利用RTK—SDE技術(shù)在淺水區(qū)水下地形測量中的應(yīng)用探討

丁林磊 劉政林

【摘 要】在水利工程建設(shè)中，對于淺水區(qū)的水下地形測量工作越來越重視，水下地形測量對于水利工程設(shè)計和施工具有重要性保障意義。論文針對利用RTK-SDE技術(shù)在淺水區(qū)水下地形測量中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望能夠為水利工程建設(shè)中淺水區(qū)水下地形測量工作的開展提供參考。

【Abstract】In the construction of water conservancy project， more and more attention has been paid to the underwater topographic survey in shallow water area， and the underwater topographic survey is of great importance to the design and construction of water conservancy project. In this paper， the application of RTK-SDE technology in underwater topographic survey in shallow water area is studied. Hoping to provide reference for the development of underwater topographic survey in shallow water area in the construction of water conservancy engineering.

【關(guān)鍵詞】RTK-SDE技術(shù)；淺水區(qū)；水下地形測量

【Keywords】RTK-SDE technology； shallow water area； underwater topographic survey

【中圖分類號】P231.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0182-02

1 引言

相關(guān)資料顯，國內(nèi)對運(yùn)用GPS RTK、水下超聲波回聲測深技術(shù)、數(shù)字化繪圖技術(shù)等先進(jìn)測繪技術(shù)（簡稱RTK-SDE技術(shù)），是當(dāng)前我國水利工程建設(shè)中經(jīng)常運(yùn)用到的一項測量技術(shù)。本文通過兩個實例研究利用RTK-SDE技術(shù)在淺水區(qū)水下地形測量中的應(yīng)用，能夠找到適合該技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性控制策略，對于保障水利工程建設(shè)中的測量信息精準(zhǔn)性，具有重要的研究意義。

2 試驗地點及范圍選擇

在此次研究中將南寧市西南方15號防護(hù)壩上游150m至下游200m范圍內(nèi)水域作為此次試驗研究中的試驗點A。將桂林市西北6號防護(hù)壩上游150m至下游300m處水域作為試驗點B，選定的兩處試驗點水域面積分別為A點0.25km和B點0.43km。通過選點分析，及時的關(guān)注選定區(qū)域內(nèi)的信息變化情況，例如，天氣，水流，溫度變化。

3 試驗設(shè)備及軟件選擇

在此次試驗中，本工程選用的設(shè)備為南方靈銳S86 GPS接收機(jī)一套；南方SDE-28S水下超聲波回聲測深儀器一套；數(shù)字化地形測繪軟件（南方CASS9.1）；數(shù)據(jù)處理軟件（GPS網(wǎng)平差軟件）。輔助性測量工作開展設(shè)備筆記本電腦一臺，以及對應(yīng)的機(jī)動船（配備安全救護(hù)設(shè)施）等。通過對選定設(shè)備儀器分析與測試，發(fā)現(xiàn)所有的設(shè)備運(yùn)行正常，可以進(jìn)行對應(yīng)的試驗測試。

4 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計及規(guī)范

4.1 執(zhí)行規(guī)范分析

此次試驗中選定的執(zhí)行規(guī)范包括：

①《水利水電工程測量規(guī)范》SL 197-2013，水利部；

②《國家基本比例尺地圖圖式——第一部分：1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》 GB/T 20257.1-2007；

③《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》 GB/T 18314-2009；

④《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》CHT 2009-2010；

在執(zhí)行以上規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的目的提出以下具體技術(shù)要求：比例尺1：1000；基本等高距1m，高程數(shù)據(jù)取至小數(shù)點后兩位。GPS RTK聯(lián)測控制點，轉(zhuǎn)換參數(shù)誤差和固定點檢核誤差≤5cm。

4.2 起算控制點的選擇

在試驗地點建立E級GPS控制網(wǎng)，選定平面坐標(biāo)系統(tǒng)為掛靠1980西安坐標(biāo)系，選定的高程系統(tǒng)為1985國家高程基準(zhǔn)。選擇的中央子午線投影帶為108°36號3°帶（南寧15號壩）和中央子午線為111°37號3°帶（桂林6號壩）。

南寧市西南方15號防護(hù)壩附近設(shè)有GPS監(jiān)測點4個，監(jiān)測點標(biāo)號為NN1、NN2、NN3、NN4。桂林市西北6號防護(hù)壩試驗區(qū)域設(shè)有GPS監(jiān)測點3個，對應(yīng)的監(jiān)測點編號分別為GL1、GL2、GL3。按照全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范對以上監(jiān)測點進(jìn)行靜態(tài)觀測并進(jìn)行平差計算，控制網(wǎng)精度符合GNSS網(wǎng)測量精度分級要求，依據(jù)《水利水電工程測量規(guī)范》SL 197-2013的要求，滿足E級網(wǎng)最弱相鄰點邊長相對中誤差應(yīng)≤1/20000， 最弱相鄰點點位允許中誤差為±5cm。起算點數(shù)據(jù)成果如表1所示。

5 實驗過程質(zhì)量控制

5.1 起算點校核

起算點校核是為了保證測量的數(shù)據(jù)的可靠性和最終成果的質(zhì)量。本工程中采用GPS-RTK技術(shù)首先對試驗區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。通過計算發(fā)現(xiàn)桂林點防護(hù)壩3個監(jiān)測點數(shù)據(jù)可靠；南寧點4個監(jiān)測點轉(zhuǎn)換參數(shù)高程誤差0.25m，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，NN3點由于環(huán)境因素控制平差高程可能存在問題，故NN3監(jiān)測點高程成果不參與數(shù)據(jù)起算和校核。

5.2 固定點校核

采用RTK進(jìn)行測圖時，作業(yè)開始前和作業(yè)結(jié)束后均應(yīng)進(jìn)行已知點檢查，固定點檢核誤差平面位置較差不應(yīng)大于圖上0.2mm，高程較差不應(yīng)大于1/5基本等高距。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)平面誤差最大0.034m，高程0.025m。滿足規(guī)范要求。

5.3 水深比檢測及精度控制

水下地形測量作業(yè)前都要進(jìn)行水深對比檢測，通過探桿測深和測深儀測深的差值來檢測儀器設(shè)定參數(shù)是否正確和求取吃水改成參數(shù)。本工程中對兩個監(jiān)測點在不同地方的水深對比，結(jié)果如表2和表3

由表2和表3中的數(shù)據(jù)可以看出，在岸邊進(jìn)行試驗驗證過程中，探桿測深和測深儀測深的差值都在4cm以內(nèi)，考慮到儀器本身的系統(tǒng)誤差和測深儀安裝誤差，故可認(rèn)定為測深儀的測量結(jié)果是可靠的。

6 數(shù)據(jù)處理及地形圖繪制

利用GPS-RTK技術(shù)得到實地水面點的三維坐標(biāo)和SDE測深技術(shù)得到對應(yīng)點的水深，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理就可以得到水下地形點的三維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)處理完成后采用南方CASS9.1軟件進(jìn)行地形圖繪編工作，按照標(biāo)準(zhǔn)圖示畫法繪制等深線和水中建構(gòu)筑物，并按照地形圖標(biāo)準(zhǔn)圖示圖例與岸邊地形進(jìn)行接圖。

7 結(jié)語

通過本文的研究和分析，將RTK-SDE技術(shù)在淺水區(qū)水下地形測量中的應(yīng)用精度控制歸納為以下幾點：一是對于起算點的校核；二是對于水深比檢測及精度控制。通過以上兩點測量工作的展開，對于整個測量工作開展精準(zhǔn)度控制，具有重要性保障意義。