一、引言
\+ w! t& N7 }; A; P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。 f) \, d& c; S! H, c
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二、测深仪的原理9 N8 ~) J' } T, o6 D0 [! g
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2 b! g( |& b- x/ j/ N1 n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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三、无验潮水下地形测量基本原理 g1 }2 l0 e" M0 E' v* r9 K/ _
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。& {0 ~4 \- ^2 D* ?
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说明：
, W3 i+ q P, kh为GPS天线到水面的距离（即天线高）。, B0 i) v% L& M- ]# X
a为吃水。
: O: K0 W1 ?& C: B9 {( |b为换能器杆子的长度（常数）。
8 b- k* \" W/ j7 m+ i$ vs为换能器底部到水底的深度。8 I, C1 j4 F3 ?0 D" Z M( d
H为水深。
% |8 H9 c6 g' ^/ J6 N$ v; ch0直接由RTK实时测得。3 k4 [$ l i/ n' r+ I7 J9 I
另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
7 ?4 J4 E' g7 J! b$ [( n: C1 f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。& F. c6 L$ O/ v6 n$ a
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四、水下地形测量要求及设备6 l! ]6 b! K5 y0 P/ ]
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。
) R1 S% P3 \2 n! v0 d作业采用的仪器设备软件有：, v9 V, g/ P. C) n. v! y
华测X91GNSS(1+1)
3 h7 m C2 ~! c1 ~6 p. `华测D330单频测深仪 . E4 P. w1 Q2 V' w- Z' W1 E: b
华测Hydronav导航软件 7 P. y. {# L" W' w
AUTOCAD辅助成图系统 : ~3 K( F$ F0 ]5 w
2 q$ @3 u: e6 @/ y9 p& O9 i五、水下地形测量的具体实施* {4 p8 i7 X5 N% c, p3 M
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。 s& f( U6 h1 j! ~
1、前期的准备工作。2 I4 D1 z2 ^+ q7 l- s
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。
% Q% f8 H1 i: n% s) G' Rb. 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。 + ?- n4 o3 ]# C( _ i9 G) z- G
c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。 1 s1 u! R: `# \5 W; ^/ o
d. 施工区域计划线的绘制。 / b) B8 b% C$ C0 |6 X! e& E1 j
- `6 _7 G1 s5 ^ H/ s2 c0 B4 F8 h2 K0 @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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+ |% m! F/ t+ f% b; j2、外业的数据采集6 y) ?& i; ^& D6 l) i
a.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。! U: j* C6 _ M8 J" p# X
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）。
& y) a. F) W* g, S3 Oc.RTK和测深仪的联机调试：( N- @% c4 l2 \5 m; K
（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。
0 `- A8 p' |& p) Q) L1 k: o4 p（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。" f/ N* U* E3 P$ I
d.数据的采集和保存/ V6 a2 f! u) k6 }. c% }
（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
& e( e% @9 d6 x# A+ \- Y8 {（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。6 }8 A1 r' Z5 R: \% }6 j9 y
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& c. |3 N0 N# S6 I; K' J3、内业处理及成图输出
7 a( c+ J0 i* Y8 c8 e8 }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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b.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。
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六、成果的检验! \7 u! j7 v' p
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。
: t e! M: A. y6 j, _; @6 B七、无验潮水下地形测量的优点. [# @$ b& h3 X& A7 q; q
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。3 F# O+ a4 ~" c% I$ q) M+ N. r
2、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。3 Y' X) i7 M6 u6 |) y1 D
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。$ L+ r7 R L4 F* a2 B( _9 T
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# o2 L" ~! r0 k5 K% H1 F
八、结束语 ~, i; s4 y+ h1 P6 p" M- O0 G
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。
u7 u& j0 f; \: J9 Y 本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处 ) ], |7 [9 y! L# D) W Z
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