李國(guó)洋 張林波

（江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

傳統(tǒng)的測(cè)量方法是利用全站儀等儀器獲得水下地形點(diǎn)的平面坐標(biāo)，利用測(cè)深桿和回聲測(cè)深儀等方法獲得該點(diǎn)的水深數(shù)據(jù)，然后推算相應(yīng)位置的水下高程，從而確定一點(diǎn)的三維坐標(biāo)［1］。實(shí)踐證明，將“CORS+測(cè)深儀”結(jié)合使用，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)精確性的同時(shí)還提高了作業(yè)效率。本文首先論述了CORS 結(jié)合測(cè)深儀水下地形測(cè)量基本原理，然后結(jié)合工程實(shí)例，從前期準(zhǔn)備工作、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理闡述了其作業(yè)步驟，最后就影響測(cè)量精確度的因素進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，以供類似工程參考。

1 基本原理

“CORS+測(cè)深儀”測(cè)量水下地形的基本原理為：在測(cè)深水下定位點(diǎn)的坐標(biāo)與高程時(shí)，為了確保在測(cè)量過程中CORS 測(cè)量的點(diǎn)位與測(cè)深儀測(cè)量的水下點(diǎn)位在同一鉛垂線上，可將CORS流動(dòng)站接收天線直接安裝在測(cè)深儀換能器的正上方，CORS用來測(cè)量換能器底部坐標(biāo)、高程，測(cè)深儀測(cè)量水下定位點(diǎn)的水深［2］。如圖1所示，

水下定位點(diǎn)的高程計(jì)算公式為：

圖1 水下定位點(diǎn)高程計(jì)算示意圖

H＝H1-H2

其中，H表示水下定位點(diǎn)的高程；H1為換能器底部的高程；H2為換能器至水下定位點(diǎn)的水深。測(cè)量中，將GPS測(cè)量的高程減去測(cè)深儀測(cè)量的水深即為水下定位點(diǎn)的高程，換能器的平面坐標(biāo)即為水下定位點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

2 作業(yè)步驟

2.1 設(shè)備選擇

中海達(dá)CORS 手簿，GPS 接收機(jī)，南方SDE-28 測(cè)深儀，40m 尼龍繩（根據(jù)實(shí)際情況確定），船只以及紙筆等。

2.2 數(shù)據(jù)采集

2.2.1 測(cè)深儀校正

連接好儀器，并設(shè)置好測(cè)深儀參數(shù)后，選取一個(gè)已知水深度的定位點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，不斷更改聲速值的大小，直到測(cè)深儀顯示的水深度非常接近實(shí)際水深，此時(shí)測(cè)深儀設(shè)定的聲速，即為當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的聲速。

然后按照這個(gè)聲速參數(shù)，選取若干個(gè)已知水深度的定位點(diǎn)，對(duì)比測(cè)量值與實(shí)際值的大小，進(jìn)行校正。

2.2.2 水下數(shù)據(jù)采集

將CORS 流動(dòng)站接收天線直接安裝在測(cè)深儀換能器的正上方，然后將換能器固定在小船上；在河道兩旁分別打下兩個(gè)木樁（兩木樁連線垂直于河道），將準(zhǔn)備好的尼龍繩（每隔5m 打一個(gè)繩結(jié)）固定在木樁上；沿河道每隔20m重復(fù)以上操作。

緩慢地沿尼龍繩劃動(dòng)小船（確保小船沿垂直于河道的航線行駛），小船每行至一個(gè)繩結(jié)處，待GPS 接收機(jī)信號(hào)固定，記錄下此時(shí)的坐標(biāo)及高程，同時(shí)記錄下測(cè)深儀顯示的示數(shù)。每條尼龍繩確定的航線記錄8個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)。然后將尼龍繩固定在下一處木樁處，重復(fù)以上操作。

2.2.3 河道兩岸的數(shù)據(jù)采集

在河道兩岸比較空曠段的斷面，利用CORS碎部測(cè)量的點(diǎn)模式進(jìn)行測(cè)量。河道岸邊的防護(hù)林帶和其他信號(hào)不好的區(qū)域，可以用全站儀輔助測(cè)量?？傮w說來，在本次的河道斷面測(cè)量過程中，以CORS 測(cè)量為主，全站儀為輔。外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再進(jìn)行內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)整理工作。

3 工程實(shí)例

該工程是2014年12月在江西省贛州市龍南縣桃江窯頭村上游1km 區(qū)域所進(jìn)行的河道橫斷面測(cè)量，外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后，結(jié)合手工記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，轉(zhuǎn)化為文本文件，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示，將上述文件的水面高程減去實(shí)際水深即得到實(shí)際水下地形的高程數(shù)據(jù)，從而獲得水下地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)，最后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入“南方CASS 成圖系統(tǒng)”軟件，即可繪制河道橫斷面的等深線。

表1 部分?jǐn)?shù)據(jù)的文本文件

4 結(jié)語

應(yīng)用“CORS+測(cè)深儀”進(jìn)行河道橫斷面測(cè)量，我們?nèi)〉昧艘恍┙?jīng)驗(yàn)。具體分享如下：

①通過二者的結(jié)合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的、不間斷的外業(yè)采集工作。

②操作簡(jiǎn)捷，準(zhǔn)確性高，能夠大幅度提高野外作業(yè)的效率。

③數(shù)據(jù)量較多，及時(shí)記錄、備份、處理相當(dāng)重要。

④正式作業(yè)前需要將CORS 直接測(cè)定水面高程數(shù)據(jù)與船上的測(cè)深儀所測(cè)數(shù)據(jù)加上水下高程進(jìn)行比對(duì)檢查，盡可能地減少影響CORS高程可靠性的幾率。

⑤作業(yè)時(shí)要盡量選擇微風(fēng)或無風(fēng)天氣，測(cè)深儀采樣速度與船速要匹配。

⑥船在作業(yè)過程中要經(jīng)常檢查換能器吃水深度，以免水位過低，損壞換能器。

綜上所述，將“CORS+測(cè)深儀”應(yīng)用于水下地形測(cè)量，不僅簡(jiǎn)單、快捷，而且作業(yè)效率高，還能保證測(cè)量的精確度，目前在各大水庫、河流、航道等水域的水下地形測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于各個(gè)地區(qū)對(duì)水下地形測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)和要求均有所不同，本文是本人的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，僅以此為類似工程提供參考。

［1］盧吉鋒，馮雪巍，徐偉.GPS-RTK技術(shù)配合數(shù)字測(cè)深儀進(jìn)行水下地形測(cè)量方法的應(yīng)用［J］.河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2013（02）：42-44.

［2］劉偉倬.GPS-RTK淺談GPS結(jié)合回聲測(cè)深儀在水下地形測(cè)量中的應(yīng)用［J］.城市建筑，2013（10）：251.