關于水下地形測量技術的分析

李娜

摘 要：由于城市防洪、河道整治、港口建設、海底探礦等工作的開展均要依據具體的水下地形測量數據進行，所以，提升水下地形測量的準確性和可操作性至關重要。在此背景下，在具體分析現階段應用較為廣泛的多種水下地形測量技術的基礎上，結合具體項目，對其實際應用過程進行了論述，以期為水下地形測量技術的應用提供參考。

關鍵詞：水下地形測量技術；GPS；光學定位；測深桿

中圖分類號：P21 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.140

水下地形測量即在對水下地質地貌進行測量的基礎上，用圖形和數據進行水下地形還原和描述的過程。在過去較長的一段時間內，我國水下地形測量只能通過測深錘和測深桿實現，難以保證測量的精準性，無法結合測量數據繪制地形圖、斷面圖，嚴重抑制了水下工程的開展，所以，在相關技術發展的過程中，對水下地形測量技術進行優化具有重要的現實意義。

1 水下地形測量特點分析

水下地形測量的結果既可以用水下地形圖、斷面圖等圖形形式展現，又可以利用存儲器數字存儲或表格的形式直接展示。但需要注意的是，水下地形圖與常規的海圖并不完全一致，在水下地形圖中需要利用水下等高線、高程等對水下地形的變化進行描述，而非等深線。在水下地形測量進行的過程中，需要直接在水上完成，所以，測量的難度比陸地地形測量大得多。在水下地形測量中，選用的測量方法要結合水體的流速、深度、水域的寬度等實際情況確定。通常情況下，如果對水域寬度和流速相對較小的河流湖塘進行水下地形測量，應選用經緯儀、標尺、標桿等測量工具，利用極坐標法、斷面法等對所獲取的數據進行處理，完成定位過程；情況相反時，則需要利用斷面角度交會法等進行相關參數的計算。

在實際選擇測量方法的過程中，也要考慮測量標準，比如測量任務對精度要求非常高，可選擇微波測距交會定位系統或電磁波測距極坐標定位系統等；而在測量任務對精度要求較低的情況下，可直接通過無線電雙曲線測定法等進行測量。

2 常見的水下地形測量技術

為了提升水下地形測量技術使用的靈活性和合理性，筆者針對現階段較常見的幾種水下地形測量技術展開了研究。

2.1 無線電定位測量技術

通常情況下，該技術需要利用雷達臺站、通訊衛星、接收儀等設備對空間三維位置進行分析和信號處理，獲取水下地形的相關數據。在具體應用中，可以結合實際需要選用有源或無源定位方式，不同的定位方式使用的定位方法也存在差異。比如，前者可通過直接定位法、三角定位法、時差定位法實現，而后者通常只能通過輻射源輻射性能獲取相關數據。將此技術應用于水下地形測量中，如果用于測距定位，則會受到作用距離和接收船數量的影響，只能保證近程定位的準確性；如果應用于測距差定位，則不僅可以降低對接收船數量的依賴程度，且可增大測程，但測量的精準性會嚴重下降。因此，在使用過程中要結合測量任務標準進行具體方法的選擇。

2.2 光學定位測量技術

受技術測量理論的影響，目前，該技術只能在視線可達到的地域進行測距。在具體測量的過程中，經緯儀、測距儀等均可以靈活選用。在獲取測量數據后，通常情況下要結合前、后方交會法實現對地形的判斷。但在實際應用中，后方交會工作要在陸地上布置大量的測量標志，且作用距離會直接影響測量效果，測量數據難以實現直接讀取，所以，即使該技術的可操作性較強、測量儀器造價較低，但應用范圍仍相對較小。

2.3 GPS定位測量技術

該技術分為控制、空間、用戶三個部分，前者包括接收監控站數據并對數據進行處理，確定衛星軌道參數的主控站、糾正衛星軌道錯誤信息，向衛星軌道提供有效指令的注入站、主控站提供數據。由此可見，該技術在應用過程中不僅可以獲取水下地形測量的相關數據，而且可以對數據的準確性進行判斷，所以，其測量的準確性和可靠性較為理想。

2.4 深度定位測量技術

該技術利用水聲換能器先垂直向水下發送聲波，然后對水底反射的聲波進行接收和整理，進而判斷水下地形。相比探測錘、探測桿等深度測量工具，該技術在操作可行性和數據獲取效率方面具有明顯優勢。但需要注意的是，此項技術的應用受水下環境的影響較大，所以，在條件允許的情況下，要盡可能與其他水下地形測量技術結合應用。

3 水下地形測量技術的應用

為了對水下地形測量技術有更加深入的了解，筆者以GPS定位測量技術為例，對水下地形測量技術的應用進行了分析。水下地形測量技術的應用需要將GPS與測深儀結合。GPS能實現精確定位，測深儀更加適合于水下作業，二者之間的有機結合能有效滿足水下地形測量的需要。

在應用過程中，首先要完成測量準備工作，比如準備相應的地圖、測量工具，包括GPS儀器、水下測深儀等，并聘請熟悉測量水域的相關人員等；要在測量天線上安裝GPS，調試測深儀，通過基準站和流動站的建設形成差分記錄模式。

在水下地形縱面和橫斷面圖的測量過程中，測量船要保證在測量中心線移動，且移動的速度要一直低于10 km/h；在記錄測量數據時，要保證縱斷面數據每隔20 m保存一次，橫斷面測量數據每2 m保存一次；記錄航道標志，具體的坐標、水深等可以通過與GPS連接的計算機直接獲取；完成內業整理工作，即水深的編輯、水位的調整等，在此過程中，主要工作通常由軟件直接完成，從而保證數據計算結果的準確性和整理效率。除此之外，要進行測量結果的驗證，如果測量結果與已有的大比例尺測量圖的相關數據誤差在10 m以上，則說明測量結果不可信，需要利用其他方法復測。

4 結束語

通過上述分析可以發現，現階段我國水下地形測量技術已經呈現出多樣化發展的特點，且測量的精度、可操作性等方面都得到了優化。在具體測量項目中，可以結合項目的實際需要靈活選擇，這是我國測繪水平提升的具體體現，為我國水下工程的開展提供了強大的技術支持。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕