水下地形測量方法解析

水下地形測量方法解析隨著工程技術(shù)的發(fā)展，水下地形測量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，文章結(jié)合水下地形測量的作用和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，望廣大同行給予指導(dǎo)。標(biāo)簽：作用；特點(diǎn)；區(qū)別GPS技術(shù)1水下地形測量的具體作用（1）很多大壩在泄洪的過程中會因大壩溢流壩段下游沖刷形成大型的沖刷坑，所以必須對沖刷坑的深度和淤泥厚度進(jìn)行監(jiān)測。（2）大壩在建成后會攔截很多淤積物、垃圾、野生植物，這就會對大壩上游造成影響，從而導(dǎo)致大壩運(yùn)行受到干擾，所以要對大壩上游的淤積變化進(jìn)行監(jiān)測。（3）大壩下游的橋梁在泄洪過程中會受到水流沖刷，這樣就會影響到水下橋墩的結(jié)構(gòu)安全，所以必須采取措施對橋墩的水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)補(bǔ)救。2水下地形測量的特點(diǎn)2.1水下地形的完全不可預(yù)見性隨著水流的沖刷，水下地形結(jié)構(gòu)往往是千變?nèi)f化的，所以在測量的過程中不能忽略每一個(gè)測點(diǎn)。在測量過程中會因?yàn)樗鞯牧鲃臃较蛟斐蓽y量重復(fù)和遺漏的現(xiàn)象，所在測量前必須根據(jù)比例尺的要求在水下的每個(gè)地形點(diǎn)制定好斷面方向，并進(jìn)行均勻布測。如果不能對斷面進(jìn)行布測時(shí)可以使用散點(diǎn)法，但要保證比例尺的設(shè)定間距。2.2常用的水下地形測量方法與同步性水下地形測量我們經(jīng)常會用到斷面索定位法、交會法、極坐標(biāo)法、無線電定位法、GPS定位等方法，下面我就針對這些測量方法進(jìn)行分析。（1）斷面索定位法：這種方法比較適用于1：500比例尺水下地形圖。當(dāng)水面的測量面較窄、測深點(diǎn)的密度大時(shí)，其他的測量方法是不能滿足的，所以當(dāng)水下地形圖確定為1：500時(shí)多采用此方法。（2）交會法：和陸地測量一樣。水下地形測量也分為前方交會法和后方交會法。（3）極坐標(biāo)法：這種測量方法需要使用經(jīng)緯儀在水面配合，如果測量水面較小、無風(fēng)浪可以使用這種方法。（4）無線電定位法：多用于大江河和海洋的測深定位，目前中種方法是測距精度最高、操作最為方便的方法，同時(shí)它受視線和氣候的影響最小。（5）GPS定位：這是我們在本文重點(diǎn)討論的測量方法。2.3水下地形點(diǎn)的高程計(jì)算公式陸地測量中可以對地形進(jìn)行直接的測定，但是在進(jìn)行水下地形測量時(shí)要將水面高程進(jìn)行刨除，這就形成了以下公式：H=W-d（H：圖上高程W：相應(yīng)水位d：水深）通過這個(gè)公式也反映出水下的地形高程是由水位高程和水深兩個(gè)部分組成的。2.4水下地形測量的同步性在進(jìn)行水下地形測量的過程中，水深和水下平面位置是分別進(jìn)行的，但是由于水流影響水下的地形在不斷變化，所以在測量中必須保證水位、水深、水底位置要處于同一時(shí)間段，以提高水下測量的精確性。水下地形測量的組要內(nèi)容包括水下地形平面位置、水深、水位變化。所以保證三者的同步性是提高測量數(shù)據(jù)精度最有效的辦法。3水下地形測量的GPS方法3.1水下地形測量方法（1）光學(xué)地形測量方法：光學(xué)定位法，即光學(xué)經(jīng)緯儀配合測深儀定位法。由于測量時(shí)受到通視條件、能見度、氣候、測站條件等限制，造成觀測精度變低，且同時(shí)要進(jìn)行水位測量，則無法保證水下測量作業(yè)的精確度。（2）利用GPS技術(shù)在進(jìn)行水下地形測量的過程中，通常利用一臺固定接收機(jī)校準(zhǔn)已知的坐標(biāo)點(diǎn)，在利用一臺可移動接收機(jī)作為運(yùn)動載體。在操作中利用衛(wèi)星進(jìn)行觀測，這樣使測量精度和速度都得到保證，確保測量作業(yè)的全天候。GPS具體實(shí)施的常用方法和步驟（1）基準(zhǔn)站、流動站組合的動態(tài)實(shí)時(shí)定位（RTK）測量模式。此種模式下的測量精度最高，平面位置精度可達(dá)到分米至厘米級，基準(zhǔn)站與流動站間的距離一般設(shè)置為5km左右，由于電臺功率以及遮擋情況的存在，影響數(shù)據(jù)傳輸，使得一些測點(diǎn)還是會出現(xiàn)盲區(qū)，造成數(shù)據(jù)中斷。（2）基準(zhǔn)站、流動站組合的偽距差分實(shí)時(shí)定位測量模式。此種模式使用單頻GPS接收機(jī)，平面位置精度一般為1m左右，可滿足1：10000比例尺水下地形圖的精度要求，基準(zhǔn)站與流動站間的距離一般為10km左右，但同樣由于電臺功率以及周邊遮擋的情況，在一些測點(diǎn)處一樣會出現(xiàn)盲區(qū)，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性，造成數(shù)據(jù)采集的中斷。（3）由流動站與永久性運(yùn)行的跟蹤站相連接的偽距差分后處理測量模式。此種模式下的測量精度與第二種方案精度相當(dāng)，由于采用后處理方式，可得流動站在測量過程中每一觀測歷元的高精度坐標(biāo)，不需要在流動站與基準(zhǔn)站之間建立數(shù)據(jù)傳輸，流動站亦不受電臺功率及周邊遮擋的影響，不會出現(xiàn)盲區(qū)，保證了測量數(shù)據(jù)的完整性和精確性。RTK技術(shù)的應(yīng)用RTK技術(shù)就是使用GPS進(jìn)行相位差分。在GPS測量中通常以載波相法作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對實(shí)際地形進(jìn)行GPS測量。在測量過程中使用叫實(shí)際數(shù)據(jù)和測量結(jié)果相互結(jié)合，構(gòu)成了實(shí)際地形的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先將基準(zhǔn)站架設(shè)在一個(gè)已知控制點(diǎn)上，然后再使用其它的移動測站連接衛(wèi)星，最為通信傳輸系統(tǒng)，移動測站通過衛(wèi)星進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)一段地形進(jìn)行測量后，就將測回內(nèi)所有的測設(shè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出測設(shè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。3.4水下粗差高程點(diǎn)的探測方法水下地形測量是一種動態(tài)測量效益，這與陸地上測量時(shí)截然不同的，在水下測量數(shù)據(jù)受水和大氣的雙重影響，尤其是水流、水的質(zhì)量、水下運(yùn)動體等因素的干擾都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于陸地測量。所以水下測量所得的數(shù)據(jù)比陸地測量所得的數(shù)據(jù)更加容易受到干擾造成較大偏差。所以在進(jìn)行水深值測定時(shí)通常應(yīng)用電能轉(zhuǎn)化器將電能向水底發(fā)射，水底反彈的回波又會通過轉(zhuǎn)化器變成電能。通過軟件的數(shù)據(jù)處理和分析后形成完整的數(shù)據(jù)顯示出來。4水下地形圖的繪制水下地形圖的繪制是通過軟件根據(jù)時(shí)間和測量間隔而進(jìn)行的。依據(jù)北京坐標(biāo)系換算出大壩坐標(biāo)系，采用大壩自身坐標(biāo)系統(tǒng)，以大壩中軸線為X軸，壩左為正、壩右為負(fù)，垂直于壩軸線且相交于壩左、壩右分界點(diǎn)的直線為Y軸，下游為正、上游為負(fù)，高程使用黃?；鶞?zhǔn)。最后根據(jù)計(jì)算機(jī)記錄的定位數(shù)據(jù)、水深數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的加載，將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成CAD文件，并且根據(jù)需要繪制出各種不同的水下地形圖。5現(xiàn)行技術(shù)面臨的問題5.1水下地形測量技術(shù)的優(yōu)勢通過本文的分析，我們得知水下地形測量技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，尤其在數(shù)據(jù)采集和成圖技術(shù)中已經(jīng)能達(dá)到監(jiān)控需要，其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）通過GPS技術(shù)，我們可以應(yīng)用相應(yīng)軟件，對測量過程進(jìn)行控制，并且可以同時(shí)對水下坐標(biāo)值和水深情況進(jìn)行相應(yīng)的收集。（2）測量軟件系統(tǒng)可以對水深值進(jìn)行自動平差，使水深值的數(shù)據(jù)變得更加精確。（3）通過GPS程序的支持，可以繪制出較精確地水下等高線地形圖。并且可以根據(jù)不同需要調(diào)整比例尺。5.2面臨的問題在測量中所使用的測量軟件都是配合單一的GPS設(shè)備所使用的，這使數(shù)據(jù)的流通分析很麻煩，同時(shí)也影響了對數(shù)據(jù)的分析研究，希望在以后的工作時(shí)間中可以不斷的進(jìn)行完善。參考文獻(xiàn)[1]王守彬，王新洲，劉曉東GPS-RTK與數(shù)字測深集成技術(shù)在水下地形測量中的應(yīng)用［J］.測繪信息與工程，2004.［2］ 楊飛，馬耀昌.GPS在水下地形測量中的應(yīng)用研究［A］