水下地形測繪的要求和處理

1、水下地形測繪的要求和處理本章主要內(nèi)容： 1、水下地形測繪精度要求與技術(shù)設(shè)計 2、測點平面位置的測定 3、水深測量 4、水位觀測與水位改正 5、水深測量數(shù)據(jù)處理與成圖水下地形測繪的目的： （1）建設(shè)現(xiàn)代化的深水港，開發(fā)國家深水岸段和沿海、河口及內(nèi)河航段，已建港口回淤研究與防治等需要高精度的水下地形圖。 （2）在橋梁、港口碼頭以及沿江河的鐵路、公路等工程的建設(shè)中也需要進行一定范圍的水下地形測量。 （3）海洋漁業(yè)資源的開發(fā)和海上養(yǎng)殖業(yè)等都需要了解相關(guān)區(qū)域的水下地形。 （4）海洋石油工業(yè)及海底輸油管道、海底電纜工程和海底隧道以及海底礦藏資源的勘探和開發(fā)等，更是離不開水下地形圖。續(xù) （5）江河湖泊及水庫

2、區(qū)域的防洪、灌溉、發(fā)電和污染治理等離不開水下地形圖這一基礎(chǔ)資料。 （6）在軍事上，水下潛艇的活動、近海反水雷作戰(zhàn)兵力的使用、戰(zhàn)時登陸與抗登陸地段的選擇等，其相關(guān)區(qū)域的水下地形圖使作戰(zhàn)指揮人員關(guān)心的資料。 （7）從科學(xué)研究的角度上看，為了確定地幔表層及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究板塊運動、探討海底火山爆發(fā)與海嘯等，也需要水下特殊區(qū)域的地形圖。 （8）為了進行國與國之間的海域劃界工作，高精度的海底地形圖是必備的。 3-1 精度要求與技術(shù)設(shè)計一、精度要求 由測點的測深精度和定位精度決定。測深精度目前有海道測量規(guī)范、海洋工程地形測量規(guī)范水運工程測量規(guī)范、IHOS-44等標(biāo)準(zhǔn)。下表為1999年版國家標(biāo)準(zhǔn)海道測量規(guī)范規(guī)

3、定的深度測量極限誤差。測深范圍Z/m極限誤差/m0Z200.320Z300.430Z500.550Z1001.0Z100Z 2%國際海道測量組織 IIHO國際海道測量組織 , 對于定位精度的要求，通常是根據(jù)測圖比例尺和項目的特定要求來規(guī)定，基本要求應(yīng)滿足下表規(guī)定：定位中心應(yīng)盡可能與測深中心一致，當(dāng)二者之間的水平距離不大于定位精度要求的1/2時，應(yīng)將定位中心歸算到測深中心。 測圖比例尺 定位點點位中誤差 圖上限差/mm1：200 1：500 2.0 1：5000 1.5 1：5000 1.0 主測線與檢查線的重合點水深值比對是檢查水深測量的主要指標(biāo)。主測線、檢查線點位圖上距離1.0 mm內(nèi)的重合

4、深度點深度不符值限差規(guī)定見下表，當(dāng)超限的點數(shù)超過參加比對點總數(shù)的25%，或圖幅拼接的點位水深比對超限時應(yīng)重測。水 深 （m）深度比對互差（m）200.4200.02 水深值二、技術(shù)設(shè)計 （一）實地勘察 主要了解測區(qū)的社會情況、自然地理、水文氣象、交通運輸、物資器材供應(yīng)、測船工作及生活條件、測船?？看a頭及避風(fēng)錨泊條件、測區(qū)已知控制點和水準(zhǔn)點情況（位置、標(biāo)志類型、保存情況）、水位觀測站站位和設(shè)站條件等等。 （二）制定技術(shù)設(shè)計書（包技術(shù)說明書和圖表） 技術(shù)說明書內(nèi)容有：任務(wù)的來源、性質(zhì)、技術(shù)要求，測區(qū)的自然地理特點，技術(shù)設(shè)計的依據(jù)及原有測量成果的采用情況；控制點的等級、標(biāo)石類型及數(shù)量、水深測量圖幅、

5、測深面積及障礙物的大致分布情況；作業(yè)所需的各種主要儀器設(shè)備、器材、船只類型及數(shù)量；根據(jù)測區(qū)地理氣象及裝備條件，確立的不同測區(qū)的作業(yè)效率測量作業(yè)的工作量、作業(yè)天數(shù)及時間安排；技術(shù)人員選定及分工；作業(yè)方法及注意事項，以及一些具體技術(shù)指示等。 技術(shù)設(shè)計書圖表內(nèi)容有：控制測量設(shè)計圖應(yīng)標(biāo)出已知點和待測點的位置、名稱和等級；水準(zhǔn)測量起點和待測點的名稱、聯(lián)測路線、測量等級等；水深測量設(shè)計圖應(yīng)標(biāo)出測區(qū)范圍、測圖分幅編號、比例尺、水位觀測站名稱和位置及附近重要城鎮(zhèn)和道路的名稱；海岸地形測量設(shè)計圖應(yīng)標(biāo)明測量比例尺及實測、修測范圍；附表包括技術(shù)說明書中各種統(tǒng)計表格等。（三）測線布設(shè) 主要考慮測線間距和測線方向。 測

6、深線間的距離大小應(yīng)顧及測區(qū)的重要性、水底地貌特征和水深等因素。對于單波束水深測量來說，測線間最大距離要求見下表： 測 區(qū)圖上測線間距/mm 沿 海1020內(nèi) 河重點水域1015一般水域1520 測線方向的布置對采用單波束測深儀或是多波束測深儀是不同的。原則上，采用單波束測深儀時，主測線應(yīng)垂直等深線方向布設(shè)；采用多波束測深儀時，主測線應(yīng)大致平行于等深線方向布設(shè)。 為了檢查測深與定位是否存在系統(tǒng)誤差或粗差，衡量測量成果的質(zhì)量，需要布設(shè)檢查線，檢查線應(yīng)與主測線垂直，分布均勻，分布在較平坦處，檢查線一般應(yīng)占主測線總長的5%10%。3-2 水下測量點的平面定位方法一、經(jīng)緯儀前方交會定位 兩臺經(jīng)緯儀同時照

7、準(zhǔn)目標(biāo)、且與水深測量同步。二、經(jīng)緯儀后方交會定位 適合水速較小、測圖比例尺較小。 三、全站儀定位 直接由岸上全站儀測定目標(biāo)（測船）的平面位置，與水深測量同步。續(xù)四、GPS定位 （一）單點定位 定位精度為幾米到幾十米，適合小比例尺水下地形圖的測繪； （二）差分GPS定位（DGPS）-Differential GPS DGPS系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)臺（基準(zhǔn)站）的GPS接收機、數(shù)據(jù)處理與傳輸設(shè)備以及移動站GPS接收機組成。隨著測船與基準(zhǔn)站距離的增加誤差增大1cm/km(非實時)（三） RBN-DGPS定位 RBN-DGPS就是Radio Beacon Differential GPS 該系統(tǒng)需設(shè)多個基準(zhǔn)站，

8、以構(gòu)成基準(zhǔn)站網(wǎng)，也稱局域DGPS（LADGPSLocal Area DGPS）。系統(tǒng)利用無線電標(biāo)臺站向移動臺播發(fā)差分改正信息，移動臺用此信息對其接收的GPS定位信息進行實時修正，以確定其精確位置。 目前，由交通部在我國沿海建立的RBN-DGPS定位系統(tǒng)可以覆蓋我國近岸向海約400km，向陸地約100km的范圍，定位精度約25m。（四）WADGPS定位 DGPS定位的精度隨移動站與基準(zhǔn)站距離的增加而降低，LADGPS定位系統(tǒng)在覆蓋范圍內(nèi)精度較均勻，但在覆蓋區(qū)域以外，系統(tǒng)也難以保證更高定位精度要求的測量工作。WADGPS（Wide Area DGPS）廣域差分GPS定位系統(tǒng)是一種覆蓋范圍更廣的精密

9、定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由監(jiān)測站、主站、數(shù)據(jù)鏈和用戶設(shè)備組成。一般的DGPS提供給用戶的是一組偽距或坐標(biāo)改正數(shù)，而WADGPS提供給用戶的改正數(shù)是每顆可見GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷和鐘差改正數(shù)，以及電離層延遲參數(shù)。 在WADGPS覆蓋區(qū)域內(nèi)，改正數(shù)的精度比較均勻，可達(dá)到亞米級或更高的定位精度。（五）GPS RTK定位 GPS RTK定位是一種高精度實時動態(tài)載波相位差分定位技術(shù)，由基準(zhǔn)站、移動站及RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈組成。 它的定位原理是:將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給移動臺,進行求差解算移動臺的坐標(biāo)(X、Y、H) ,也可以將基準(zhǔn)站的載波相位修正值(差分值) 發(fā)給移動臺,改正移動臺接收到的載波相位,再解算移動臺的

10、坐標(biāo)(X、Y、H) 。 采取以上的差分定位方法,其平面(X、Y) 的定位精度可以達(dá)到2 cm ,而高程H 的測量精度可以達(dá)到5 cm ,這樣的精度是非常高的,完全可以滿足大比例尺的測圖要求及工程上的應(yīng)用。作用距離10-20km。ZP=ZZ0（Hh） 利用GPS RTK定位技術(shù)可實現(xiàn)無水位觀測的水下地形測量。如圖，ZP繪圖水深；HRTK測得的相對基準(zhǔn) 面的高程；H-h 瞬時水面至深度基準(zhǔn)面的高度，即水位值（六）無線電定位 該方法是根據(jù)距離或距離差來確定測船位置，具有精度高、操作方便、不受通視和氣候條件的影響。 1）圓系統(tǒng)定位2)雙曲線系統(tǒng)定位(時間差定位) 如下圖，A、B、C是岸上三個無線電發(fā)射

11、臺（A為主、B、C為副）測船P設(shè)置無線電定位儀。由解析幾何知，一動點到兩定點距離之差為定值時，其軌跡為雙曲線。 P點至A、B兩點距離D1=Vt1，D2=Vt2； 距離差：D2-D1=V（t2-t1）=300 t (V= 300m/s)雙值問題？ 3-3 水深測量 主要有回聲測深儀、多波束測深儀及近幾年發(fā)展起來的機載激光測深系統(tǒng)。 一、水深測量的簡單工具 測深桿（下部有鐵底板），適用于水深5m以內(nèi)且流速不大的淺水區(qū)； 測深繩（錘），錘的重量3.5kg5kg，適合水深較大的區(qū)域（20m以內(nèi)）、船速小、水流速小、水底底質(zhì)較硬的條件。 在測深桿或測深繩上一般每10cm作一標(biāo)記，以便讀數(shù)。 二、單波束測

12、深儀測量（回聲測深儀、測深聲吶） 原理：測量聲波由水面至水底往返的時間間隔，從而推算出水深：H=S+h 其中：S= vt / 2； h換能器吃水參數(shù)。 v為超聲波在水中的傳播速度，約為1500m/sSHh三、多波束測深儀 聲吶陣列測深系統(tǒng)也稱條帶測深系統(tǒng), 單波束測深儀只能沿測線測量水深值，而多波束測深儀是一種能夠一次給出與航向垂直的剖面內(nèi)幾十個甚至上百個水下測點水深值的測量儀器。與傳統(tǒng)的單波束測深儀比較，多波束測深儀具有測量范圍大、速度快、精度高、記錄數(shù)字化以及成圖自動化等優(yōu)點，它把測深技術(shù)從點、線擴展到面，并進一步發(fā)展到立體測深和自動成圖，從而使水下地形測量技術(shù)發(fā)展到一個較高的水平。高精度

13、多波束測深系統(tǒng)具有“水下攝影機”、“水下CT”之稱。多波束測深系統(tǒng)的工作原理： 工作時換能器陣列向測船航向的垂直方向發(fā)射多個俯角不同的聲波束。每個波束的水平、垂直開角都很小，目前國際上各種型號的多波束測深系統(tǒng)波束開角都在13.5之間，波束個數(shù)在16-150個不等，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄各個波束的回波信號，計算水深。前進方向 這樣多波束測深系統(tǒng)就將單波束測深儀，測量船每跑一條線只能獲得一條測深線水深信息，變成能獲取多條線的水深信息。由于聲波在水中的傳播受水介質(zhì)理化特性的影響，在船正下方左右各45開角的范圍內(nèi)，測深精度較高，超出此范圍，精度將受到不同程度的影響。另外，從原理上可以看出，多波束記錄的每個信

14、號只是反映了該波束水底反射信號的平均強度值。 該系統(tǒng)測量以帶狀方式進行，波束連續(xù)發(fā)射和接收，測量覆蓋程度高，對水下地形可100%覆蓋，與單波束比較，波束角窄，對細(xì)微地形的變化都能完全反映出來，單波束是點、線的反映，而多波束則是面上的整體反映。多波束的應(yīng)用前景 由于多波束測深設(shè)備與常規(guī)單波束回聲測深儀相比，具有全覆蓋、無遺漏的優(yōu)勢，在精度、分辨率與水下地形成象質(zhì)量上有大幅度的提高，改變了傳統(tǒng)的水下地形測量技術(shù)按比例尺作業(yè)的模式，該系統(tǒng)正在為海洋和內(nèi)河測繪帶來一次技術(shù)革命，在江河、水庫、湖泊、海洋水下地形測繪，堤防護岸，港口、大壩監(jiān)測，海底電纜、管線、隧道以及沉船、水下物體打撈搜尋等方面具有廣闊的

15、應(yīng)用前景。 目前有利用水下載人潛水器、水下自治機器人(AUV：Autonomous Underwater Vehicle)或遙控水下機器人(ROV：Remotely Operated Vehicle)，集成多波束系統(tǒng)、側(cè)掃聲納系統(tǒng)等船載測深設(shè)備，結(jié)合水下DGPS技術(shù)、水下聲學(xué)定位技術(shù)實現(xiàn)水下地形測量的思想和方法。 水下機器人因可以接近目標(biāo)，利用其荷載的測量設(shè)備，可以獲得高質(zhì)量的水下圖形和圖像數(shù)據(jù)。目前使用的潛水器以自動式探測器最先進，探測器內(nèi)裝有水聲定位系統(tǒng)。 四、 基于水下機器人的水下地形測量早期的載人潛水器和法國的Nautile 載人潛水器 一般講，采用水下潛水器進行水下地形測量工作同用水

16、面船只測量的手段和方法大致一樣。只是在水下測量時，需要測定潛水器本身的下沉深度。因此，一般需要使用液體靜力深度計和向上方向的回聲測深儀。 一些技術(shù)比較先進的國家在潛水器上安裝了水下立體攝影機。這種隨潛水器運動的水下立體攝影測量，在某種程度上同航空攝影地形測量工作原理一樣。 由機器人深潛水下，在接近水底時用水下攝影的方式獲得水下目標(biāo)的圖像。 由于受水的透明度和照明情況，儀器離海底的高度等因素的局限，水下立體攝影測量方法效率低和困難較大。 水下攝影測量 進行海底地形測量，最有前途的方法還是利用具有高分辨率的聲學(xué)系統(tǒng)。聲學(xué)系統(tǒng)由超聲波發(fā)射器、水聲接收機和電視顯示器所組成。 將多波束、高精度測深側(cè)掃聲

17、納等聲吶掃測設(shè)備安裝在潛航器上，也可以實現(xiàn)對海底的高精度測量，如我國大洋一號上的6000米水下自治機器人AUV系統(tǒng)安裝了測深側(cè)掃聲納、淺地層剖面儀等設(shè)備，用于大洋的海底地形地貌調(diào)查。 水下電視攝像系統(tǒng)、水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)是目前獲取在水下環(huán)境清晰圖像的主要方法，掃海測量中，配置水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)有助于障礙物性質(zhì)的判斷，提高掃測能力。 激光測深的原理與雙頻回聲測深原理相似，從飛機上向海面發(fā)射兩種波段的激光，一種為紅光，波長為1064nm，另一種為綠光，波長為523nm。紅光被海水反射，綠光則透射到海水里，到達(dá)海底后被反射回來。這樣，兩束光被接收的時間差等于激光從海面到海底傳播時間的兩倍，由此可算得海面

18、到海底的深度。激光測深的公式為： 式中：c 為光速；n 為海水折射率； t為所接收紅外光與綠光的時間差。LIADR測量原理 五、機載激光測深（LIDAR） 一、水位改正 在進行水深測量時，測深儀測得的深度是由瞬時水面起算的，由于水面受水位或潮位的影響不斷變化，同一地點在不同水位時測得的水深是不一致的。 因此，必須對測得的水深做水位改正，將測量水深值改正到從規(guī)定的深度基準(zhǔn)面起算的深度。 測深與高程系統(tǒng)的聯(lián)系，一般通過水位觀測實現(xiàn)。應(yīng)在水深測量的同時進行水位觀測。在水位觀測中，可根據(jù)測區(qū)的特點和測量目的選擇深度基準(zhǔn)面。3-4 水位改正和水位觀測 水位改正將測量水深值改正到從規(guī)定的深度基準(zhǔn)面起算的深

19、度。 深度基準(zhǔn)面水下地面點豎向位置的描述可使用與陸地同樣的高程系統(tǒng)，由此得到水下地形圖。但有時需用水深描述水下地面點豎向位置，則得到用等深線表示的水深圖或海圖。水深計算的起算面稱為深度基準(zhǔn)面。 水位指水面相對于某一高程基準(zhǔn)面的高程。 水位觀測為確定水位而進行的測量。關(guān)于深度基準(zhǔn)面的問題： 水下地面點豎向位置的描述可以使用與陸地同樣的高程系統(tǒng)，由此得到水下地形圖。但有時需要水深描述水下地面點豎向位置，則得到用等深線表示的水深圖或海圖。水深計算的起算面稱為深度基準(zhǔn)面。 水深圖主要服務(wù)于航運，因此深度基準(zhǔn)面的確定非常重要。在我國海洋、港灣和河口以往主要采用最低潮面，從1956年開始采用理論深度基準(zhǔn)面

20、（理論上可能出現(xiàn)的最低潮面）；在內(nèi)河及湖泊采用最低水位、平均低水位或設(shè)計水位等作為深度基準(zhǔn)面。 設(shè)計水位又稱為江河航道設(shè)計水位，其確定方法主要有三種： （1）多年最低水位平均值法。 （2）多年平均保證率法，即取多年日平均水位歷時曲線上與通航保證率相應(yīng)的水位。 （3） 頻率法，如用流量頻率法，即以不能通航的天數(shù)為準(zhǔn)，在各年流量過程線上找出相應(yīng)的流量作為隨機變量，繪出理論累積頻率曲線，從其上查處規(guī)定頻率相應(yīng)流量曲線作為設(shè)計流量，再在水位流量關(guān)系曲線上查得對應(yīng)此流量的水位，即為設(shè)計水位。 水下某地面點A的水深值SA等于深度基準(zhǔn)面位置H0與A點高程HA之差，即 SA=H0-HA 水位觀測過程中采用以“

21、點”帶“面”的水位改正方法，水位改正方法主要有單站水位改正法、線性內(nèi)插法、水位分帶法、時差法和參數(shù)法等。 水位改正單站水位改正法 為求得不同時刻的水位改正數(shù)，一般采用圖解法和解析法。 圖解法就是繪制水位時間曲線圖，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示水位改正數(shù)。 解析法就是利用計算機以觀測數(shù)據(jù)為采樣點進行多項式內(nèi)插來求得測量時間段內(nèi)任意時刻的水位改正數(shù)的方法。 線性內(nèi)插法 線性內(nèi)插法的假設(shè)前提是兩站之間的瞬時海面為直線形態(tài)。此法也同樣適應(yīng)三站的情況，其基本數(shù)學(xué)模型為：（ 兩站水位改正數(shù)模 ）（三站水位改正數(shù)模 ） 三點水位變化在不同時刻位于同一平面上。水位分帶改正法(分帶法) 水位分帶改正法分為兩站水位

22、分帶改正、三站水位分帶改正(又稱三角分帶)。以兩站水位分帶改正法為例來介紹: 水位分帶的實質(zhì)就是利用內(nèi)插法求得測區(qū)的水位改正數(shù)，與線性內(nèi)插法不同，分帶所依據(jù)的假設(shè)條件是兩站之間潮波傳播均勻，潮高和潮時的變化與其距離成比例。分帶條件： 當(dāng)測區(qū)有圖時，可以判斷主要分潮的潮波傳播是否均勻，來確定分帶與否。 若測區(qū)無潮波圖時，可根據(jù)海區(qū)自然地理(海底地貌、海岸形狀等)條件，以及潮流等因素加以分析。分帶的基本原則： 分帶的界線方向與潮波傳播方向垂直。分帶原理： 具體分為幾帶是由具體情況決定。兩驗潮站之間的水位分帶數(shù)由下式確定：式中：K 為分帶數(shù)；z為測深精度；為兩驗潮站深度基準(zhǔn)面重疊時，同一時刻兩驗潮站

23、間的最大水位差。 時差法 時差法水位改正是水位分帶改正法的合理改進和補充。其所依賴的假設(shè)條件是兩驗潮站之間的潮波傳播均勻，潮高和潮時的變化與其距離成比例。 時差法是運用數(shù)字信號處理技術(shù)中互相關(guān)函數(shù)的變化特性，將兩個驗潮站A、B的水位視作信號，這樣研究A、B站的水位曲線問題就轉(zhuǎn)化為研究兩信號的波形問題，通過對兩信號波形的研究求得兩信號之間的時差，進而求得兩個驗潮站的潮時差，以及待求點相對于驗潮站的時差，并通過時間歸化，最后求出待求點的水位改正值。 參數(shù)法 參數(shù)法直接從潮汐水位曲線的整體變化入手，采用最小二乘擬合逼近技術(shù)，不僅求出兩驗潮站的潮時差，還求出了兩驗潮站的潮差比和基準(zhǔn)面偏差。 基本原理：

24、令所取A、B兩站的水位觀測值為整點觀測值hA(i)、hB(i)，則同步觀測N天，便有24 N個觀測值。兩組觀測值可畫成兩條水位曲線如下圖： 其中，x為垂直比例系數(shù)，表示兩站間的潮差比(潮高比)； y為水平延遲系數(shù)，表示兩站間的潮時差；z為基準(zhǔn)面偏差。 將兩曲線移動，并適當(dāng)放大或縮小，使兩個水位曲線吻合。則建立如下數(shù)學(xué)模型：兩曲線比較示意圖將上式改為計算的離散化格式：根據(jù)最小二乘原理： 其中：F 為設(shè)計矩陣，第i 行元素為 L為閉合差矩陣，第i 行元素為：解出x、y、z后，可得關(guān)系值： 二、水位觀測 為了水深測量時進行水位改正，必須在水深測量時同步進行水位觀測工作。為此，需要在測區(qū)布設(shè)足夠的水位

25、觀測站。在海洋測量時，水位觀測站也稱為潮位觀測站或驗潮站。黃河水位觀測點。通過這里的水位觀測，向國家防總報汛。水位觀測站的類型有以下幾種： （1）長期站。主要用于計算平均水(潮)位面，一般應(yīng)有兩年以上連續(xù)觀測的水位資料； （2）短期站。用于補充長期驗潮站的不足，與長期驗潮站共同推算測區(qū)的深度基準(zhǔn)面，一般應(yīng)有30天以上連續(xù)觀測的水位資料； （3）臨時驗潮站。在水深測量時設(shè)置，用于測量項目的水位改正； （4）海上定點驗潮站。至少應(yīng)在大潮期間（良好海況下）與相關(guān)長期站或短期站同步觀測1次或3次24h或連續(xù)觀測15天水位資料，用于推算平均海面、深度基準(zhǔn)面以及預(yù)報瞬時水位，用于深度測量時的水位改正。水位

26、觀測站設(shè)置： 水位觀測站附近應(yīng)埋設(shè)工作水準(zhǔn)點或水準(zhǔn)點標(biāo)志。 工作水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在水尺附近，以便經(jīng)常檢查水尺零點的變動情況。工作水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在高水（潮）位線以上、地質(zhì)比較堅固穩(wěn)定、易于進行水準(zhǔn)聯(lián)測的地方。 工作水準(zhǔn)點與國家水準(zhǔn)點之間的高差，按四等水準(zhǔn)測量要求，工作前后各測一次，亦可用GPS高程測量方法測定工作水準(zhǔn)點的高程。水位觀測 水位觀測一般采用水尺、自動驗潮（水位觀測）儀或水位計進行。 在用水尺觀測水位時，水尺最好固定在直立的碼頭壁或牢固的樁柱上。設(shè)立水尺時，盡量選在避風(fēng)和便于觀測的地方。 水尺設(shè)立要求牢固、垂直于水面，高水位不淹沒，低水位不干出。當(dāng)岸灘坡度較緩或因潮差太大，一根水尺不能滿足水位觀

27、測要求時，可以設(shè)立兩根或兩根以上的水尺，相鄰兩根水尺應(yīng)有的重疊。 水位觀測 水位觀測 水位觀測 水尺中至少有一根水尺零點與工作水準(zhǔn)點之間的高差是用等外水準(zhǔn)測定，其它各水尺零點之間的高差可在海面平靜時，用水面水準(zhǔn)或等外水準(zhǔn)方法測定。 水面水準(zhǔn)法要求各水尺每隔10min同時進行一次讀數(shù)，連續(xù)讀數(shù)三次，其高差不超過3cm時，取中數(shù)使用，超限者應(yīng)重測。 三、河流斷面測量觀測水位的要求 在河流斷面測量中，當(dāng)測區(qū)有顯著的水面比降時，應(yīng)分段設(shè)立水尺進行水位觀測，按上下游兩個水尺讀得的水位與距離成正比內(nèi)插測深時的工作水位。 比降，亦稱坡降、坡度。指水面水平距離內(nèi)垂直尺度的變化，以千分率或萬分率表示。 河段水面

28、沿河流方向的高程差與相應(yīng)的河流長度相比，稱之為水面的縱比降。由于地球自轉(zhuǎn)和河道彎曲處離心力的作用，河道橫斷面的水面也不平，左右岸水面的高程差與之相應(yīng)斷面的河寬之比，稱之水面的橫比降。 水位觀測的時間間隔，一般按測區(qū)水位變化的大小而定。當(dāng)水位的日變化小于10cm時，每次測深前、后各觀測一次，取平均值作為測深時的工作水位。在受潮汐影響的河段，每隔1030min觀測水位一次。 在編制河流縱斷面圖和計算水面比降時，需要河流在同一時間的各點水面高程，這些高程通常稱為同時水位（或瞬時水位、假定水位）。 兩點間的同時水位之差稱為落差，它是由于河床高度的變化所產(chǎn)生的水位的差數(shù)。 3-5 水下地形圖測繪一、測深

29、斷面線和斷面點的設(shè)計與布置 測深斷面線的方向一般與河流主流或岸線垂直，在河道轉(zhuǎn)彎處，可布設(shè)成扇形。 測深斷面線一般規(guī)定在圖上每隔12cm布設(shè)一條，測深點的間距一般在圖上為，見下表：二、水下地形測量方法 斷面方向的確定：儀器（工具）、目估，一般在岸上設(shè)立兩個標(biāo)志進行瞄準(zhǔn)定向。 外業(yè)結(jié)束后，內(nèi)業(yè)工作主要內(nèi)容有： （1）將外業(yè)測角和測深數(shù)據(jù)匯總并逐點核對； （2）由水過觀測結(jié)果和水深記錄計算各測點高程。 （3）展繪各點位置，注記相應(yīng)高程。 （4）在圖上勾繪等高線或等深線表示出水下地形的起伏。 （一）縱斷面：縱斷面是指河底高程沿河長的變化，一般用縱斷面圖表示。以河長為橫坐標(biāo)，河底高程為縱坐標(biāo)繪制而成的

30、圖為河槽的縱斷面圖?？v斷面圖表示河流的縱坡和落差的沿程分布。它是推算水流特性和估算水能蘊藏量的主要依據(jù)。 河道縱斷面可用測量方法作出，在測出泓線上河底若干地形變化的轉(zhuǎn)折點的高程與各點之間的距離后，以河長為橫坐標(biāo)，以河底高程為縱坐標(biāo)，即可繪出縱斷面圖，河道的縱斷面圖可以表示河流的縱坡及落差的沿程分布，也是計算水能蘊藏量的主要依據(jù)。三、河道縱、橫斷面圖的繪制 （二）橫斷面：橫斷面是指垂直于流向的斷面。兩邊以河岸為界，下面以河底為界。分單式及復(fù)式兩種，單式端面水面寬度隨水深的變化沒有突變點，是連續(xù)變化的，而復(fù)式斷面水面寬度隨水深的變化有突變點，是不連續(xù)的?？菟谒魍ㄟ^的部分稱基本河槽。在洪水期淹沒的部分稱河漫灘。 河流橫斷面是決定河道過水能力、流速分布、河流