關(guān)于水下地形測量技術(shù)探討

【摘 要】近年來，隨著科技水平的迅猛提升，GPS技術(shù)逐步發(fā)展壯大，其在水下地形測量中有著較為廣泛的運用，且可獲得顯著成效。在此，本文將針對水下地形測量技術(shù)進行簡要探討。

【關(guān)鍵詞】水下地形測量；GPS；測深儀

1、簡述水下地形測量的相關(guān)概念

在碼頭、水庫以及橋梁、港口等等項目工程建設(shè)中，有效地實施水下地形測量是十分必要的，其重要性不容忽視，尤其是其在防洪減災(zāi)應(yīng)用中能夠獲取十分巨大社會經(jīng)濟效益。水下地形測量可謂是現(xiàn)今較為重要的一種工程建設(shè)技術(shù)。傳統(tǒng)意義上的水下地形測量主要指的是通過經(jīng)緯儀設(shè)備的合理使用，歷經(jīng)前方交會后實現(xiàn)相關(guān)地形點數(shù)據(jù)的有效獲取，現(xiàn)如今，伴隨著現(xiàn)代化GPS技術(shù)的快速普及運用，使得水下地形測量技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍，并逐漸步入較為成熟的階段，其測量模式定型為“GPS+計算機+測深儀”。

一般來說，水下地形測量涵蓋有定位以及測深兩個方面的內(nèi)容。具體來說，現(xiàn)今常見的幾種水上定位手段包括無線電定位、衛(wèi)星定位、光學(xué)儀器定位、水聲定位以及組合定位。針對具體的平面位置實施控制的基礎(chǔ)在于陸地上已經(jīng)存在的國家級別控制點，衛(wèi)星定位若是運用差分形式，則岸臺建議使用已知的控制點，力求實現(xiàn)坐標系統(tǒng)的一致統(tǒng)一。在水上實施定位的同時針對水深進行測量可謂實現(xiàn)水下地形有效確定的關(guān)鍵內(nèi)容?；芈暅y深儀是一種主要的水深度測量工具，在使用水聲換能器的基礎(chǔ)上朝向下方垂直地進行聲波發(fā)射，同時進行來自于水底的回波的有效接收，依據(jù)聲音速度以及具體的回波時間將被測點的水深情況確定下來，而后參考水深的實際變化情況充分了解水下地形的相關(guān)概況。

2、水下地形測量技術(shù)應(yīng)用

2.1進行測量設(shè)備的合理選擇

通常而言，相較于單頻接收機來說，雙頻GPS接收機能夠?qū)嵤┚_度較高且十分快速可靠的結(jié)算，在水下地形測量中能夠獲得更為理想的應(yīng)用效果。譬如說南方公司的靈銳$80 、瑞士的Leica1200以及美國的Trimble5800等等。儀器自身固有的誤差、水溫情況、水深度以及鹽度等等相關(guān)因素均會導(dǎo)致測深儀精度受到影響，其中所形成的主要誤差來自于深度比例誤差，所以說在進行設(shè)備儀器的合理選擇時需盡可能選擇靈敏度相對較高且量程較大的測深儀儀器。為針對所獲取的數(shù)據(jù)展開實時記錄則需進行計算機設(shè)備的有效配置，充分考慮容易攜帶這一因素，建議選擇小而輕巧的掌上電腦設(shè)備PDA，且在計算機上需進行相關(guān)軟件安裝，并使用數(shù)據(jù)線將測深儀跟GPS連接在一起，實現(xiàn)對GPS以及測深數(shù)據(jù)的及時記錄。

實施水下地形測量當(dāng)然離不開船只，出于對相關(guān)作業(yè)性質(zhì)的充分考慮，建議選取較大重量的機動船，這主要是因為其在航行時能夠保持較大穩(wěn)定性，并讓GPS跟中桿與測深儀換能器的連接線時刻保持垂直狀態(tài)，盡可能降低因為船體傾斜而造成的誤差情況出現(xiàn)。在海上位置進行水下地形測量的時候，海浪常處于較大狀態(tài)，一般性質(zhì)的船只則難以實現(xiàn)平穩(wěn)航行，為此需選擇使用相對較為專業(yè)的測量船，船上安放的船載儀器能夠針對船體各個方向上傾斜角度展開實時記錄。

2.2進行儀表參數(shù)的合理設(shè)置

在實施測量以前需認真進行儀器參數(shù)設(shè)置工作，對于GPS來說，除應(yīng)設(shè)施流動站以及參考占之外，需保障PDA通信和流動站之間的端口時刻保持打開狀態(tài)，同時實施歷元輸出速率設(shè)置，通常是0.1秒。就測深儀而言，應(yīng)該將聲速以及所需吃水的深度。恰當(dāng)?shù)牧砍虣n位等等信息輸入進去，具體來說，能夠直接將出水深度量取出來，伴隨著海水鹽度、穩(wěn)定以及壓強的不斷變化使得聲波在水中傳播的速度處于動態(tài)變化過程中，在實際的海洋環(huán)境中，聲速隨著海水鹽度、穩(wěn)定以及壓強的增大而增大。在常溫條件下，與海水相關(guān)的典型的聲速值是每秒1500米，與淡水相關(guān)的典型聲速值為每秒1450米。因此，在開始使用回聲測試儀以前，需結(jié)合相應(yīng)水域?qū)嶋H的物理特征情況校正儀器聲速值。

對于PDA計算機設(shè)備來說，各類型數(shù)據(jù)處理軟件進行設(shè)置時所使用的參數(shù)也是各不相同的。首先需要做的是正確設(shè)置各個通信端口，涵蓋有字節(jié)長度以及波特率等等通信參數(shù)，而后擇取較為正確的坐標系等等，然后針對水面到GPS天線距離以及記錄數(shù)據(jù)的間距等等相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置。

2.3進行數(shù)據(jù)的仔細檢核

為確保所得的測量結(jié)果具備有較高的可靠性，則需在進行測量前后針對測深儀跟GPS相關(guān)的數(shù)據(jù)展開詳細檢查。具體來說，對于GPS而言，能夠運用流動站測量已知點，并將其跟已知坐標進行比較，若能夠充分滿足具體的精度要求就可以了；就測深儀來說，應(yīng)該在現(xiàn)場采用測繩實現(xiàn)對水深度的合理量取，而后就其跟測深儀面板所顯示出的深度情況進行比較。

除此以外，需針對各個時段相同水域反復(fù)實施測量，并跟周圍測點位置的高程進行比較，若是不存在有較大差別，則表明在實際測量過程中測深儀能夠時刻保持較高的測量精度，且該時期的測量作業(yè)工作能夠?qū)崿F(xiàn)正常運行，未發(fā)生任何意外情況。在檢核時也能夠采用常規(guī)方法來進行，譬如說使用全站儀，將該儀器架設(shè)于岸邊位置，司尺員乘坐船只在水中相應(yīng)位置立起鏡干，若桿高難以達標則能夠使用測繩進行輔助。成圖以后跟周圍的高程實施比較則可。檢核數(shù)據(jù)的時候一般會將各種手段有效地結(jié)合在一起，使得測量所得出的相關(guān)數(shù)據(jù)具備有較高的準確性，實現(xiàn)測量所得結(jié)果可靠程度的合理增強。

2.4相關(guān)注意事項

在船航行的進程當(dāng)中，水深通常能夠均勻地發(fā)生改變，一旦測深儀出現(xiàn)較大的起伏情況，則需實時及時地展開檢查問題出處。譬如說在水草叢生的水域范圍內(nèi)容易導(dǎo)致測深儀探頭被垃圾或者是水草所纏繞，此時測深儀顯示的數(shù)據(jù)則較為不穩(wěn)定，嚴重時會一直處于閃爍狀態(tài)，為此則需將此類阻攔物及時清除掉，此外，為充分保障人員安全與設(shè)備的可靠性，則需給予實際的水深更多關(guān)注，駛?cè)胨惠^低的區(qū)域時需緩慢前行，規(guī)避船只出現(xiàn)擱淺情況或者是測深儀探頭接觸撞到水底的硬物。

在實際的測量中，整個過程都需在水上航行，特別是遭遇較大水域情況，若沒有較為明顯的參照物，則難以通過肉眼進行行船軌跡的有效控制，針對該種狀況，PDA設(shè)備中的數(shù)據(jù)記錄軟件能夠?qū)⒋w航行軌跡與位置實時顯示出來，為此能偶以此完成行船軌跡控制，在地勢變化小、相對平坦的地方，適當(dāng)放寬測量線路的間距，反之，需加密測量線路。這有利于使測點均勻布于整個測區(qū)，同時在測區(qū)地形變化復(fù)雜的地區(qū)能有足夠數(shù)據(jù)反映水下地形的真實面貌。在PDA 數(shù)據(jù)記錄軟件上，可以顯示水面高程、水深、固定解衛(wèi)星數(shù)、平面坐標等即時數(shù)據(jù)，留意這些數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，在出現(xiàn)異常時才能及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應(yīng)措施。比如在死水域中，水面高程始終是在某固定值附近變動，若脫離該值則測量過程可能發(fā)生了差錯，比如GPS 對中桿傾斜或者下滑。

綜上可以知道，水下地形測量技術(shù)的重要性甚為突顯，如今可采用GPS等現(xiàn)代化先進技術(shù)實施相應(yīng)的測量工作，確保所得測量結(jié)果擁有較高的精確性、可靠性。

參考文獻：

[1]李素萍.淺析水下地形測量的原理與GPS測量技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（3）.

[2]高斌，吳向陽，劉娟.GPS 在水下地形測量工程中的應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2009（S2）.

[3]吳文.水下地形測量技術(shù)探討[J].科技資訊，2011（21）.

[4]燕樟林，魏金忠.特殊地區(qū)水下地形施測方法的探討[J].大壩與安全，2007（S1）.

[5]寧愛成.GPS水下地形測量原理與實踐初探[J].中國農(nóng)村水利水電，2007，（7）.

[6]沈誠學(xué).GPS RTK 技術(shù)在水下地形測量中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2008 （05）.