测深仪在水利测量中的应用

张明 安伟彬

【摘要】一直以来，水利建设都是我国社会主义建设的主要任务。在水利建设中，为了掌握水利资源现现状，摸清社会发展对水利资源需求，全面了解水利能力的建设状况，就必须要对水利进行测量。在这种形势下，探究水利测量具有作用。本文阐述了水利测量的重要意义，探究了水利测量中对测深仪的应用，为相关研究者提供参考的理论依据。

【关键词】测深仪；水利测量；应用

1 前言

水是生命之源泉，准确掌握城市水利基础数据，是确保城市分配水资源、用水安全及城市正常运行的重要依据。为了加强水利服务社会发展之能力，确保水利资源可持续的利用、开发及保护，就必须要采取相应措施测量水利。因此，探究水利测量中对测深仪的应用是现实发展所需。

2 水利测量的作用

在水利建设中，测量具有重要地位和作用，直接影响着水资源的合理利用和开发。其作用主要体现在如下几个方面：

1）在水利建设的前期，通过测量工作就能够给水利建设提供所需各种比例尺的图纸，提供地形的数字资料，还能够测量工程地质的勘探、水文测验以及水文地质勘探等，观测底层稳定性。

2）水利建设过程中，在建设必须要通过定线放样测量，将设计图纸落实到现场标定出来，作为修建的依据，测量精度要求是否到位，直接影响着水利建设的成败。进行高程放样时，通过测量给模板施工提供比较准确基准点，确保模板施工的平整度，给混凝土提供标高的控制线，确保混凝土的平整度。

3）水利运行管理中；通过定期测量来了解设计是不是合理，设计理论是不是正确。经过测量观察工程的状态变化及工作情况，一旦发现异常情况，就及时分析原因采取措施，确保水利建设能够安全运行。

3水利测量中对测深仪的应用

为了分析水利测量中应用测深仪，本文就以某河道的治理为例，即分析河道的水下测量，测量河底高程。主要是将GPS-RTK和测深仪相结合方法，不但能够满足工程项目实际所需，降低了劳动强度，提升生产效率。

3.1 测深仪的测量技术

测深仪系统是由几个部分共同组成，主要包含了工控电脑、测深仪以及水深采集软件。而测深仪又分成了双频和单频两种。测深系统能够降低换能器发出的蜂鸣噪音，具备了变频的功能，能够增强回声强度。而且有一些测深系统还可以设定断面，按照指定的断面航线来实现测量，因为测深系统具备了导航测深的功能。因水利工程是无法看见下面地形起伏，这点和陆地测量是不同的。只能通过测深线法或者散点法布设一定均匀的测点。因此在使用中几乎都是依据任务书要求与测区的实际情况，设计出合理测量航线。

3.2 测深仪的应用

本案例中使用了两台IPTK2型的GPS接收机，一台HD310型的测深仪，GPS接收机一台用来当成基准站，一台GPS流动站与一台测深仪共同绑定在一起。

3.2.1 GPS坐标的参数转换

GPS测出其坐标是WGS-84坐标，在本文案例中所用坐标是北京54坐标，所以就需要实施参数转换。案例中的河道范围比较小，总长大约3km，就使用了四参数转换。首先从河道的上下游端各自取出3个已知点，分别标成S1，S2与S3，其点号的坐标如下表1所示。

表1 已知点坐标表

点号

X（坐标）

Y（坐标）

H（高程）

材质

S1

3528511.566

523422.610

17.20

射钉

S2

3530810.547

522882.688

17.928

射钉

S3

3530870.388

522866.917

17.920

射钉

之后从河道中间的位置上选取一个高点，架设好基准站，同时设置出相应的基准站频道进行链接。将RTK流动站安装好后，依据基准站的信号频道，将相应的链接设置好，接收基准站将差分信号发出，假如要成为固定解，那就表明基准站成功的发射出了差分信号，那么流动站也就成功的接收到了差分信号。

最后在S1与S2的已知点上架设好流动站，能够平滑处理所接收卫星数据，就能够获得S1点与S2点形成了WGS-84坐标，将该坐标与北京54坐标按照相应的数据模型，形成了四参数转换，就能够获得已知点四参数。尺度因子必须要满足到0.9999或者1.000级别，才表明参数的精度合格，如果不合格就必须要重新采集点位的数据实施参数转换。将转换后参数送入到流动站的接收机，同时校对S3点，校核之后就能够进行坐标测量，其中坐标系就是项目需求坐标系。

3.2.2 GPS和测深仪结合的测量

把RTK流动站和测深仪结合在一起，同时绑定到船体周边，实施了高程换算之后所采集数据就是河底的高程数据。

本案例中所用测深软件是Haida 海洋测量软件，该测深软件能够和定位、采集水深、导航自动同步。因工控电脑与GPS时钟存在误差，就将测深软件的导航、定位及采集水深时间和GPS上时间进行统一，这样就能够消除误差。在每次作业之前，就必须要用小钢尺对流动站的天线至水面高进行精确量取，同时设定至测深软件与RTK的手簿中，并且在岸上已知站点上架设的全站仪测量水面高程，并且和测深软件所测水面高以及RTK所測睡眠高做比较，之后使用测尺对水深进行测定，和测深仪所测水深做比对，只有比对的结果达到一致后才能够继续作业。水下采集数据一般都是10S为一组，之后在内业筛选数据。为了确保所测定的水面高程的精度及可靠性，在每一天水下测定同时还必须要在岸边通过全站仪直接进行验潮。因案例中河道属于城市内河，其范围不大，而且两端都设有拦水坝，潮汐对水面高程的影响不大，所以开始水下作业前5min就要测量一次水面的高程，等待结束水下作业后再测量一次高程，其中间过程就没有必要再测定。对水下测量的数据采集进行数据转换时，就使用了Haida海洋测量软件，转换为南方CASS成图系统软件格式，就能够将数据转化成图形。具体的成果如下图所示。

图1 数据转化成图形

3.2.3 测试RTK的作业精度

检测RTK的作业精度就是通过已知点进行检核。就是分别对测试区中三个已知的控制点实施检测，具体如表2所示。

表2 已知点的检核

点名

ΔX

ΔY

ΔH

1

0.0008

-0.0006

-0.0014

2

0.0003

-0.0009

-0.0019

3

0.00076

0.00083

0.0017

观测值的误差就是：

通过系统检核三个已知点，测试点都平均分布到基准站的周边范围，平面的精度上能够满足测量精度所需，表明最终结果存在极好内符合精度，具有较好稳定性。因本次水下的测量对高程的精度要求只需满足厘米级，因此所得测量标志满足项目所需。

参考文献

[1]刘经南.GNSS连续运行参考站网的下一代发展方向--地基地球空间信息智能传感网络[J].武汉大学学报：信息科学版，2011 （1）.

[2]国家质量技术监督局.GB12327-1998海道测量规范[S].北京：中国标准出版，2010.

[3]周刚炎，邹家忠.GPS 在河道观测中的应用[J].人民长2012（7）.

[4]高成发，赵毅.差分GPS 水深测量系统在港口工程中的应用[J].测绘工程，2014（3）.