石江濱

（黑龍江省航道事務中心,黑龍江 哈爾濱 150026）

水深測量與航道地形測量、航道控制同屬于航道測量的基本構成部分，而最終的測量結果將直接應用于航道圖的制作當中。與其他測量內容相比較，水深測量的內容較為復雜，且影響因素眾多，實際測量難度也相對較高，為保證水深測量的準確性，就必須在準確把握測量技術的基礎上，明確測量質量控制要點，按照既定的操作流程開展規(guī)范測量。

1 水深數(shù)據(jù)采集

水深數(shù)據(jù)采集一般與沿岸地形測量工作同步進行。在開展測量之前，測量人員需要結合內河航道的實際情況，合理布置水尺和測深規(guī)劃線，同時分析聲速和動吃水現(xiàn)象，并要調整定位系統(tǒng)和測深儀器的精度[1]。

圖1 測深設備構成圖

1.1 水尺布置

水深測量中所使用的水尺屬于臨時水尺，其能夠對水位實現(xiàn)同步觀測與記錄。在長河段內河航道中，一般按照每3km設置8條水尺的標準進行布設。水尺的布設位置并非隨機選擇，其一般是依據(jù)水深測量前的航道勘測數(shù)據(jù)進行科學分析后選擇的位置。同時，布置水尺時需要準確把握各個基準點，確保水尺零點位置與航道圖標準相匹配，否則最終的測量數(shù)據(jù)和結果將受到一定的影響。

1.2 規(guī)劃線布置

測深規(guī)劃線指的是測量水深時所使用儀器設備的航行規(guī)劃線路。以1∶2 000比例的航道圖制作標準為例，在測深環(huán)節(jié)中需要以20m為間隔距離布置測深線，而每條測深線均需要搭配一條規(guī)劃線。考慮到測量效率問題，設備規(guī)劃線的布置需要結合測深線周圍的水流走向而決定，以保證提高測量結果的準確性和測量效率[2]。

1.3 定位系統(tǒng)精度檢驗

航道水深測量工作所使用的定位系統(tǒng)為GPS系統(tǒng)，確定坐標后需要依據(jù)1980國家坐標系參數(shù)進行定位。前期階段需要使用信標機完成靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集工作，每組數(shù)據(jù)的采集時間間隔為1h，并需在1h的時間范圍內采集3 600次數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集工作完成之后需要對定位數(shù)據(jù)誤差進行估算，不同標準比例尺的航道圖對于定位誤差有著不同的要求，超過1∶5 000比例尺航道圖的極限圖上誤差為1.5 mm，而低于1∶5 000比例尺航道圖的誤差為1.0 mm[3]。

1.4 動吃水測量

動吃水現(xiàn)象是水深測量中的一種常見現(xiàn)象，其主要是因為搭載測量儀器的船舶需要保持特定速度進行航行，而在船舶自身航行速度和水流速度等因素的影響之下，船體并非穩(wěn)定于水面，而是時刻處于下沉或者上升的一種狀態(tài)。在這種情況下，船舶上搭設的測深儀器也會出現(xiàn)下沉或者上升的情況。業(yè)內對于動吃水現(xiàn)象所造成的影響有著明確的標準，即上升或者下沉值低于0.05m時可以忽略動吃水現(xiàn)象的影響。一般情況下，實際測量過程中會使用RTK定位法來對測深儀器的動吃水改正數(shù)進行測定，若最終的測定數(shù)值在0.05m之內，即可無須進行調整，若超過這一數(shù)值標準，則需要重新進行測量。

表1 規(guī)劃線布置標準

表2 定位系統(tǒng)精度標準

1.5 聲速測定

現(xiàn)階段水深測量所使用的測深儀器均是依靠聲波反射原理來實現(xiàn)測深目的，而聲波這一特殊介質在傳輸過程中同樣會受到多種客觀因素的影響和干擾，包括水深、水含鹽量、水渾濁程度等。為確保測量結果的準確性，一般會在測深工作開始之前在特定水體內部進行聲速測定。聲速測定所使用的儀器為剖面儀，確保聲速之后即可調整測深儀的相關參數(shù)。

圖2 回聲測深原理圖

1.6 測深儀精度調整

檢查測深儀精度前，首先需要檢測檢查板鋼繩的深度，依據(jù)操作標準，調整測深儀器的標準參數(shù)，確保測深儀器能保持良好的運行狀態(tài)。隨后將檢查板沿著換能器逐步下沉，對檢查板的實時下沉深度和測深儀器所顯示的深度進行對比，得到深度誤差之后，即可進行精度調整操作。

1.7 水位觀測和記錄

在水深測量工作中，水深數(shù)據(jù)需要精確至厘米級，實際測量過程中為了減少測量誤差，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象，一般提倡采取雙站觀測的測量方法，即在確定作業(yè)點之后，同時對周圍最近的兩處水尺位置進行水深測量[4]。

1.8 水深數(shù)據(jù)采集

從水深數(shù)據(jù)采集原理中可以看出，其主要通過定位系統(tǒng)和測深設備搭配使用來實現(xiàn)這一測量目標。測量過程中，需要將測深儀器在標準位置按照既定速度進行推進。需要注意的是，推進過程中需要嚴格控制精度，確保實際測線與計劃測線之間維持一致，若二者之間的差距超過5mm，則需要給予一定的補測處理。此外，水深測量過程中若遇到水深較深的區(qū)域時，則需要依靠信標機和測深桿進行輔助作業(yè)。若使用信標機時遇到了橋梁、樹木等遮擋物干擾時，則意味著信標機的精度將大幅度受到影響，這種情況下則需要進一步使用全站儀進行輔助測量。

2 深度基準面復核與確定

深度基準面主要用于計算航道圖水深，這也意味著深度基準面的取值將影響到航道圖的數(shù)值計算結果。在航道水深測量作業(yè)當中，常規(guī)方法是依據(jù)航行基準面來對通航水位最低值進行計算，并在這一基礎上確定水位、航道等級以及維護標準。需要注意的是，河床情況并非固態(tài)化，而是會持續(xù)受到人為因素和環(huán)境因素的影響，這也意味著早期階段確定的通航水位最低值無法滿足實時需求，故需要定期對航道的深度基準面進行復核。在開展航道深度基準面復核工作時，需要對相連航道的最新通航水位最低值進行收集，將其與目標航道原有的水位最低值進行對比分析。同時，還需要對目標航道的水位觀測記錄進行分析。最后，需要綜合分析航道高低潮水面的比降情況，計算整個航道水面的比降數(shù)據(jù)，最終對比原有設計的通航水位最低值[5]。

3 水位改正

水深數(shù)據(jù)采集完成之后，需要使用特定的測深軟件進行取樣處理和假水深清除處理，從而實現(xiàn)對水位的更正。對于長河段內河航道而言，由于其需要采集兩個水尺的水位記錄，故實際更正水位數(shù)據(jù)時，需要考慮單站水位和聯(lián)合水位的綜合結果，并在每個水尺上下游1km左右的位置對水尺水位觀測值進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果可以用于單站水位數(shù)據(jù)的更正使用。水尺與水尺中間的位置則需要結合上下游兩個水尺之間的水位平均值來更正水深數(shù)據(jù)。這種水位更正方式的效果較好，成本較低，且無須制作水位曲線圖，操作便捷性強。但同時，這種方式由于依賴臨時水尺進行水位更正，故對水尺間距有著明確的要求，一旦水尺間距過大，則意味著水位更正效果也將受到影響。

4 水深測量質量控制要點

4.1 控制系統(tǒng)和儀器誤差

水深測量所使用的儀器、系統(tǒng)均需要經過計量部門檢定合格，并在確保精度達標的基礎上才能進行使用。為了確保RTK的定位精度，測量區(qū)域周圍需要包含三個以上的高等級測量點，且測量區(qū)域必須包含在三個測量點的覆蓋范圍之內。此外，基準站和移動站的作業(yè)距離也需要嚴格控制，理論上不得超過5km。最后，為保證水位測量的可靠性，需要每日定時對比水深測量結果，并校驗測深儀。

4.2 測深桿的調整

水深測量實踐證明，當測深儀的測深桿傾斜角度超過10°時，測量結果將受到明顯的影響，故實際測量中需要確保測深桿保持垂直測量的狀態(tài)。測深桿的角度調整方式為垂球標定法，即在測深桿底部設置一個垂球，當垂球底部量取數(shù)值等同于測深桿與垂球之間的距離時，則說明測深桿屬于垂直狀態(tài)。

4.3 重視測深延遲效應

測深延遲效應一般常見于水位較深的地區(qū)，即測量結果在測量儀器中的反饋與實際測量進度之間存在滯后性的情況。目前水深測量所使用的儀器設備和系統(tǒng)均設置有實時改正的功能，但在實際測量過程中需要對測深延遲效應進行調整和測試，分析測深延遲效應在不同航速和深度下的具體表現(xiàn)，并在后續(xù)測深作業(yè)過程中嚴格控制船速，從而盡量減少測深延遲效應的影響。

5 結語

綜合來看，長河段內河航道水深測量工作具有明確的技術要求，測量單位需要依據(jù)航道特征，準確把握技術要點和質量控制要點，切實提高測量精準度和效率。