数字测深系统在淤积断面测量中的应用

2016-07-16付冬

科教导刊·电子版 2016年17期

关键词：测绘技术

付冬

摘要随着近十五年来计算机技术和测绘技术及手段的飞速发展，水下测绘也走进了全新的领域。本文讨论的是数字测深系统配合GPS导航定位系统在库区淤积断面测量中的应用。

关键词数字探测系统淤积断面测量测绘技术

中图分类号：p228.4 文献标识码：A

实测测量任务位于松花江哈尔滨段，上起松花江上游五十二号航标（东经126€？8′，北纬 45€？0′），下至大顶子山航电枢纽工程（东经127€？7′，北纬45€？9′）全长约125公里。

1选用的设备情况及其性能特点

测深系统选用了中海达的HD-27测深仪。该系统配备了楔入式工业控制WINDOWS Xp操作平台、亮度12寸液晶显示屏（分辨率800€？00）、电阻式触摸屏，以及最大发射功率为300W的双频换能器，外接工作电源供电。这套设备的特点是：高度A/D转换，采样速率达到153600次/秒，瀑布式显示；数字化图像处理技术，瀑布式图像显示及记录，并可回放及打印；自动增益控制及时间增益控制；水底门跟踪技术和脉宽选择技术完美结合；内嵌测深和测量一体化软件；电阻式触摸屏，支持触屏操作。触摸屏的操作，需要使用不带指甲的手指进行触摸，防止刮伤触摸屏造成阻值异常导致无法正常操作。

在设备安装上，我们在测船上安装一个测井，并把换能器安置其中，用钢绳拉紧固定，并保证船入水后，换能器能完全浸没在水中。在船顶安装一个强制对中杆，并使其平面位置与换能器一致，将GPS接收机固定在上面。

在完成硬件设备的连接后，打开测探软件，进行设备的参数及环境设置。吃水部分可设置范围为0-9.9米；声速对于浅水测量时可以简单的使用单一声速来校准；发射脉宽用于控制发射脉冲的宽度，点选自动时将根据不同档位使用不同的发射脉宽；增益控制：当关闭自动增益时，可调节滑动棒来调节增益，在浅水时如果回波很淡，可以增大这个值，反之，如果回波一片模糊，就要减小这个值，TVG的值是随着深度的增大，增益增大的快慢，这个值增大增益增加的越快。吃水还是要根据探头入水深度来设置。

2泥沙监测大断面的设置

从下游大顶子山大坝坝址至回水区共设置了32个监测断面。每个断面记载了详实的平面端点数据，并加注了大地坐标。所选断面均为有一定代表性的断面。我们把这些数据按照（点号，X，Y）的格式输入数据文件中，并把这些数据文件导入到测深软件里，这样在进行断面数据采集时，我们就能实时地根据断面的坐标位置，调整船的移动方向，从而保证外业采集到的数据准确有效，而不需要再设置端点桩，节省人力物力的情况下，保证了数据采集过程准确高效。

3外业数据采集

在已知坐标的控制点上架设基准站，保证基准站的电台正常输出信号，并且把移动站接受频道调整至与基准站一致。在测船上打开测深测量一体化软件，在断面线调入的选项中把已经预先存在仪器中的断面线的坐标数据加载进来。行船至断面线一端，最好是起始方向一致，如果是北岸起测就都北岸起测，南岸起测就南岸起测，这样能使采集的数据有序，便于整理，同时容易发现粗差。每测一个大断面前，需要建立一个测线，手工记录下测线，以及当前水位值。由于水面的风浪以及船体自身的原因，导致船身不能像在陆地一样稳定，所以我们采用附近水文测报点提供的水位数据作为水面高程统一的起算数据。

在进行数据采集时还要注意以下几点：

（1）卫星高度角不小于15€埃？

（2）观测卫星不少于4颗，卫星分布象限不少于2个；

（3）观测期间，应注意观察仪器的工作状态，宜避免电源中断和人、畜、汽车等在天线附近走动。雷雨时应关机停测。

（4）不得重新启动接收机、重新选择工作模式、终止记录数据、改变参数设置或移动天线。

4数据处理

测量过程中的数据都自动记录并保存在以测线名命名的数据文件中，记录的数据包括点位的序列号，平面坐标数据，高程数据，以及水深数据。我们可以方便地把这些数据文件，复制到微机中，并用EXCEL表格打开，用测报站的水位数据统一替换掉高程数据，然后用水位数据减掉水深，即可得到每个断面点的三维坐标。

在后期处理中，我们主要依靠cass9.0软件，进行数据的分析处理。把整理出来的断面点三维坐标，按照cass软件的格式要求导入软件中。然后使用软件中的断面截取模块，逐一截取大断面。

5横断面的计算

应用cass9.0中的断面土方计算中的任意断面法，把截取好的断面数据导入软件中，把固定好的平场高程值输出，软件自动算出相对于平场高程的淤积量。然后点击空白处，软件可绘制出计算范围的缩略图，并且提供计算出的统计量。由于完全数字化采集成图，可以方便地调整比例尺，输出方面可以直接连接绘图仪一体成图。

6结论

利用全数字测深系统测量淤积断面，精度完全满足设计要求，并且大大节约了时间，节省了成本，从而提高了效率。