一、引言 ' c P+ f) ~1 f4 e
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。
+ |6 S& a* n9 [* b E g, n : O- H. A- H) ?7 @1 @3 F! i
, L0 s5 ]2 l) s# \1 P! A* g+ |$ G7 L $ N3 h' I$ Q6 I$ r- Y- C$ R( c
二、测深仪的原理
. ^# O) W& ~. R* ]6 { 0 j; W/ z, {% F
6 I% O" n g8 P9 E! H. @
1 r P8 `0 y- [5 R8 p3 y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。
% V8 O8 o, z2 k" ^1 V5 ]
, _- ?2 H$ w/ U8 V三、无验潮水下地形测量基本原理
, z2 v2 K0 p2 z% x/ ^7 r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。
8 @& |0 k P( Q0 t/ k( A) [ 3 T" `5 T) j& g( a: P% D6 N+ g/ }4 b
: w- K2 R4 `$ ?) m2 U; q, |说明：$ h8 w9 f2 Q0 ]# ]1 x* d
h为GPS天线到水面的距离（即天线高）。
* ^5 q2 Z) Q, X( Pa为吃水。( N: J0 v: s$ C4 ]5 M, {0 N
b为换能器杆子的长度（常数）。
( K' y9 y y' Y5 }2 d3 M G" vs为换能器底部到水底的深度。
, L/ B+ n4 Y6 P7 F- o5 w" tH为水深。 Q) y7 X5 F k9 [1 y8 ]" ^! Q
h0直接由RTK实时测得。
! [" {8 }0 f" Y+ D4 H f另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。6 p0 S' j e: P& W
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。6 [4 `' N- D8 N9 _2 S
8 l4 [; D$ S/ m四、水下地形测量要求及设备
, x0 }! f5 \; l; K8 D& E3 L4 u" T4 Z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。
7 x& O& D/ e) E! f作业采用的仪器设备软件有：
5 r, k: @! |# W8 y8 k9 p华测X91GNSS(1+1)
5 h2 ?+ p4 G) Z5 ]$ _8 I! G+ [华测D330单频测深仪
9 h' W# x+ `' L! e% w; L5 ^华测Hydronav导航软件 ; N( ^1 J8 r7 l6 u
AUTOCAD辅助成图系统
' l& T0 w4 m# @ 7 P* k3 c2 N: W; m0 \- y; q
五、水下地形测量的具体实施3 \' A; a- `7 v7 [+ ` A
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。
% w3 N7 ^4 S3 U. D+ x8 ]1、前期的准备工作。
6 b) @/ [* ]' u+ T ]% J: j t( ea. 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。
0 H E4 o0 [: `& mb. 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。 3 g4 q0 d3 C9 r8 c9 y2 b/ g& _
c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。
3 F% |; G3 Q. td. 施工区域计划线的绘制。
' B+ D. Z) \) b5 ` . c' K& I! T8 x0 R" r7 o% o8 \
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。
' P3 x$ @2 d! j* B' S3 l
; L- M! \0 V) \ y
( `+ M8 A4 d4 k }/ Y2、外业的数据采集, y8 z8 g/ L" ]* s
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。9 v& @$ U# y, Q
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）。6 j0 j/ ?* }2 Y: @0 c7 z7 A
c.RTK和测深仪的联机调试： @# ^ k1 N1 ] x
（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 n! }$ ~2 ]% e0 U S, J
（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。- ?5 A: t6 P7 b3 c) x0 M A
d.数据的采集和保存4 e0 ]2 N& O1 Y5 e$ H/ k5 W4 M, t
（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
4 @% C: h4 G& ?. G$ f. W/ b（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。
1 V# v. G U1 {2 e
' k5 s/ A' C0 N) s
8 x5 V$ r# Y( c1 I/ D
1 I6 C- J; Y" n! ?$ E6 n3、内业处理及成图输出
( l) S$ i/ U/ Ra.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）。
& {; D3 q& d1 U) t7 T: a * m& f. W* ~4 i4 x& b
$ P; p0 C" a/ Z
4 o9 u9 ~- |8 u% _+ Q- ib.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。0 y. L1 A8 u! ^3 |! e, K
; R, ^9 d' l/ ], _! a
& e: K* \5 @" I6 G: ]7 b3 o
% j6 o1 P" f2 @# I8 }六、成果的检验, H: \, \' y! M. p9 _
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。
7 q) J! `. X( g0 i$ f七、无验潮水下地形测量的优点
7 }* r1 a* K) X" J5 d3 l. D* m0 \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。
5 S2 X+ L" y: O1 ?. a5 K6 g J& P2、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。2 N; ?4 r1 |7 b5 ?
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。5 k) y, n$ j4 j
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。 ! I, C% b6 S C4 Q! r
八、结束语
" p/ S( j6 M2 \' i7 |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。1 A6 g" U& t% n
本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处
9 D. J8 @* m) U4 S1 |0 s转载自：化工仪器网 |
/ N9 {3 M. E8 U' A$ v; q( b
