黃楚羽　陳建輝　許錫河　李宇輝

摘要：隨著工程觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多可用于工程水下地形觀測(cè)的先進(jìn)設(shè)備，如測(cè)深儀、流速儀、傾斜儀、GPS等。文章根據(jù)航道工程測(cè)量中所采用測(cè)深儀集合RTK的測(cè)量方式，主要介紹水下地形測(cè)量流程和注意問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：航道工程；水下地形測(cè)量；RTK

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）04-0107-02

1 工作流程

1.1 斷面線的布設(shè)

斷面是與河道走勢(shì)相交的有界豎平面，其下周界是與河床及岸坡相交的曲（折）線，上周界是與規(guī)定高程相交的直線。斷面是作為水文泥沙觀測(cè)的場(chǎng)地基準(zhǔn)和作業(yè)實(shí)施的平臺(tái)而體現(xiàn)其基本功能的。進(jìn)行航道工程水下測(cè)量前，應(yīng)先采用相關(guān)測(cè)量?jī)x器在航道水下布設(shè)斷面線，且布設(shè)的斷面線應(yīng)與航道水流方向一致，布線的間距為40米，在轉(zhuǎn)彎處布線間距應(yīng)適當(dāng)緊密。

1.2 基準(zhǔn)站設(shè)置與移動(dòng)站設(shè)置

一是基準(zhǔn)站設(shè)置。通常我們將基準(zhǔn)站設(shè)置在GPS控制點(diǎn)上，此外，還能將基準(zhǔn)站設(shè)置在臨時(shí)固定點(diǎn)上?；鶞?zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在較高的位置，以此為電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸提供保障。設(shè)置完成后應(yīng)將坐標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)中，而后根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置發(fā)射頻率，最后對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行檢查，確保能夠正常發(fā)射信號(hào)。

二是移動(dòng)站設(shè)置。設(shè)置移動(dòng)站的主要目的就是利用移動(dòng)通信來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，所以，移動(dòng)站應(yīng)設(shè)置在能夠清楚接收到移動(dòng)通信信息的地方。若是移動(dòng)站準(zhǔn)備長(zhǎng)期使用，還應(yīng)在旁邊增設(shè)觀測(cè)墩。完成移動(dòng)站設(shè)置并確保能夠正常接收信號(hào)后進(jìn)行初始化形成固定解，然后對(duì)碎部進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量所得數(shù)據(jù)記錄并存儲(chǔ)在電子手簿中，最后將存儲(chǔ)在電子手簿中的測(cè)量數(shù)據(jù)傳入微機(jī)，利用相關(guān)圖像軟件將測(cè)量數(shù)據(jù)編輯成圖。

1.3 航道工程水下地形測(cè)量

航道工程水下地形測(cè)量環(huán)境、氣候因素影響較大，因此，在具體測(cè)試前應(yīng)充分了解測(cè)試地區(qū)的天氣情況，而后選擇合適的天氣進(jìn)行水下地形測(cè)量工作。若是大風(fēng)、大雨天氣，水面波浪較大，不僅會(huì)影響水下地形測(cè)量工作質(zhì)量，稍有不慎甚至還會(huì)對(duì)測(cè)量人員的生命安全造成威脅，導(dǎo)致測(cè)量?jī)x器設(shè)備。這種情況下嚴(yán)禁進(jìn)行水下地形測(cè)量工作。

水下地形測(cè)量工作具有不可見(jiàn)性，水下地形具有不可選擇性，所以在測(cè)量之前應(yīng)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的水流情況進(jìn)行仔細(xì)了解，如果不了解測(cè)區(qū)水流情況，則極易發(fā)生漏測(cè)或重測(cè)情況。通常在進(jìn)行水下地形點(diǎn)測(cè)量時(shí)，都是采用根據(jù)岸上確定的斷面方向在水下布設(shè)斷面線。以此確定水下地形點(diǎn)。但是該方法不適應(yīng)測(cè)區(qū)水流速度過(guò)快的情況，若是測(cè)區(qū)水流速度過(guò)快，則容易沖散布設(shè)的斷面線。針對(duì)水流速度過(guò)快情況，應(yīng)采取散點(diǎn)法。水下地形點(diǎn)的間距為1.0～1.5厘米。

對(duì)航道水下地形進(jìn)行測(cè)量前，應(yīng)根據(jù)所了解的測(cè)區(qū)情況調(diào)整測(cè)量?jī)x器設(shè)備上的相關(guān)參數(shù)，對(duì)GPS的參考站和流動(dòng)站進(jìn)行設(shè)置，確保流動(dòng)站和通信端口為打開(kāi)狀態(tài)，設(shè)置好輸出速率，通常設(shè)置的輸出速率為0.1秒。在設(shè)置測(cè)深儀時(shí)，應(yīng)設(shè)置好吃水深度、量程、檔位、聲速等。吃水深度能夠直接通過(guò)測(cè)量獲取，而聲速則難以控制，這是由于聲波在水里的傳播速度容易發(fā)生變化。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)我們得知，淡水中的聲波傳播速度為每秒1450米，而海水中的聲波傳播速度為每秒1500米。

在測(cè)量前和測(cè)量結(jié)束后都應(yīng)對(duì)測(cè)量?jī)x器設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)的檢查，確保其數(shù)據(jù)正常，從而為測(cè)量質(zhì)量提供可靠地保障。GPS測(cè)量主要是利用流動(dòng)站測(cè)量已知點(diǎn)，而后將測(cè)量結(jié)果同已知坐標(biāo)進(jìn)行比較，從而確保測(cè)量結(jié)果符合精度要求。測(cè)深儀主要是利用測(cè)繩測(cè)量實(shí)際水深，而后將測(cè)量結(jié)果同測(cè)深儀上顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此確保測(cè)量結(jié)果正確無(wú)誤。

水位觀測(cè)方面需每隔15分鐘觀測(cè)一次，觀測(cè)數(shù)值精確到厘米水下地形測(cè)量前需放好水尺，觀測(cè)完成后方可進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集完成后，需再次觀測(cè)水位，確保水下地形數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)都有其相對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)。

為了確保水下測(cè)量精度符合標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行水下觀測(cè)時(shí)應(yīng)充分注意以下幾點(diǎn)：一是流動(dòng)站中的接收機(jī)天線是否與換能器位于同一垂直線？測(cè)試時(shí)RTK是否處于固定解情況下？二進(jìn)行斷面線測(cè)量時(shí)，測(cè)量船只是否與斷面位置處于同一垂直線？在進(jìn)行測(cè)深和測(cè)點(diǎn)定位時(shí)是否按照要求的間距進(jìn)行？

測(cè)量水下地形時(shí)，應(yīng)分別測(cè)量地形點(diǎn)的高程和平面位置，且地形點(diǎn)高程和平面位置的測(cè)量應(yīng)是同一時(shí)間進(jìn)行，這樣測(cè)量所獲取的精度將會(huì)更加準(zhǔn)確。通過(guò)上述能夠得出航道工程水下地形測(cè)量的具體內(nèi)容：同一時(shí)間分別對(duì)水下地形點(diǎn)的高程和平面位置進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行水位觀測(cè)。水下地形點(diǎn)的高程和平面位置以及水位觀測(cè)質(zhì)量直接影響著水下地形點(diǎn)測(cè)量精度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

水下地形測(cè)量涉及的數(shù)據(jù)可以歸納為兩個(gè)部分，一是原始數(shù)據(jù)，二是處理數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)是在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。原始數(shù)據(jù)主要包括：水位觀測(cè)數(shù)據(jù)；利用RTK常規(guī)測(cè)量等測(cè)量手段獲取野外數(shù)據(jù)；利用數(shù)字測(cè)深儀測(cè)量的水深數(shù)據(jù)等，處理數(shù)據(jù)主要包括水深點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM），水深值等。

在獲取了大量數(shù)據(jù)之后，要針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，生成有用的信息，即是水下地形分析。水下地形測(cè)量常做的數(shù)據(jù)分析有：等值線生成。形成等高線進(jìn)行水下地形圖的繪制，并按要求輸出不同比例尺的地形圖。如圖1所示：疏浚工程量宜采用水深測(cè)量法測(cè)量水下地形，并按開(kāi)挖設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行計(jì)算。工程量應(yīng)包括設(shè)計(jì)工程量、計(jì)算平均超寬和超深工程量。

2 航道工程水下地形測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題

第一，基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在視野開(kāi)闊的地方，確?；鶞?zhǔn)站視線15度角度內(nèi)沒(méi)有任何大型建筑物遮擋；設(shè)置的基準(zhǔn)站周圍應(yīng)沒(méi)有發(fā)射塔、高壓線等干擾源；不能設(shè)置在具有大面積水域的地方；基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在地勢(shì)較高、點(diǎn)位穩(wěn)定且能夠長(zhǎng)期使用的地方，這樣不僅能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站的差分信號(hào)傳播更遠(yuǎn)，還能為水下地形測(cè)量工作提供便利。

第二，特別注意水下地形點(diǎn)的高程和平面位置測(cè)量時(shí)間的同步性，以及GPS水面測(cè)點(diǎn)與測(cè)深儀水下點(diǎn)的重合性。所以，應(yīng)在同一條垂直線上安裝GPS接收天線和測(cè)深儀，并在同一時(shí)間打開(kāi)GPS接收機(jī)和測(cè)深儀接收機(jī)，以此確保兩者所接收到的信號(hào)是一致的。

第三，注意測(cè)量船的航速，這是影響測(cè)量結(jié)果的主要因素之一。測(cè)量船的航速過(guò)快，就會(huì)減弱接收到的測(cè)量信號(hào)的一致性，導(dǎo)致點(diǎn)位坐標(biāo)精度快速下降，最終對(duì)水下地形測(cè)量精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而測(cè)量船的航速過(guò)慢，則會(huì)接收到大量的測(cè)量信號(hào)，使得測(cè)量數(shù)據(jù)“眼花繚亂”，大大降低了測(cè)量工作效率。因此，在測(cè)量過(guò)程中必須將測(cè)量船的航速控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，這樣不僅能夠?yàn)闇y(cè)量精度提供可靠地保障，還能確保測(cè)量數(shù)據(jù)能夠真實(shí)有效的反映出水下實(shí)際地形。

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作者簡(jiǎn)介：黃楚羽（1981—），男，廣東揭陽(yáng)人，供職于廣東省航道測(cè)繪中心，研究方向：航道測(cè)繪。endprint