淺析長河段內(nèi)河航道水深測量技術(shù)手段

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

0 前言

在航道測量主要包括航道控制、航道地形和水深的測量等，而水深測量又是航道測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，測量的質(zhì)量對航道圖的制作具有直接的影響。在航道的水深測量中，涉及的內(nèi)容十分復(fù)雜，同時由于受到很多因素的影響，其測量難度也比較大，為了對水深進行準(zhǔn)確的測量，就需要把握好航道水深測量技術(shù)要點，并根據(jù)航道實際情況按照相關(guān)規(guī)范進行測量。

1 工程案例

在該文案例中，A 航道在我國珠三角的區(qū)域內(nèi)，其航道長約23 km，是一種內(nèi)河航道類型，其主航道實際水深約在4 m～9 m，且受潮水的影響。該次測量主要是通過GPSRTK 實施常規(guī)性的測量，測量目的是為后期航道日常的運維管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。測量使用的是1980 的國家坐標(biāo)系和1985 的國家高程的基準(zhǔn)，測量的內(nèi)容主要有航道的水深、巷道沿岸的地形等，另外，還涉及對航道周圍相關(guān)建筑物的測量等，在該文中主要對水深的測量進行分析和研究[1]。

在水深測量中，主要借助GPS 的接收天線獲取點位置與基準(zhǔn)面的關(guān)系，同時獲取GPS 接收天線到測深儀換能器的具體距離、測深儀換能器和泥面的距離。測深儀的換能器能夠?qū)λ逻M行聲波的連續(xù)性發(fā)射，并借助回聲定位原理測出水下聲波傳播的時間，進而獲取相應(yīng)位置的水深值，并借助測量軟件進行分析，得到水下地形具體特征點的高程。

2 長河段內(nèi)河航道水深測量技術(shù)要點

2.1 對水深數(shù)據(jù)的采集

在進行航道水深的數(shù)據(jù)采集過程中，控制方面的數(shù)據(jù)測量和沿岸地形實施測量過程同步進行。在采集數(shù)據(jù)前，要先對水尺和測深規(guī)劃線合理布設(shè)，并對聲速和動吃水現(xiàn)象實施測定，同時還要對定位的系統(tǒng)以及測深儀的精度等進行檢驗。

2.1.1 水尺的布設(shè)

水尺布設(shè)的是一種臨時性的水尺，主要在水深的數(shù)據(jù)采集中對水位進行同步觀測和記錄。在對A 航道進行水深的測量過程中，按照平均3 km 布設(shè)8 條水尺的標(biāo)準(zhǔn)，在水尺布設(shè)中，其具體位置一般在前期工程的勘探中就已經(jīng)初步進行選定。在對控制方面進行測量的過程中，要對每個準(zhǔn)點進行有效分析，確保水尺零點位置滿足圖根水準(zhǔn)要求的測量精度，才能夠進行測定的操作[2]。

2.1.2 測深的計劃線布置

對于測深的計劃線來說，主要是為測深操作設(shè)備提供船舶搭載航行的計劃路線。A航道測圖的比例是1∶2000，根據(jù)相關(guān)要求，在等深線垂直方向每20 m 的距離就要布置一條測深線，在測深的檢查線布置中，要按水流方向?qū)嵤┎荚O(shè)處理。

2.1.3 對定位系統(tǒng)的精度檢驗

在獲取WGS84 轉(zhuǎn)換1980 的國家坐標(biāo)系參數(shù)后，對信標(biāo)機實施靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集，且要求采集的時間超過1 h，同時采集的頻率也要求每秒完成一組數(shù)據(jù)的采集。在完成數(shù)據(jù)的采集后，按照要求對定位中的誤差進行估算，要求誤差滿足表1 的要求。

表1 測深的定位點其點位誤差的限值

2.1.4 測定動吃水

造成動吃水現(xiàn)象的原因主要是由于船在一定的航速過程中，船體會出現(xiàn)下沉或者上升的現(xiàn)象，此時就會導(dǎo)致船體上設(shè)置的測深儀換能器發(fā)生下沉或者上升的情況，如果其下沉或者上升的值小于0.05 m 就可以忽視。通過對A 航道使用RTK 的定位法來對測深儀的換能器的動吃水改正數(shù)進行測定，得到的結(jié)果是3.8 cm，因此不用改動[3]。

2.1.5 聲速的測定

在測深儀使用中，主要是借助聲波反射來進行水深的測量，而聲波在傳輸中會受水溫、水內(nèi)含鹽度以及濁度等影響，為了提高測定準(zhǔn)確性，要在水體測區(qū)內(nèi)進行聲速測定。在對A 航道實施測量中，可以借助剖面儀對聲速進行測定，但要在測深儀內(nèi)合理地設(shè)置測定值。

2.1.6 對測深儀的精度檢驗

通過對檢查板的繩鋼進行深度檢測，對水底檢測區(qū)內(nèi)不同深度的水域進行精度探測，根據(jù)相關(guān)要求實施操作，要先對測深儀設(shè)置準(zhǔn)確的參數(shù)，還要確保其具有良好的狀態(tài)，然后檢查板順著換能器下沉1 m， 2 m……深度，此時對實際下沉深度同測深儀具體顯示深度實施對比，從而對測深儀的精度進行檢驗。

2.1.7 對水位的觀測和記錄

對水深數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)要精確到厘米級。在對A 航道的水深實施測量中，為了實現(xiàn)水位數(shù)據(jù)良好準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)返工，就通過雙站觀測的方案，在距作業(yè)點最近兩水尺位置，對水位同時進行觀測和記錄。

2.1.8 水深的數(shù)據(jù)采集

在水深的數(shù)據(jù)采集中，主要是將定位系統(tǒng)以及測深系統(tǒng)的測深儀按照計劃要求的路線勻速實施前進，如果實際測線和計劃測線存在大于5 mm 的距離，就要進行相應(yīng)的補測處理，在測深中，定位點的要求間距主要見表2 的要求。在測深中，其檢查線要求在水位站變換前實施測量，對岸邊等一些水深較的區(qū)域內(nèi)，要求借助信標(biāo)機以及測深桿實施作業(yè)，在那些橋底或者樹木等遮擋性的區(qū)域內(nèi)，一般信標(biāo)機就存在使用障礙，此時可以借助全站儀以及測深儀進行作業(yè)處理[4]。

表2 測深的定位點其間距符合表

2.2 對深度的基準(zhǔn)面復(fù)核和確定

深度的基準(zhǔn)面是計算航道圖水深的基礎(chǔ)，其取值如果不合理就會對航道圖實際計算數(shù)值有直接影響。在進行內(nèi)河的航道測深過程中，傳統(tǒng)做法是對航行的基準(zhǔn)面通過航道設(shè)計通航水位最低值，同時確定該水位和航道的等級以及維護的尺度，而由于河床情況受人類以及自然環(huán)境等影響，并不是一成不變的，因此早期通航水位的最低值設(shè)定已經(jīng)不能滿足實際情況，所以，在航道的測量過程中就要對其進行復(fù)核。

在復(fù)核過程中，要先收集相連航道最新設(shè)計的通航水位最低值，與測區(qū)原來設(shè)計通航水位的最低值進行對比；同時還要對比采集的水深數(shù)據(jù)中水位的觀測記錄和設(shè)計通航水位最低值。對完整的高低潮水面的比降進行綜合觀測，計算河流水面的比降，再與原設(shè)計的通航水位最低值進行對比[5]。

2.3 內(nèi)業(yè)的處理

2.3.1 對水位的改正

在完成水深數(shù)據(jù)的采集后，在測深的軟件內(nèi)按照要求進行取樣和剔除假水深，來實現(xiàn)對水位的更正。在A航道的水深測量過程中，在對每測段的水深數(shù)據(jù)進行采集時，都需要通過和作業(yè)位置最近距離的兩個水尺進行水位的同時觀測和記錄，并且每測段中水位都按照單站+聯(lián)合水位+單站的方案進行數(shù)據(jù)更正。在各個臨時水尺上下游的各1 km 區(qū)域內(nèi)，通過實際水尺水位所獲取的觀測值，來對瞬時情況下水深的數(shù)據(jù)進行單站的更正，而2 個水尺的中間位置主要通過2 個水尺的水位平均值對水深的數(shù)據(jù)進行更正。該方法的缺點是布設(shè)臨時水尺時，要求水尺間距是不能過大。優(yōu)點是不用制作水位的曲線圖，操作較為簡便。

2.3.2 對基準(zhǔn)面的換算

圖載水深是按照深度的基準(zhǔn)面進行計算的，其高時呈現(xiàn)負(fù)值，低時則呈現(xiàn)正值。對A 航道的水深進行測量中，通過基礎(chǔ)資料對起訖點設(shè)計通航水位最低值，且起點是-0.85 m，而訖點是-0.20 m，其比降是0.64 m/23 km，大約是2.707 cm/km。在圖上的水深點要求標(biāo)示的精度是分米，根據(jù)改正的偏差不大于0.05 m 去對改正段劃分來滿足要求標(biāo)準(zhǔn)。為了方便計算，對24 km 長的A 航道按照1.5 km 進行16 個改正段的劃分，并對深度的基準(zhǔn)面進行取值，其中靠近其起點段約是-0.83 m，而靠近其訖點段約是-0.22 m，其他段約是上一段值+0.04 m。

3 結(jié)語

綜上所述，該文主要以A 航道為例，對其長河段內(nèi)河航道水深測量技術(shù)要點進行了詳細(xì)的分析和闡述，經(jīng)過分析可知，該技術(shù)的應(yīng)用效果較好，但是還需要不斷地進行探索和改進，才能更好地發(fā)揮作用。希望通過筆者的闡述，能夠為相關(guān)工程的開展提供參考。