CORS網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合測深儀的水下地形測量系統(tǒng)應(yīng)用

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。