利用河南CORS進行水下地形測量新方法探析

□姜小留（河南省駐馬店水文水資源勘測局）

0 前言

近年來隨著社會經濟的發展，國家對水利工程的重視程度加大，水利建設也越加增多，因此，水下地形測量任務也越來越多，原有的水下地形測量技術已經不能適應新的任務要求，同時水下地形測量數據處理和繪圖全過程處理相對落后，沒有實現自動化的作業方式，利用河南省已建成的覆蓋河南全省HNCORS網站，利用動態CORS技術，結合RKT配合數字測深儀這種全新的測量模式，對水下地形測量新方式進行了嘗試，取得了非常好的效果。

1 水下地形測量常用的基本方法

對于常規的水下地形測量方法來說，基本上有以下4種方法。

1.1 斷面索法

通常來說，就是用經緯儀或全站儀預先測得設置在橫跨河道兩岸的懸空斷面索上標定的各點位置。因為它是相對靜止的，既不受水流擾動的影響，也不受測船速度的影響，定位精度相對較高，但這種方法的缺點是效率較低，費時費力。另外，設置懸空斷面索也是費工費時，一般只適于水流速度湍急的地方。這種方法一般用于難于行船的山區、或高差較大、狹窄小河測量。對于水面較寬的水域則不易設置斷面索，因此在平原河流和沿海水域一般不予采用。

1.2 大平板儀、經緯儀或全站儀極坐標測距法

目前，此種方法比較常用，并且精度較高，它同在陸地上進行地形圖測繪基本相似，采用極座標法定位靈活方便，并且可即時展點上圖，隨測隨繪，效率相對較高，實用范圍較廣。

1.3 地面無線電定位法

類似于雙聲定位，此方法適合于水面廣闊的河流、湖泊、港口以及海面上進行的測深定位，無線電定位法定位精度較高，操作簡單方便，且不受通視條件及天氣條件的影響。

1.4 交會法

一般采用六分儀或經緯儀進行前方交會和側方交會；這種方法精度較低，且效率不高，基本不再應用。

2 利用HNCORS進行水深測量平面定位的新方法

河南連續運行衛星定位綜合服務系統（簡稱HNCORS），HNCORS共有站點56個，分布在全省各個地市及縣城，形成了一個覆蓋全省、不間斷地面信息源采集系統，同時河南CORS是經過似大地水準面解算的三維坐標系統。河南CORS投入運行以來，用戶數量逐漸龐大，并仍在持續增長。由于河南連續運行衛星定位綜合服務系統是三維坐標系統，經過似大地水準面解算后，可以提供直接的三維坐標，平面精度可以達到±2cm，高程精度經似大地水準面解算和高程異常值改正后，精度可達±5cm，因此采用河南CORS系統進行實時動態測量（RTK）對測深點進行定位，是可以實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位成果，并達到厘米級精度。此次作業采用了美國天寶公司生產的天寶R6GPS。精度指標為水平精度±1cm+1ppm，垂直精度±2cm+1ppm。

3 水深測量及數據處理成圖

在進行水深測量時，為連續測得水深，應當選擇適當的測深線間隔和測深方向。測深線間隔一般取為1 cm為宜，測深方向要選擇適合行船，且基本為直線的與水流方向一致的方向進行。水深測量一般采用測深桿、水砣（測深錘）和回聲測深儀等儀器進行。此次水深測量，我們采用回聲測深儀進行施測，回聲測深儀效率相對較高，精度也能滿足大多數水下地形測量的要求。回聲測深儀的工作原理是利用換能器在水中發出聲波，當聲波遇到障礙物而反射回換能器時，根據聲波往返的時間和所測水域中聲波傳播的速度，就可以求得障礙物與換能器之間的距離。所以回聲測深儀測量的水深精度較高，我們施測時采用北京戴美克科技有限公司所生產戴美克SDH-13D精密淺水回聲測深儀。該儀器測深范圍：0.35～123.00 m，測深精度：0.40%±5 cm。此儀器抗干擾能力強，回波信號數字化算法確保在復雜水下環境下跟蹤河底。可以輸出連續的可靠的水深數據。在進行數據預處理時，進行了水位改正、吃水改正、聲速改正、時間延遲改正等。數據預處理軟件應用是隨機攜帶的處理軟件，把測量好的改正數按照軟件格式要求進行輸入，能夠進行自動改正。由于影響定位數據精度的因素很多，針對GPS衛星信號質量、無線信號質量、測區環境情況也都實現進行了勘察和測試，避免了一些客觀因素的影響，對可疑的數據進行剔除和改正。同時對水深數據也進行了預處理，清理了一些誤差較大甚至錯誤的水深，剔除了一些虛假信息，以及孤立點、躍點和噪聲點，保證了數據質量。這些數據處理完成后，同其他方式的數據處理一樣，將數據導入到南方公司的數字化測圖專用軟件CASS成圖，完成地形和水下地形一體化成圖。

4 結語

通過利用HNCORS系統的動態RTK技術與測深技術相結合進行水下地形圖的測繪，實踐形成了一套完整的新的水下地形圖測量的數據采集、處理和成圖技術，實現了水下地形測量的高度自動化，大大提高了勞動效率，減輕了勞動者的勞動強度，為河南省內水下地形測量探索出一條新的技術方法。