得到更为准确的数据, 课文对重点测量区域, 也可重复多次测量。

以某水力发电厂库区库容测量项目中水下地形测量为例。采用Trimble 5700 RTK配合数字测深仪进行数据采集, GPS-RTK按碎布点要求进行, 作业距离小于10 km, 每5 s采集一次数据, GPS及水深数据处理采用《南方导航Easy 2004》软件。测深仪的换能器装在船尾, 可避免因船首波浪产生的气泡经过换能器的表面而影响测量的情况发生。测深仪在使用前后与铅鱼所量水深进行检核, 水深误差最大为0.07 m, 水下按1 m等高距成图, 其等高线高程中误差为±0.33 m。按2倍限差计算, 两种测量结果都能使用, 以上数据说明测深数据可靠。

2. 内业工作

测量外业工作结束后, 可通过软件对所采集的数据进行刷选剔除, 把一些由于外界因素影响测得的错点进行剔除, 然后人工检查进行再一次的剔除。把筛选剔除后的数据通过专门的软件进行处理成图即可。如果发现数据密度不够需要补测, 可以将补测范围的数据输入计算机, 进行导航补测。

3. 注意事项

根据工程实践, 在采用GPS结合测深仪的水下地形测量方法时, 需要注意以下几点:

(1) 基准站架设位置要求区域开阔、位置较高, 且不宜远离测区。同时为避免干扰, 不能靠近高压电线与通讯塔;

(2) 在GPS流动站和测深仪开始工作前与工作结束后, 需要对已知点进行校验, 以保证测量数据的准确性;

(3) 在数据采集时, 尽量选择无风或微风天气进行, 尽量保持船体的水平稳定, 以免对测深仪的水深测量、GPS的定位位置与测深仪测量水下点位位置造成偏差;

(4) 数据采集中, 要在测深仪数据显示正常的情况下得到RTK的固定解答时, 才能对数据进行存储;

(5) 测量时要保证充足的电源, 以保证测深仪、计算机的正常工作。

三、GPS结合测深仪的水下地形测量方法的优点

与传统的水下地形测量作业模式相比较, GPS结合测深仪的水下地形测量方法有以下几个优点。

1. GPS-RTK测量采用实时定位, 且定位精度高。与传统的作业方法要高一个数量级。

2. 工作效率高。采用GPS-RTK测量模式, 只需2~3人便可完成作业。对测区范围控制也比较容易, 不易漏测, 数据刷选也方便快捷。传统模式需要人员多, 测区难以控制范围, 容易造成漏测, 数据处理也不方便。

3. 采用GPS-RTK测量模式时, 水下地形点高程不受水面高程变化的影响。而传统测量模式中, 水下定位点的高程容易受到水面的影响。

4. 采用GPS-RTK测量模式, 受限制的条件减少了。受天气影响小, GPS目前可全天候作业。另外, GPS-RTK测量也减少了人为误差。

四、结语

GPS技术与测深仪结合的测量方法已经在各种水下地形测量中得到了广泛应用, 由于其诸多的优点, 该技术的应用为水利工程提供了极大的便利。

摘要：本文介绍了GPS-RTK结合回声测深仪进行水下地形测量的原理, 结合工程实践, 分析了该方法在工程实践应用中的作业方法和注意事项, 并与传统测量进行了比较, 总结了GPS结合回声测深仪在水下地形测量中的优点。

关键词：GPS-RTK,水下地形测量,回声测深仪

参考文献

[1]朱昆鹏, 陈强, 赵彦, 田雨.水下地形测量方法的选用及对比研究[J].山西科技, 2012 (03) .

[2]杨久东, 吴风华.RTK GPS技术应用于湖泊资源保护的研究[J].地质灾害与环境保护, 2003 (14) .

[3]梁开龙.水下地形测量[M].北京:测绘出版社, 1995.

[4]李俊, 黄永.GPS RTK技术在水下地形测量中的应用[J].水电能源科学, 2008 (02) .

水下地形测量系统 第9篇

1 实例运用

采用两定位系统(信标差分系统及NBCORS系统)作为水下地形测量定位工具,选择内河及海域两种不同地理环境,在相同时间、相同气候等环境下对两种作业模式进行大比例尺水下地形测量。

1.1 测区地理位置及气候概括

测区A位于宁波市西郊余姚江河段,测量面积约0.2km2,交通便利,地理位置空旷,平均水深约6m,流速缓慢(0.1～0.3m/s),南风2级,波高小于0.2m(见图1)。

(定位中误差为1.36m)

(定位中误差为0.016m)

测区B位于宁波市穿山半岛以东,测量面积约0.15km2,距最近CORS参考站约18km,离岸约1.5km,平均水深约40m,北风2级,波高小于0.4m(见图2)。

1.2 采用仪器设备

1.2.1 定位系统

信标差分定位系统:采用中海达HD-8500型GPS测量系统1套作为信标差分信号接收机,按信标工作方式接收信标台的改正信息,经信标固定偏差改正后,作为该次水下地形测量定位系统。

CORS定位系统:采用中海达V30 GPS-RTK双频接收机作为NBCORS接收机,因NBCORS网络RTK测量直接获得的是WGS84大地坐标,作业前需先建立平面坐标及高程转换系统(布尔莎七参数转换模型)。

1.2.2 测深系统

中海达HD-27型单波束测深仪一套

1.2.3 测深船

内河测量船为5t左右的铁船,海域水深测量采用10t左右铁船。

1.3 外业实施

首先在测区沿岸设置临时水位观测站,

(2009年4月正式投入使用)测前1 0min开始,测后10m in结束水位观测。

水深测量作业开始前,先对测深仪换能器进行动吃水改正数测定,RTK定位作业前先采用三维姿态传感器对横摇、纵摇进行姿态改正。将预先根据测区范围坐标设计的测线布置文件DXF(按图上间隔2cm垂直于岸边布设主测线,在测量区域平行于岸线增设测线及布设检查线)导入测深仪主机,作业船只按布设的测线上线,并根据电脑指示随时修正航向并保持航速。测深系统采用计算机同步采集定位数据和水深数据、位置,并在测深仪上进行电子记录,确保水深记录的连续性、同步性。

水深测量的测深仪器采用HD-27型测深仪,分别与达HD-8500型GPS测量系统/RTK接收机连接,实施水深数据、定位数据的同步实时采集、记录。

1.4 资料整理与成图

测量内业数据处理采用中海达仪器公司编制的专用水深资料成图软件Haida海洋成图软件5.0进行。对于因波浪影响而出现的锯齿形记录信号,采用计算机成图软件上的平滑功能进行处理,从而提高资料的准确性和可靠性。该软件按照《水运工程测量规范》的要求,结合测绘工程的实际情况编制,在测绘单位应用广泛。

2 分析比较

2.1 精度分析

2.1.1 定位精度比较

作业前后,将信标差分定位系统及NBCORS定位系统对岸上同一已知点进行多次测量,分别与已知点坐标进行统计比较,绘制点位离散图并计算点位偏离中误差具体见图3、4。

2.1.2 测深精度比较

根据《水运工程测量规范》规定,测深检查线与主测深线相交处,图上1mm范围内高程点进行比对,当水深小于20m时深度比对互差不超过0.4m。根据四份测量成果,分别随机选取30点作高程比较,计算得水深测量高程中误差,计算公式为:

深度误差C为△H,n为点数。见表1。

2.2 稳定性比较

(1)在测区A进行水下测量定位时,两种测量定位方法在稳定性上均效果良好。

(2)在测区B进行水下测量定位时,两种测量定位方法在稳定性上均效果良好;但在测区B实验过程中发现CORS稳定性受GPRS信号强弱影响较大,在GPRS信号较弱区域有失锁现象。

2.3 结论

现行《水运工程测量规范》中,对大比例尺水下地形图(>1:5 000)的测深定位点点位中误差要求不大于图上1.5mm。由以上数据分析可知,常用的1:500～1:1 000地水下地形图测量定位采用信标差分定位系统较难满足规定,而将CORS定位技术作为基准站一移动站差分系统定位技术(1+1模式)的革新,在作业精度和作业效率上完全能满足测量工作需要。

3 CORS技术的发展

CORS技术的推广是当今GPS技术中的最新发展趋势,目前国内CORS技术已进入了蓬勃发展的阶段,多地、市已相继建立起当地的参考站系统。图5、图6所示为宁波市及浙江省近年来建立的连续运行参考站分布示意图。

CORS系统由多个GNSS连续运行参考站构网组成,采用GPRS(通用分组无线业务技术)进行数据传送,覆盖范围广、距离长(理论70km)。在测量工作中,连续运行卫星定位综合服务系统取代了传统意义上的基准站加流动站的作业模式,在参考站及GPRS信号覆盖范围之内,不再受作业距离限制,随着地市级、省级乃至全国连续运行参考站的联网建成,CORS技术的应用将愈加广阔。

4 结语

信标差分系统因定位精度不高,一般适用于1:2 000及更小比例尺的水下地形测量;基准站—移动站差分系统(1+1模式)定位精度高,采用电台进行数据链接,定位技术较为成熟,但单基站作业将导致测量精度随作业范围的增大而迅速减小,此外对作业设备和人员要求较高;CORS系统定位精度高、覆盖范围广且操作简便。采用一台接收机,建立坐标及高程转换模型后,即可实时获取测点平面坐标及高程,测量精度高,操作简便快捷。通过实践验证,在内陆水域、近海区域测量大比例尺水下地形图1:500、1:1 000水下地形图,CORS系统定位技术有着独特优势。

目前CORS的主要使用群体为测绘类单位,常用于一般陆域地形测图、控制点布设及工程测量中的建筑放样、动态监测等。随着CORS的建设热潮兴起及配套的信号传输、联网等技术手段的成熟,其应用领域如城市信息化建设、导航、公共安全等将得到极大的发展,真正发挥巨大的社会效益。

摘要：水下地形测量工作中,定位精度的高低直接影响到测深精度。传统的水上定位技术如信标差分定位、基准站-移动站差分系统定位技术应用广泛,技术成熟,但在对测深定位较高的测量工作中,均存在不足之处。该文结合工作实例,将CORS技术运用在大比例尺水下地形测量中,并与传统定位技术同步实施,针对测量过程中的稳定性、测量成果的定位精度及测深精度及进行比较,验证了当前CORS技术在水下地形测量中的优点及不足之处,借以探讨在CORS发展趋势之下,如何有效利用新技术,提高测绘工作效率。

关键词：CORS,测深定位,GPRS

参考文献

[1]中交天津航道局有限公司.JTS 131-2012,水运工程测量规范[S].人民交通出版社,2012.

[2]刘经南,刘晖,等.连续运行卫星定位服务系统-城市空间数据的基础设施[J].武汉大学学报:信息科学版,2003(6):259-264.