淺析長河段內河航道水深測量技術手段

（四川省交通勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000）

0 前言

在航道測量主要包括航道控制、航道地形和水深的測量等，而水深測量又是航道測量的關鍵環節，測量的質量對航道圖的制作具有直接的影響。在航道的水深測量中，涉及的內容十分復雜，同時由于受到很多因素的影響，其測量難度也比較大，為了對水深進行準確的測量，就需要把握好航道水深測量技術要點，并根據航道實際情況按照相關規范進行測量。

1 工程案例

在該文案例中，A 航道在我國珠三角的區域內，其航道長約23 km，是一種內河航道類型，其主航道實際水深約在4 m～9 m，且受潮水的影響。該次測量主要是通過GPSRTK 實施常規性的測量，測量目的是為后期航道日常的運維管理提供數據依據。測量使用的是1980 的國家坐標系和1985 的國家高程的基準，測量的內容主要有航道的水深、巷道沿岸的地形等，另外，還涉及對航道周圍相關建筑物的測量等，在該文中主要對水深的測量進行分析和研究[1]。

在水深測量中，主要借助GPS 的接收天線獲取點位置與基準面的關系，同時獲取GPS 接收天線到測深儀換能器的具體距離、測深儀換能器和泥面的距離。測深儀的換能器能夠對水下進行聲波的連續性發射，并借助回聲定位原理測出水下聲波傳播的時間，進而獲取相應位置的水深值，并借助測量軟件進行分析，得到水下地形具體特征點的高程。

2 長河段內河航道水深測量技術要點

2.1 對水深數據的采集

在進行航道水深的數據采集過程中，控制方面的數據測量和沿岸地形實施測量過程同步進行。在采集數據前，要先對水尺和測深規劃線合理布設，并對聲速和動吃水現象實施測定，同時還要對定位的系統以及測深儀的精度等進行檢驗。

2.1.1 水尺的布設

水尺布設的是一種臨時性的水尺，主要在水深的數據采集中對水位進行同步觀測和記錄。在對A 航道進行水深的測量過程中，按照平均3 km 布設8 條水尺的標準，在水尺布設中，其具體位置一般在前期工程的勘探中就已經初步進行選定。在對控制方面進行測量的過程中，要對每個準點進行有效分析，確保水尺零點位置滿足圖根水準要求的測量精度，才能夠進行測定的操作[2]。

2.1.2 測深的計劃線布置

對于測深的計劃線來說，主要是為測深操作設備提供船舶搭載航行的計劃路線。A航道測圖的比例是1∶2000，根據相關要求，在等深線垂直方向每20 m 的距離就要布置一條測深線，在測深的檢查線布置中，要按水流方向實施布設處理。

2.1.3 對定位系統的精度檢驗

在獲取WGS84 轉換1980 的國家坐標系參數后，對信標機實施靜態數據的采集，且要求采集的時間超過1 h，同時采集的頻率也要求每秒完成一組數據的采集。在完成數據的采集后，按照要求對定位中的誤差進行估算，要求誤差滿足表1 的要求。

表1 測深的定位點其點位誤差的限值

2.1.4 測定動吃水

造成動吃水現象的原因主要是由于船在一定的航速過程中，船體會出現下沉或者上升的現象，此時就會導致船體上設置的測深儀換能器發生下沉或者上升的情況，如果其下沉或者上升的值小于0.05 m 就可以忽視。通過對A 航道使用RTK 的定位法來對測深儀的換能器的動吃水改正數進行測定，得到的結果是3.8 cm，因此不用改動[3]。

2.1.5 聲速的測定

在測深儀使用中，主要是借助聲波反射來進行水深的測量，而聲波在傳輸中會受水溫、水內含鹽度以及濁度等影響，為了提高測定準確性，要在水體測區內進行聲速測定。在對A 航道實施測量中，可以借助剖面儀對聲速進行測定，但要在測深儀內合理地設置測定值。

2.1.6 對測深儀的精度檢驗

通過對檢查板的繩鋼進行深度檢測，對水底檢測區內不同深度的水域進行精度探測，根據相關要求實施操作，要先對測深儀設置準確的參數，還要確保其具有良好的狀態，然后檢查板順著換能器下沉1 m， 2 m……深度，此時對實際下沉深度同測深儀具體顯示深度實施對比，從而對測深儀的精度進行檢驗。

2.1.7 對水位的觀測和記錄

對水深數據的采集數據要精確到厘米級。在對A 航道的水深實施測量中，為了實現水位數據良好準確性，避免出現返工，就通過雙站觀測的方案，在距作業點最近兩水尺位置，對水位同時進行觀測和記錄。

2.1.8 水深的數據采集

在水深的數據采集中，主要是將定位系統以及測深系統的測深儀按照計劃要求的路線勻速實施前進，如果實際測線和計劃測線存在大于5 mm 的距離，就要進行相應的補測處理，在測深中，定位點的要求間距主要見表2 的要求。在測深中，其檢查線要求在水位站變換前實施測量，對岸邊等一些水深較的區域內，要求借助信標機以及測深桿實施作業，在那些橋底或者樹木等遮擋性的區域內，一般信標機就存在使用障礙，此時可以借助全站儀以及測深儀進行作業處理[4]。

表2 測深的定位點其間距符合表

2.2 對深度的基準面復核和確定

深度的基準面是計算航道圖水深的基礎，其取值如果不合理就會對航道圖實際計算數值有直接影響。在進行內河的航道測深過程中，傳統做法是對航行的基準面通過航道設計通航水位最低值，同時確定該水位和航道的等級以及維護的尺度，而由于河床情況受人類以及自然環境等影響，并不是一成不變的，因此早期通航水位的最低值設定已經不能滿足實際情況，所以，在航道的測量過程中就要對其進行復核。

在復核過程中，要先收集相連航道最新設計的通航水位最低值，與測區原來設計通航水位的最低值進行對比；同時還要對比采集的水深數據中水位的觀測記錄和設計通航水位最低值。對完整的高低潮水面的比降進行綜合觀測，計算河流水面的比降，再與原設計的通航水位最低值進行對比[5]。

2.3 內業的處理

2.3.1 對水位的改正

在完成水深數據的采集后，在測深的軟件內按照要求進行取樣和剔除假水深，來實現對水位的更正。在A航道的水深測量過程中，在對每測段的水深數據進行采集時，都需要通過和作業位置最近距離的兩個水尺進行水位的同時觀測和記錄，并且每測段中水位都按照單站+聯合水位+單站的方案進行數據更正。在各個臨時水尺上下游的各1 km 區域內，通過實際水尺水位所獲取的觀測值，來對瞬時情況下水深的數據進行單站的更正，而2 個水尺的中間位置主要通過2 個水尺的水位平均值對水深的數據進行更正。該方法的缺點是布設臨時水尺時，要求水尺間距是不能過大。優點是不用制作水位的曲線圖，操作較為簡便。

2.3.2 對基準面的換算

圖載水深是按照深度的基準面進行計算的，其高時呈現負值，低時則呈現正值。對A 航道的水深進行測量中，通過基礎資料對起訖點設計通航水位最低值，且起點是-0.85 m，而訖點是-0.20 m，其比降是0.64 m/23 km，大約是2.707 cm/km。在圖上的水深點要求標示的精度是分米，根據改正的偏差不大于0.05 m 去對改正段劃分來滿足要求標準。為了方便計算，對24 km 長的A 航道按照1.5 km 進行16 個改正段的劃分，并對深度的基準面進行取值，其中靠近其起點段約是-0.83 m，而靠近其訖點段約是-0.22 m，其他段約是上一段值+0.04 m。

3 結語

綜上所述，該文主要以A 航道為例，對其長河段內河航道水深測量技術要點進行了詳細的分析和闡述，經過分析可知，該技術的應用效果較好，但是還需要不斷地進行探索和改進，才能更好地發揮作用。希望通過筆者的闡述，能夠為相關工程的開展提供參考。