任洪玉

摘 要：由集成GNSS导航、多源传感器、数据处理模块等构成的多波束测量系统，在海底地质调查、航道测绘等方面，極大提升了数据效率。伴随CORS定位技术的发展，研究利用差分定位与测扫声呐定位的方法，对优化航道一体化测绘的成果精度，具有重要的科学意义。

关键词：多波束测深;CORS差分定位;水下地形采集

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.123

利用单波束、多波束、CORS技术等手段，获取海洋底质、河流水系等地下与地表沿岸地形数据资料，对维护自然资源与水系开发的科学性至关重要，探究CORS与多波束测深联合应用，有助于提升航道测量的数字化水平。

1 CORS差分定位的概念

多基准站差分定位服务系统（Continuously Operating Reference Systerm，CORS），即以传统网络RTK定位为基础，利用有限WLAN与无线GPRS/3G/4G移动网络，建立起覆盖一定区域范围的若干（N≥3）GNSS参考基准站，采用UPS不间断供电方式，同步进行定位卫星连续观测，构建起全天候、大区域定位服务网络，并利用精密GNSS星历与电离层、对流层模型解算系统误差，削减电离层、对流层对定位测量精度的影响，提升数据观测的精准度。

2 CORS与多波束的水下地形测量工艺流程

从CORS差分定位原理来分析，由多个连续基准站，持续跟踪卫星观测星历信息，建立起区域改正模型，并通过VPN网络来不间断播发RTCM或CMR格式卫星差分信号，用以校正流动站终端接收机在测量过程中所包含的电离层、对流层、卫星钟差等系统误差，实时动态测量精度平面2cm、高程3cm;针对部分精度要求较高的工程测量项目，服务器可提供基准站静态观测数据进行事后差分解算，该模式可达mm级测量精度。

多波束采用超声探测的原理，利用换能器播发声波信号，声波经水体底部物体反射或折射再次回到换能器，通过测定信号在水体内的往返传播时间来解析水体深度。多波束换能器，即声呐阵列测深扫描仪，以具备一定指向性窄波束为信号，换能器分组多以正交形式布设，瞬时获取航向正交面水深数据来探测地形起伏状态，完成水下定位作业;当开展河流沿岸地形测绘、航道水面定位时，可利用CORS差分定位技术，实时快速开展数据采集工作，将测量船定位设备接入CORS网络，利用省际或地域CORS基准站差分信息，高精度获取换能器改正后的动态三维坐标数据，且精度不受误差传播累积的影响，均可在CORS信号覆盖区域内实现水上cm级定位，结合IMU惯性导航终端与多波束测扫设备开展联合测绘。

3 基于CORS与多波束的水下地形测量系统工程应用

为探究CORS与多波束联合作业，以某航道1：2000地形图测绘作为工程案例进行分析。为摸清航道淤积情况确保水运安全，现对其采集水下地形信息，并与水系沿岸带状地形图进行拼接，为河道清淤、航线管理提供数据支撑。

针对航道水系平均水深15m、净空条件良好（高度角15°无遮挡）的情况，测量中采用CORS-RTK与多波束测深的方法开展，选择水流方向作为测线方向，开角设定120°，航线重叠度20%，条带宽设定为3.5H（H为水深）;测量船GNSS终端接入CORS系统，采用基于VRS虚拟参考定位的方式进行快速定位，并输入布尔沙七参数（3旋转、3平移和1尺度参数），转换模型如下：

通过布尔沙七参数将坐标输出成果，由WGS-84系统转换至地方坐标系统，以便与沿岸带状地形空间拼接，同时CORS定位联合多波束测深数据，实现无验潮水下地形数据采集。

多波束测深终端自动实时将声速改正后的数据进行存储，经网格化处理获取等深线图，并可生成点云数据，当点云分布均匀且稀疏的情况下，表征水下地形相对平整，也可生产剖面数据，科学查看航道断面信息等。工程中部分航道河段进行了传统验潮测绘，以对CORS与多波束测深精度进行可靠性检验，相关数据如表1所示（单位：m）：

4 结语

综上所述，通过与传统验潮方式进行精度对比试验，CORS-多波束联合测量方式在水下测绘中的精度，完全达到相关指标要求，且数据标准偏差极小，测量精度收敛性与可靠性明显优于传统方法，作为水利工程施工、水系资源开发与保护的基础数据来源，极大提升了海洋底质、河流水系等基础资料的获取效率与成果质量。

参考文献：

[1]逯金明.基于多波束和侧扫声呐的人工鱼礁区对比分析[J].山东工业技术，2018（05）.

[2]杨景鹏，林道洪.新型浅水多波束设备在近海工程中的应用[J].科技风，2014（11）.

[3]李茂阁.CORS-RTK技术在农村土地确权测绘中的应用探究[J].山东工业技术，2016（06）.