水下地形测量是许多水利工程的基础性工作,在江河湖泊、海洋的开发利用中非常重要。水下地形测量一般是在船上进行的,水面上测量点的平面坐标,水面下使用测深仪测定水深,两者结合起来获得水底地形点的三维坐标,进而获得最终需要的水下地形图。水面上测量点的平面坐标其方法很多,值得关注的是采用GPS定位的方法。因为GPS定位与其它定位方法相比,具有实时性、全天候、精度高等优点,其定位技术业已成熟,被广泛应用于导航、测绘、通讯等众多领域。在水下地形测量中GPS的应用也已相当普及,因此本文就GPS与测深仪组合的水下地形测量模式展开了若干问题的深入研究。GPS定位的结果属于WGS-84坐标系,而水底地形点坐标属于工程中的施工坐标系。因此,需要对GPS定位数据进行转换。本文研究了相关的转换计算,整理了相关的理论、公式。对某些计算公式、方法进行了改进,对某些迭代公式还证明了其收敛性,丰富了GPS定位计算的理论。为获得水底地形点的坐标,需要根据测量船上GPS天线的坐标计算出测深仪换能器的坐标,可称此类问题为坐标传递。本文中,在测量船上引入了船体坐标系,将坐标传递的问题归结为坐标系的转换问题。同时,本文就几种常见的坐标传递问题进行了研究,并推导出了相应的计算公式。水下地形测量前,测量船可能不在测量区域。此时,需要计算出导航信息,以协助作业人员将测量船正确、快速地驶入测量区域。本文就航点、航线的导航计算进行了研究,并提供了计算方法。本文还研究了时间和数据处理问题。GPS的定位数据与测深仪的测深数据在时间上并不统一,因此必须谨慎的处理时间。首先要保证定位数据与测深数据是同步的,其次要保证时间的精确度足够高。在数据处理方面,测深仪输出的测深数据并不稳定,错误数据出现的概率较大。为保证水下地形测量的准确、高效,自动剔除这些错误数据就显得非常重要。在以上研究工作的基础上,开发了一套水下地形测量软件。经实践测试,所开发软件可有效地服务于实际水下地形测量工作。