影響水深測(cè)量精度的幾種因素及控制方法

1、影響水深測(cè)量精度的幾種因素及控制方法袁江濤（中交一航局第四工程有限公司第九項(xiàng)目經(jīng)理部）摘要：利用RTK-GPS6驗(yàn)潮技術(shù)進(jìn)行水深測(cè)量，使得水深測(cè)量這項(xiàng)工程變得簡(jiǎn)單、方便、快捷、輕松、高效、經(jīng)濟(jì)，所以不失為一種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要介紹了無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量過(guò)程中影響水深測(cè)量精度的幾種因素及其控制方法，目的為了減少水深測(cè)量過(guò)程中的累計(jì)誤差提高測(cè)量精度。關(guān)鍵詞：無(wú)驗(yàn)潮技術(shù)；水深測(cè)量；影響因素；控制方法；測(cè)深精度1引言在水下地形測(cè)量過(guò)程中，水深測(cè)量的精度是值得我們討論的一個(gè)問(wèn)題。目前水深測(cè)量多采用的是不受潮位變化的無(wú)驗(yàn)潮技術(shù)，此技術(shù)雖然在工作效率及精度上相對(duì)驗(yàn)潮測(cè)深有

2、了明顯提高，但是在測(cè)量過(guò)程中諸多制約著水深測(cè)量精度的因素都被人為的疏漏和無(wú)視。水深測(cè)量的精度主要由測(cè)點(diǎn)的測(cè)深精度和定位精度決定，其精度必須滿足相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或特定測(cè)量項(xiàng)目的精度要求。2無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深工作原理港口工程測(cè)量圖的圖載水深都是相對(duì)于同一個(gè)深度基準(zhǔn)面來(lái)說(shuō)的，我國(guó)當(dāng)前海域測(cè)深普遍采用當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵鏋樯疃然鶞?zhǔn)面。常規(guī)有驗(yàn)潮測(cè)深時(shí)，實(shí)測(cè)水深要減去基準(zhǔn)面以上的深度（水位），即水位改正，所以常規(guī)水深測(cè)量時(shí)都要進(jìn)行水位觀測(cè)（驗(yàn)彳）。無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)使用RTK吉合測(cè)深儀工作。RTK!過(guò)載波相位差分技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地獲取三維坐標(biāo)（X,Y,H）,且精度可達(dá)到厘米級(jí)。RT滁了定位精度高能有效保證更大比例尺

3、測(cè)圖的精度外，其另一優(yōu)點(diǎn)為測(cè)得第三維坐標(biāo)（高程）的精度同樣可以達(dá)到厘米級(jí)，精度完全能夠滿足港口水深測(cè)量的要求。RTa位天線中心的高程h是從深度基準(zhǔn)面起算的高程，是通過(guò)在已知高程控制點(diǎn)上進(jìn)行比測(cè)求得轉(zhuǎn)換參數(shù)后換算的高程。測(cè)深儀通過(guò)換能器探頭加載脈沖聲波信號(hào)測(cè)量出換能器至海底深度，再通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算即得到測(cè)量點(diǎn)海底高程（水深）。RTK6驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)工作原理如圖1所示，RT躍線直接安裝在測(cè)深儀換能器桿頂，并保持天線中心與換能器卞f在同一垂線上。RT底線中心到測(cè)深儀換能器底部的垂直距離為hl,測(cè)深儀換能器底部到海底的垂直距離為實(shí)測(cè)水深h2,則P點(diǎn)高程為H=h-（h1+h2）,H!常為負(fù)值。在水深測(cè)量

4、中負(fù)高程通常稱為水深，成圖時(shí)的圖載水深前一般不加負(fù)號(hào)。GPSRTK天空高般圖1RTK無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)工作原理高收:口I不過(guò)在實(shí)際測(cè)深操作過(guò)程中，諸多因素如儀器因素、環(huán)境因素等制約著測(cè)深精度，那么我們應(yīng)該怎樣消除或減少這些因素和如何對(duì)其進(jìn)行控制成為本文主要探討的問(wèn)題。本文結(jié)合工作原理和工程實(shí)踐來(lái)探討無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)中影響精度的幾個(gè)問(wèn)題并提出實(shí)用可行的控制方法。3影響定位精度的因素及控制方法基準(zhǔn)臺(tái)及船臺(tái)位置確定因素影響及確定原則基準(zhǔn)站架設(shè)的基準(zhǔn)臺(tái)位置及基準(zhǔn)臺(tái)和船臺(tái)天線的設(shè)置因素影響定位精度基準(zhǔn)臺(tái)位置的確定原則基準(zhǔn)臺(tái)要求通視良好，周圍視野開(kāi)闊有條件時(shí)應(yīng)盡量選在高建筑物上，視場(chǎng)障礙物的仰角應(yīng)小于10。，便

5、于更有效的接受衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行有效的結(jié)算，為流動(dòng)站接受準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)，提高定位測(cè)量精度?；鶞?zhǔn)臺(tái)應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)磁或強(qiáng)電信干擾，其到高壓線、變電站、無(wú)線電信號(hào)發(fā)射設(shè)備的距離應(yīng)不小于100nx否則將影響衛(wèi)星發(fā)布數(shù)據(jù)輸入基站和影響流動(dòng)站接收基站傳出數(shù)據(jù)的精度?；鶞?zhǔn)臺(tái)臺(tái)址宜避開(kāi)對(duì)電磁波有強(qiáng)吸收或反射影響的物體。4影響測(cè)深精度的因素及控制方法船體擺動(dòng)引起的誤差測(cè)深應(yīng)在風(fēng)浪較小的情況下進(jìn)行。當(dāng)沿海波高超過(guò)0.6m,內(nèi)河波高超過(guò)0.4m時(shí)，應(yīng)停止作業(yè)。RTK高程可靠性的問(wèn)題RTK高程用于測(cè)量水深，其可信度問(wèn)題是倍受關(guān)注的問(wèn)題。在作業(yè)之前可以把使用RTK測(cè)量的水位與人工觀測(cè)的水位進(jìn)行比較。人工可以用另一臺(tái)

6、流動(dòng)站測(cè)量得到的水位高程與測(cè)深儀上顯示的進(jìn)行檢驗(yàn)校正，而測(cè)深儀的水深數(shù)據(jù)校正則是通過(guò)打水泥測(cè)水深進(jìn)行比對(duì)改正。通過(guò)以上注意事項(xiàng)從源頭減少水位誤差，判斷可靠性，用水位高程進(jìn)一步實(shí)踐證明RTK高程是可靠的。測(cè)深儀安裝的控制方法測(cè)深儀是以聲波的形式通過(guò)換能器發(fā)射和接收，從而通過(guò)計(jì)算得出水深，那么測(cè)深儀的安裝過(guò)程中就要求我們更多要考慮的就是怎樣減少影響水深測(cè)量精度的因素，從而提高水深測(cè)量精度。安裝位置要求外界雜聲干擾少，要遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)、排氣和排水管，避開(kāi)這些機(jī)械產(chǎn)生的有規(guī)律的雜聲干擾，同時(shí)要避免測(cè)船行駛時(shí)在換能器底部出現(xiàn)氣泡。要求換能器必須安裝在離船艙較遠(yuǎn)的地方，應(yīng)該安裝在船的前半部，但是船首附近又是水

7、流沖擊船殼最激烈的地方，所以換能器宜安裝在離船艄1/21/3船長(zhǎng)的部位，同時(shí)又遠(yuǎn)在吃水線以下，但不低于船底（b）。為了使換能器安裝牢固，最好在換能器的前后兩側(cè)用繩索拉緊固定（a）。當(dāng)在上述部位無(wú)法安裝或安裝有困難時(shí)，可適當(dāng)前移，但不能后移。要注意勿移至船艄船長(zhǎng)的部位。換能器底面要與水面平行，彳昵斜角不大于發(fā)射角的1/6。abc對(duì)于換能器，安裝時(shí)應(yīng)使長(zhǎng)的一邊和船軸線方向一致（c）。測(cè)深儀的主機(jī)應(yīng)安裝在便于操作和駕駛員聯(lián)系的地方，便于指揮。電源電纜線不能太長(zhǎng)，盡量簡(jiǎn)短。盡量遠(yuǎn)離機(jī)艙，以避免受機(jī)器強(qiáng)烈震動(dòng)和電磁的干擾。換能器安裝是準(zhǔn)確可靠進(jìn)行水深測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。換能器入水深度一般為0.30.8m,此

8、項(xiàng)誤差是常數(shù)，在深度改正中可以通過(guò)調(diào)節(jié)記錄紙零線位置進(jìn)行消除。具體情況還要根據(jù)流速、航速和測(cè)量吃水的大小而定。船大，流速大，航速快，入水可深一些，反之，換能器入水可相應(yīng)的淺一些。換能器桿安裝偏差由于換能器桿連接了RT躍線和換能器，換能器桿如果安裝不垂直，形成的偏角將導(dǎo)致測(cè)深儀測(cè)量的水深值具有系統(tǒng)性誤差，同時(shí)，由于RT躍線不垂直而使RTK®量高程比實(shí)際值偏小，也產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差。而且根據(jù)理論計(jì)算，我們可以得出由于換能器安裝不垂直形成的偏角越大，水深越深、換能器桿越長(zhǎng)，則測(cè)量的水深值比實(shí)際值越大，深偏差越大?？梢?jiàn)，測(cè)深時(shí)應(yīng)時(shí)刻注意換能器桿的安裝情況，保證其垂直方向安裝固定，必要時(shí)應(yīng)使用安裝

9、架固定。同時(shí)，測(cè)量時(shí)一般避免行船方向與海浪方向垂直，測(cè)線盡量布置成與海浪方向一致，從而減小受傾斜因素影響。其它影響因素為了保證水深測(cè)量的精度，在RTK無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量中除了注意以上影響因素外，對(duì)測(cè)深儀本身誤差的改正、船速改正、聲速改正、海水的鹽咸度、渾濁度等都要進(jìn)行仔細(xì)處理，避免誤差的累計(jì)。5總結(jié)在沿海港口碼頭經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，水運(yùn)工程水深測(cè)量過(guò)程中新儀器（測(cè)深儀）的使用必將提高工作效率，RTK無(wú)驗(yàn)潮測(cè)深技術(shù)雖已逐步被使用，但是要想得到精確的水深測(cè)量圖成果，需要考慮諸多因素的影響，只有有效控制每一項(xiàng)影響精度的因素，最終的成果質(zhì)量才能得到保障。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水深測(cè)量實(shí)踐情況，分析了RTK無(wú)驗(yàn)潮水深測(cè)量中影響精度的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，并提出了可行的控制方法。我們應(yīng)該加以重視，通過(guò)各種有效對(duì)策方法來(lái)降低和避免各種誤差因素帶來(lái)的影響，往往我們最容易忽視這些細(xì)節(jié)，也正是我們認(rèn)為最不會(huì)出現(xiàn)誤差的細(xì)節(jié)，結(jié)果導(dǎo)致誤差累計(jì)越大超出規(guī)范要求。反之，我們注重這些細(xì)節(jié)，那么對(duì)工程施工過(guò)程中的原地形地貌、分部分項(xiàng)水深驗(yàn)收就能更準(zhǔn)確的落實(shí)到數(shù)據(jù)上，為各工序的順利銜接打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提