一、引言 . ?0 d: G, n6 t, E: D0 o+ w
随着RTK的普及和水上导航测量软件的成熟，一种新型的水上测量方式---无验潮水下地形测量应运而生，因其具备全天候、精度高、作用距离远、效率高的特点，与传统的测量方式相比有着巨大的优势，极大地提高了工作效率，被广泛的应用于各种工程测量之中，本文结合实践经验，介绍无验潮水下地形测量方法及应用。7 r$ d. |0 Y5 a6 c7 p$ u8 Y
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二、测深仪的原理
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3 B5 H, \5 j. _0 x) O; C利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头）发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行测量水深。 声波在水中的传播速度为V，换能器（探头）发出超声波，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t，则：Z = Vt/2；同时根据探头上固定杆的刻度可获知水面与探头之间的距离，即吃水深度，两者之和即为水深。
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7 F, G$ o" G' k2 p1 \2 ?三、无验潮水下地形测量基本原理8 d9 W/ w% A) }
水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即下图A点的平面坐标(X, Y,Z) 普通的DGPS测量的高程值h0精度比较差，满足不了要求，为了解决水下地形测量，在精度要求不高的地方需要人工的方法检验潮位，这就是常规的验潮方法。
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9 I Q! s2 S- K! g2 B7 F说明：
) F9 N* [5 I q9 H0 ~- Dh为GPS天线到水面的距离（即天线高）。. M7 l* h$ F9 l
a为吃水。
3 H" U5 _1 ~1 }2 Tb为换能器杆子的长度（常数）。% U8 e5 l3 D$ {" c
s为换能器底部到水底的深度。: K# M( N- u' h* m( g# W
H为水深。
/ x4 s- e+ K- i3 Nh0直接由RTK实时测得。
* O8 B" s8 G7 x/ W" d1 K另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
9 S. E1 _5 L- n/ p, g8 R5 x. B如上图所示可知Z=h0-b-s 其中水底高程Z只和h0及S相关，与潮位无关，从而达到无验潮效果。
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四、水下地形测量要求及设备7 b) j4 M8 F6 j/ b/ p G
水下地形测量的工作主要由RTK接收机、 数字化测深仪 、内置导航软件等组成。为满足码头施工的需要，根据项目设计要求，需对该水域进行1:500水下地形图测量。 ?* D0 i6 o* q( H
作业采用的仪器设备软件有：
2 h2 Q5 t1 Q2 ^+ C7 K5 u华测X91GNSS(1+1) : {0 r8 `; D5 M2 p5 o4 U. |
华测D330单频测深仪
: p I, z+ N, E# G" y; ?1 J华测Hydronav导航软件 8 c: X( J2 W: `$ v7 k7 @5 y: Y
AUTOCAD辅助成图系统 3 u9 B+ \7 g6 y
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五、水下地形测量的具体实施
. O+ ]6 _" T9 p- B; H水下地形测量分三部分：前期的准备工作，外业数据采集，内业处理及成图输出。
; L7 j$ U- r5 ^* i! Q- E- \1、前期的准备工作。
7 r" Y0 r" T @9 c0 t* ?, ^a. 控制点数据的收集，施工区域位置的确定，施工区域计划线的绘制。
& l i) o% M) ~( P3 ]b. 测深仪换能器的绑扎，换能器一般绑在距离船尾1/3为宜，吃水深度以超过0.5米为佳。 # m5 N8 V% l2 L% D) i: B, L0 b" u' X. Q
c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。 & ~% s/ Y. a5 T+ V+ E
d. 施工区域计划线的绘制。 1 I8 e6 j& l) Y" T/ A
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如下图按1:500的要求，将施工区域按5米间隔将整个区域分布好。
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2、外业的数据采集
" y, _ A0 V4 P5 @2 Xa.RTK作业：将GPS基准站架设在固定的位置，启动基准站，用移动站采集控制点坐标，进行点校正，再找另外一个控制点进行比对，检测结果符合要求后，方可进行数据采集工作。) ?9 x0 g* Z$ T& e
b.测深仪水深的比对：在进行水深记录之前，需进行水深的比对工作，调节测深仪的声速，确保测量深度在误差范围内（一般在静水条件下，用比对板在不同的深度进行比测，也可用测深锤比对，通过调节声速，达到要求）。- U' e0 G% Q$ c% J ?/ d1 y
c.RTK和测深仪的联机调试：. `# S. d; Q6 e0 U- m
（1）将RTK接收机通过数据线连接上D330测深仪,设置好GPS和测深仪的数据格式，通过串口调试助手将信号连接通。- g/ U5 h- V- a+ i* a
（2）坐标的检测：将RTK点校正的参数输入到导航软件中，检测软件显示坐标和手簿显示的坐标是否一致（注意：设置好天线高后导航软件显示的高程即为水位），检测合格后方可进行数据采集。
3 d, M7 |" b6 m& f. ?d.数据的采集和保存
5 I* z& t4 U W: A* R! f: M) S（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。% M' R7 o; K% h! j1 a
（2）打开导航软件，按设计好的计划线，按2米一个点进行数据采集，采集结束后保存。/ u0 L$ X7 T* m$ U6 E6 s, \- h& S
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3、内业处理及成图输出+ D' y7 O$ m+ s* @0 k
a.内业处理：将记录好的原始数据，通过数据取样，去掉有粗差的水深点，通过后处理软件生成坐标数据文件,数据格式为（点号，X,Y,Z）。
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a8 r( ]+ ]8 T. C) W1 Ab.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件通过绘图软件，直接可以显示位置信息，生成等高线，断面图，三维立体效果图，并可进行土方量的计算和统计。8 C6 g- B2 e- R1 N4 O( I9 S$ I
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; K3 o' h) {4 `+ T' H- W0 A六、成果的检验2 H n1 g9 z1 W. R5 s2 D: s
同一地方不同方式比较：在距离码头1公里位置设立自动潮位仪，人工验潮的方式，对同一段进行3次水深测量，无验潮方法测得的数据经过比对，水底高程差值基本小于0.1米。 同一地方交叉测量：在测量的时候先纵向测3条线，再横向测3条线，其中位置相交的地方进行水深比较，水深互差在0.1米之内。4 p+ n. ?; R4 o/ Z+ I
七、无验潮水下地形测量的优点' Y- W) x$ y, B+ m# A- R
1、无须验潮数据，减少工作量。验潮法需要专人测量水位，建立验潮站或者花钱从水文部门获取水位数据。
: m4 z6 b" H) G# E+ m5 m+ r2、每个水位与GPS通过软件自动同步，极大提高精度，GPS数据更新速度达 10 Hz ，每个水深点都对应的水位值，无须内插或外推。
9 l9 e$ v1 S- H' Z9 {3、减少波浪等引起的误差。验潮法测量中由于波浪影响，换能器上下起伏使得测的水深有误差，在数据处理时无法消除，而无验潮法是通过GPS天线高程来推算水下高程的，天线与探头的相对位置固定，船舶的上下波动跟结果无关。
# B9 ], D! p9 w( g" N# I' X0 |4、数据处理方便、快捷。无验潮采集的数据全部集中在一个文件里面，无需输入潮位信息，即时能进行后处理，编辑水下地形图或断面图。
; P$ m7 ~9 s- L0 t& n1 m; H八、结束语5 w o% i7 F1 }* R" A! z1 J2 f" E) \
利用测深仪无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、，极大的提高了生产效率，结合华测的Hydronav导航软件，真正实现了全自动测量。值得在水深测量乃至其它水下地形测量中大力推广应用。
6 O8 h& v* j! s; L0 i 本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处 * t7 n( @" u$ {5 _! X0 d" f. t3 z& z
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