一、引言
/ D- V# J% G6 K+ o* o随着RTK的普及和水上导航测量软件的成熟，一种新型的水上测量方式---无验潮水下地形测量应运而生，因其具备全天候、精度高、作用距离远、效率高的特点，与传统的测量方式相比有着巨大的优势，极大地提高了工作效率，被广泛的应用于各种工程测量之中，本文结合实践经验，介绍无验潮水下地形测量方法及应用。
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- b+ I) [( Y4 S1 M3 X二、测深仪的原理
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利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头）发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行测量水深。 声波在水中的传播速度为V，换能器（探头）发出超声波，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t，则：Z = Vt/2；同时根据探头上固定杆的刻度可获知水面与探头之间的距离，即吃水深度，两者之和即为水深。
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三、无验潮水下地形测量基本原理& e f1 x: Q1 B
水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即下图A点的平面坐标(X, Y,Z) 普通的DGPS测量的高程值h0精度比较差，满足不了要求，为了解决水下地形测量，在精度要求不高的地方需要人工的方法检验潮位，这就是常规的验潮方法。! Y) h0 S3 Y* m: A1 |: A, w8 O& o) x" O1 Z
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说明：2 p8 J% v& t) f$ l$ b. Q# {( h' q
h为GPS天线到水面的距离（即天线高）。
! y$ T8 ~% g3 a* x9 Fa为吃水。
9 j' K* ?) |1 H3 n3 @" Gb为换能器杆子的长度（常数）。: t1 x9 f+ x! t0 Y: F- Z
s为换能器底部到水底的深度。! _: B. s: v* a7 E& \. X& N
H为水深。
6 C! F1 ]* w& R* ~h0直接由RTK实时测得。
& R5 T. N7 n3 F4 f4 A2 s5 D0 F另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
* B# l$ v1 v6 \. t8 R如上图所示可知Z=h0-b-s 其中水底高程Z只和h0及S相关，与潮位无关，从而达到无验潮效果。0 J* ^" Z! Q: a8 U: G) V
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四、水下地形测量要求及设备: s$ z, a2 A. s6 [! ` T. t! N
水下地形测量的工作主要由RTK接收机、 数字化测深仪 、内置导航软件等组成。为满足码头施工的需要，根据项目设计要求，需对该水域进行1:500水下地形图测量。! S2 ?! B6 W5 ^0 T# j
作业采用的仪器设备软件有：
' l( k/ h' V3 e华测X91GNSS(1+1)
( V5 @& I! T! R7 X, r华测D330单频测深仪
: K* }( |2 H/ ?8 P, a4 s华测Hydronav导航软件 2 T3 I* R: \. n7 u
AUTOCAD辅助成图系统
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五、水下地形测量的具体实施' K0 d8 w% U" H7 }% j
水下地形测量分三部分：前期的准备工作，外业数据采集，内业处理及成图输出。: ?3 f# K3 a9 r( e: ^/ d
1、前期的准备工作。
* v. y1 e4 L1 P# f! x' \% Sa. 控制点数据的收集，施工区域位置的确定，施工区域计划线的绘制。
8 A1 @7 Q3 {+ Q5 M' ab. 测深仪换能器的绑扎，换能器一般绑在距离船尾1/3为宜，吃水深度以超过0.5米为佳。
( j& X. ^4 ^: M6 J& kc. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。
# q* U, x3 w- pd. 施工区域计划线的绘制。
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6 N$ Z: H- C3 T1 Y, V7 q$ U如下图按1:500的要求，将施工区域按5米间隔将整个区域分布好。2 K% L2 L+ a- ]7 r/ U! k
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; r# a1 }8 j _1 I0 Q1 h4 d. L2、外业的数据采集
1 e; p9 E& r0 m" q7 Na.RTK作业：将GPS基准站架设在固定的位置，启动基准站，用移动站采集控制点坐标，进行点校正，再找另外一个控制点进行比对，检测结果符合要求后，方可进行数据采集工作。
- k- l+ r. `) F3 E# M7 _b.测深仪水深的比对：在进行水深记录之前，需进行水深的比对工作，调节测深仪的声速，确保测量深度在误差范围内（一般在静水条件下，用比对板在不同的深度进行比测，也可用测深锤比对，通过调节声速，达到要求）。. [; u; |; a! [. e
c.RTK和测深仪的联机调试：
; t: p. Q' B8 e+ I（1）将RTK接收机通过数据线连接上D330测深仪,设置好GPS和测深仪的数据格式，通过串口调试助手将信号连接通。2 N4 s" X3 b# Z/ D6 s5 I
（2）坐标的检测：将RTK点校正的参数输入到导航软件中，检测软件显示坐标和手簿显示的坐标是否一致（注意：设置好天线高后导航软件显示的高程即为水位），检测合格后方可进行数据采集。
4 J) K) D6 C) S S( Ad.数据的采集和保存
/ _% ?$ Q6 W5 @（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。" M b, }5 }2 M! R
（2）打开导航软件，按设计好的计划线，按2米一个点进行数据采集，采集结束后保存。# f8 x u Y& d+ ~
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3、内业处理及成图输出# s1 o! v0 Y# S; N& Y8 O6 ~
a.内业处理：将记录好的原始数据，通过数据取样，去掉有粗差的水深点，通过后处理软件生成坐标数据文件,数据格式为（点号，X,Y,Z）。
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, W7 I1 d$ T" K) r& db.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件通过绘图软件，直接可以显示位置信息，生成等高线，断面图，三维立体效果图，并可进行土方量的计算和统计。" h0 W+ M' c9 l9 E* s! H
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六、成果的检验0 H4 `2 {% ^+ E# i
同一地方不同方式比较：在距离码头1公里位置设立自动潮位仪，人工验潮的方式，对同一段进行3次水深测量，无验潮方法测得的数据经过比对，水底高程差值基本小于0.1米。 同一地方交叉测量：在测量的时候先纵向测3条线，再横向测3条线，其中位置相交的地方进行水深比较，水深互差在0.1米之内。' j- t& T" i- \& ]3 s
七、无验潮水下地形测量的优点* G) C; l# U7 n# p) g
1、无须验潮数据，减少工作量。验潮法需要专人测量水位，建立验潮站或者花钱从水文部门获取水位数据。; Z9 x% \) b1 c" P( G1 T# d
2、每个水位与GPS通过软件自动同步，极大提高精度，GPS数据更新速度达 10 Hz ，每个水深点都对应的水位值，无须内插或外推。$ d7 A/ u! r( E/ {4 \5 u! K
3、减少波浪等引起的误差。验潮法测量中由于波浪影响，换能器上下起伏使得测的水深有误差，在数据处理时无法消除，而无验潮法是通过GPS天线高程来推算水下高程的，天线与探头的相对位置固定，船舶的上下波动跟结果无关。' @/ G2 x/ R+ w: G+ N* a
4、数据处理方便、快捷。无验潮采集的数据全部集中在一个文件里面，无需输入潮位信息，即时能进行后处理，编辑水下地形图或断面图。
& p* N. e0 N1 H+ v! P八、结束语
( Q7 [2 _) c; c* G- Q利用测深仪无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、，极大的提高了生产效率，结合华测的Hydronav导航软件，真正实现了全自动测量。值得在水深测量乃至其它水下地形测量中大力推广应用。
+ T) p7 l5 S2 ~0 D: g5 W 本文源自华测file:///C:UserschcAppDataLocalTemp%W@GJ$ACOF(TYDYECOKVDYB.png，转载请注明出处 . K c/ S o8 j
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