喻曉紅
摘要:巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合單波速測深儀應(yīng)用于水下地形測量中,減少了常規(guī)方法中的控制測量環(huán)節(jié),大大提高了工作效率,節(jié)約了人力物力。本文首先介紹了巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合單波速測深儀進(jìn)行水下地形測量的作業(yè)原理,結(jié)合應(yīng)用實(shí)例,進(jìn)一步介紹了利用此系統(tǒng)的作業(yè)過程和方法,同時(shí)對(duì)精度誤差也進(jìn)行了分析,希望對(duì)廣大同行能起到拋磚引玉的作用。
關(guān)鍵詞:巴州CORS;單波速測深儀;換能器;精度
1引言
早期的水下地形測量采用全站儀結(jié)合測深儀進(jìn)行,此種作業(yè)方法效率低下、精度不高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展,水下地形測量技術(shù)取得了很大的進(jìn)步,如單基站型RTK結(jié)合測深儀技術(shù),雖然能夠?qū)崟r(shí)獲取厘米級(jí)三維坐標(biāo),但需在岸邊架設(shè)基準(zhǔn)站,聯(lián)測已知控制點(diǎn),隨著作業(yè)半徑增大可靠性和測量精度隨之降低,其應(yīng)用起來約束條件太多,不能滿足測量工作日益追求效率的要求。隨著計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信和互連網(wǎng)等高新技術(shù)的快速發(fā)展,新疆巴州連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合系統(tǒng)(下文用簡稱“巴州CORS”代替)應(yīng)運(yùn)而生,其在作業(yè)時(shí)不再需要架設(shè)基準(zhǔn)站,可在全州范圍內(nèi)實(shí)時(shí)測量任意點(diǎn)位坐標(biāo),將單波束測深儀與之結(jié)合,并且開發(fā)出相應(yīng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與后處理軟件,將大大提高水下地形測量的工作效率,配合水上測量導(dǎo)航軟件,用戶就可以高效率,全天候,高精度的測量水下地形,滿足水上工程和水域測量的各種任務(wù)。
2巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合單波速測深儀水下地形測量作業(yè)原理
水下地形測量工作包括水深測量和定位測量兩部分,單波速測深儀負(fù)責(zé)水深測量,巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)負(fù)責(zé)定位和水面高程測量。實(shí)際作業(yè)時(shí),在測深儀換能器的正上方安裝好已連接上巴州CORS系統(tǒng)的RTK接收機(jī)天線,再將一根固定長度的桿件把測深儀的換能器與RTK接收機(jī)天線連接在一起,設(shè)置好系統(tǒng)的控制裝置使換能器與RTK接收機(jī)同步工作,即在RTK測量三維坐標(biāo)的同時(shí),測深儀也測得其底面以下部分的水深。在作業(yè)過程中,所測數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)顯示在隨船攜帶的筆記本電腦上,并可及時(shí)反饋設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的地形點(diǎn)密度情況、水下地形變化情況、測船行進(jìn)速度情況等,發(fā)現(xiàn)偏差可對(duì)儀器的采集密度、采集方式進(jìn)行調(diào)整,從而滿足水下測圖精度的需要。
3應(yīng)用實(shí)例
3.1概況
受焉耆縣水電局委托,我院完成了開都河整治工程測量項(xiàng)目,該工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州焉耆縣境內(nèi),起點(diǎn)位于鐵路橋終點(diǎn)在焉耆縣與博湖縣交界處,本項(xiàng)目需對(duì)開都河進(jìn)行1:500水下地形測量工作,該河道水面平穩(wěn),水位變化不大,本次作業(yè)采用巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合單波速測深儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集,得到水深觀測數(shù)據(jù),再利用南方CASS9.1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換和編繪1:500水下地形圖。
3.2作業(yè)準(zhǔn)備
在測量船上安置測深儀和換能器,將換能器固定在船體的中部船舷旁邊,固定換能器的方法采用綁定測深桿加拉繩兜底加固。連接好換能器后,即安裝測深儀,接上電源、定位系統(tǒng)、測深儀主機(jī)和外圍設(shè)備,再連接好電源電纜,接通12V直流穩(wěn)壓電源。開機(jī)測量時(shí),導(dǎo)航軟件實(shí)時(shí)采集測深儀輸出的數(shù)字式水深信息和巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK輸出的定位數(shù)據(jù),并在測深儀的模擬記錄上同步進(jìn)行打標(biāo),以便核查,水深采集記錄至0.01m,測深儀模擬記錄讀數(shù)精度為±0.1m。
3.3水下地形測量
3.3.1測線布設(shè)
水下地形測量按斷面法施測,主測線方向垂直等深線的總方向布設(shè),主測線間隔為圖上1cm,測點(diǎn)間距為圖上0.4cm,水下基本等深距為1m。
3.3.2外業(yè)數(shù)據(jù)的采集
開始測量前,與定位設(shè)備校對(duì)時(shí)間,啟動(dòng)測量軟件,打開導(dǎo)航文件并設(shè)置好定位參數(shù)和記錄參數(shù),使測深儀與計(jì)算機(jī)端口通訊連接,進(jìn)入測量狀態(tài),為測船導(dǎo)航,引導(dǎo)測船進(jìn)入需要測量的斷面位置,按圖上0.4cm測點(diǎn)間距進(jìn)行測點(diǎn)定位和測深,并根據(jù)軟件的偏航顯示數(shù)據(jù),隨時(shí)修正測船的航向,使測船始終沿著主測線方向航行,按同樣的方法施測其他測線。
3.4數(shù)據(jù)處理
用南方CASS9.1軟件將采集來的數(shù)據(jù)展點(diǎn),建立三角網(wǎng)DTM,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成等深線。根據(jù)測區(qū)水下地形變化特征,將測區(qū)的等深距設(shè)計(jì)為1m。根據(jù)水下測點(diǎn)高程,繪制水下地貌,注記地圖信息,按相應(yīng)比例尺制成各測區(qū)的地形圖打印稿,由參加外業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況逐項(xiàng)進(jìn)行分析、檢查要求編制成1:500數(shù)字水下地形圖。
3.5精度檢查
檢查線基本垂直于主測深線,本次作業(yè)要求對(duì)于重要工程地段或水上構(gòu)筑物位置布置的檢查線進(jìn)行實(shí)測檢查,其長度大于主測深線總長度的5%,檢查線與主測深線相交處圖上1mm范圍內(nèi)水深點(diǎn),其高程最大差值為0.2m。
本次外業(yè)測量嚴(yán)格按《水運(yùn)工程測量規(guī)范》執(zhí)行,所有特殊地物及河上設(shè)施均按要求測繪:內(nèi)外業(yè)資料及各項(xiàng)檢查資料齊全,校審工作認(rèn)真負(fù)責(zé),電腦成圖圖紙美觀,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合《水運(yùn)工程測量規(guī)范》要求,成果可靠,可提供委托方使用。
4結(jié)束語
(1)巴州CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合單波速測深儀應(yīng)用于水下地形測量中,減少了常規(guī)方法中的控制測量環(huán)節(jié),大大提高了工作效率,節(jié)約了人力物力,采用此種作業(yè)模式,只需2人就可以完成一整套的數(shù)據(jù)采集工作,并可根據(jù)需要及時(shí)補(bǔ)測。實(shí)踐證明,此種作業(yè)方法在精度上已完全達(dá)到《水運(yùn)工程測量規(guī)范》(JTJ203-2001)的相關(guān)要求。
(2)使用該系統(tǒng)進(jìn)行水上作業(yè)時(shí),由于載人船只比較大,吃水較深,無法靠近岸邊和淺灘區(qū)域,因此仍需配合傳統(tǒng)方法測量。我們要根據(jù)此系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),揚(yáng)長避短,高精度、高效率的完成各種水上工程和水域測量的任務(wù)。另外利用無人船吃水淺、小巧靈活等特點(diǎn),結(jié)合該系統(tǒng)的應(yīng)用將極大提高水上地形測繪的效率。