蒋宝平

（安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011）

在开展水下地形测量工作时，要测定水域下点的平面位置和高程，以此为条件构建DEM模型。水下地形测量工作所获得的成果在水利工程建设和河道冲淤分析中都能发挥关键作用，水下地形测量工作要获取平面位置，也要采集水深。此时需要用到多波束测量系统和单波束测量系统，该类仪器的测量精度受到换能器吃水量的影响，此外还会受到水下声速改正工作的影响。

1 水下地形测量中存在的问题

1.1 最终绘制完成的图纸存在较大误差

水下地形测量需要完成绘图和计算工作，由于测量条件不佳，水下地形测量所面临的困难比较多，最终绘制完成的图纸存在较大误差。绘制任何形式的图纸都会存在误差，这是不可避免的。通常情况下，水下地形测量有一定时间要求，测量数据的时效性需保证在一定时间内有效。当超出了日期范围，就需要重新测量。这是因为经过一段时间之后，水下的地形就会发生变化。测量水下地形的工作效率要尽可能高，保证缩短测绘时间。开展定位工作时，要注意将测绘图纸的误差控制在1.5 mm范围内，如果是平坦的地质，要保证将测绘图纸的误差控制在2 mm范围内。使用不同的比例尺，控制定位精度，得到的测量结果要包含海底深度、水流流速、测区的范围。在定制不同的测量方案时，要密切结合现有的仪器设备和人员技术储备情况。在测量完成之后，还需要比对、分析测量结果，最后得出较为精确的数据。

1.2 断面索测量法效益过低

将断面索法应用于水下地形测量工作，能够得到精度较高的数据。在测量时要标记预先设置完备的横跨河道两岸的悬空断面索。并使用经纬仪测量这些标记。从而确定各点位置。在测量水深时，也可以使用该方法，而且测量的步骤也基本相同。使用经纬仪进行测量的优势是测量结果不会受到水流流动的影响，而且定位的精确度也非常高。但是其中存在的问题是测量效益过低。在完成悬空断面索上的标记任务时，就需要耗费大量的人力物力，也要消耗大量的资金。正是因为如此，该方法的使用范围有一定局限性，在水流湍急的地方，该方法比较适用。而在平原河道上或者是沿海水域中，就不会使用这种测量方法[1]。

1.3 GPS实时相位分差技术的信号时强时弱

GPS实时相位分差就是RTK技术，该方法的测量依据是载波相法观测，该测量系统由测量技术和数据传输系统共同组成。在已知点上固定一台接收机作为基准站，在运动载体上安置其他的接收机作为流动站，而流动站也能用来观测卫星。在基准站上存有所有系统接收到的卫星信息，通过通信系统将这些信息传输到流动站。流动站在接收卫星数据的同时，也会接收到从基准站传来的卫星数据。流动站完成初始化，会将接收到的信息传递至控制器。控制器会使用计算机计算出点位的位置，还能显示计算的结果。在整个测量过程中，GPS流动站都要保持RTK固定解。正是因为如此，流动站和参考站可以实现对相同卫星的跟踪，而且能达到四星以上。当存在遮挡物干扰其他信号的接收时，要提高GPS的对中杆，同时也要调高参考站的电台发射功率，达到增强信号的目的。

2 提高水下地形测量技术应用效益的对策

2.1 声速测量精度提升

要想提高水下地形测量的进度就要强化声速测定的精度，而影响水深测量精度的因素主要是测量的水中传播速度，速度与水体的温度、水体的含盐量、压力、深度都有关系。而声波的频率、功率不会影响测量的精度。但是在计算声速时使用的计算方式会在一定程度上影响测量深度，而导致测量结果存在误差，如果使用的测深方法是单波束，就需要在作业现场利用已知水深比改正实测的声速值。如果使用的是多波束测深方法，就要在现场的实测声速剖面采用声线跟踪的方式，精确归位波束。在情况特殊时，也可以采用声速后处理改正的方式。所以要想避免出现误差，在测量深度时使用声速值时，就要做好深水区和浅水区的对比工作。

2.2 在测量水深时注意纠正动态吃水量

在开展换能器吃水动态测量工作时，要注意该项工作的本质就是测量作业船因航行所产生的船体吃水变化情况。要保证该项测量工作在静态环境下完成。这里所说的变化就是船舶的下沉量，也被叫作动吃水。该参数会受到多种因素的影响，包括船只负载、船型、航速、船向等。船体从静止转向快速运动状态时，在航行推水的作用下，船首会使水面局部升高。而船尾也会在推进器的排水作用下出现水面局部升高的情况。此时船体首尾就会形成高压区，而船体的两侧会形成低压区。形成局面是首尾水面高、水流速度低，水流的速度也会变大。在船型的影响作用下，船体首尾的水位就会上升，导致排水量减少，此时就要积极适应水位的分布变化，在船体上增加一个整体下沉量，保证船首位置的下沉量大于船首尾部的下沉量，此时测深系统换能器就会下沉。一般情况下船体的下沉量大约为几厘米到几十厘米。而如果是在潜水航道中，这一数值会更高。所以在潜水航道中，要特别注意纠正水深测量动态吃水量[2]。

2.2.1 直接量测法

纠正动态吃水量的方法有直接测量法，将标尺安装在作业传的船舷侧。在船舶漂浮时，直接测取吃水读数，在船舶保持一定行驶速度时也要测量吃水数。计算出这两者的数值差，得到的便是船舶的下沉量。在开展测量工作之前，要选择一块海底平坦开阔的海域，水深约为船体吃水深度的七倍。如此一来，在测量时，就可以按照多种速度和多种航向进行。如果是在少于7倍船体吃水量的海域，在测量时，就应该增加浅水海区的比对工作。

2.2.2 固定值法

在测量水下深度时，使用GPS定位仪和换能器，二者的相位中心是竖直关系，而且二者的投影也是相互重合的，GPS定位仪和换能器在安装之后，位置是固定的。所以说，换能器的吃水深度和GPS定位仪天线的高这二者之间存在着简单的数学关系，换能器底部到天线相位中心的高度是一个固定值。在作业的过程中，作业传播产生的吃水变化量会直接影响换能器的吃水变化情况，而且是正相关同步影响作用，对于天线高变化的影响是负相关同步。在测量GPS定位仪天线高和换能器吃水情况时，应保证二者的逻辑关系清晰，进而保证测量深度的精确度。

2.3 在RTK测量中应用似大地水准面精化模型

在开展水下地形测量工作时，测量水底地形点的高程要使用RTK进行高程定位和测深，并进行二者之间的计算。由此可见水下地形测量进度会受到RTK测量精度的影响。2001年，我国完成了对似大地水准面精化模型的建立，该模型覆盖近海海域和专属经济区，包含我国全部国土。而且各个省也建立地方性局部高精度似大地水准面精化模型。所以要想提高RTK测量高程的进度，就要保证充分检验数据，并将似大地水准面精化模型应用在RTK测量工作中。

3 结语

综上所述，本文研究水下地形测量中存在的问题，并探究应对策略。水下地形测量精度会受到船舶动态吃水量改正、声速测算改正的影响。在测量工作中应用RTK技术在进行水面作业时也会受到多路径效应和卫星观测质量的影响。为此要提升测深仪的测量精度，也要优化RTK高程测量精度。尽可能削弱不利因素所产生的效应，切实提高水下地形测量精度。