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摘要：本文详细介绍近海域水下地形测量的具体应用及水下测量工作原理和方法，给出一种切实可靠、高效的水下测量方法，以供海洋测绘相关工作人员参考和借鉴。
关键词：水下地形；测深仪；GPSRTK技术定位；深度基准面
1、常规水下地形测量方法
常规的水下地形测量方法有：
（1）交会法：以前采用六分仪和经纬仪进行侧方和前方交会，目前利用全站仪可完成代替；
（2）极坐标法：适合于水面不宽、静水面的水域；
（3）断面索定位法：适用于水面窄、测深浅大比例尺测量；
（4）无线电定位法：适合水域宽广区域，作业精度高，操作方便，不受通视和气候的影响。
2、GPSRTK测量定位方法
随着测绘技术的进步和发展，GPS定位技术日趋完善，尤其是RTK实时动态定位系统以其高精度、高效率、易操作的特点广泛应用于各种测量和放样中。使用GPS+RTK技术进行水下地形测量就更比较方便、快捷了。下面以海鹰加科HY1601单频测深仪+中海达K3信标机为例，用GPSRTK测量详细介绍水下地形测量作业。
3、水下地形测量实施过程
3.1仪器设备
单频HY1601测深仪：该机具有数字输出功能，可实现与计-算机的实时通讯与数据传输；测量精度为+0.01m+0.1%D（D为所测深度），测量范围为0.3m-150m。
中海达K3信标机：经现场固定偏差改正后，近距离实时定位精度均≤±1.0m。
3.2水位站设立及水尺零点的引测
水位站的设立要结合现场的条件设立水尺：
（1）选在距控制点较近的位置设立水尺。
（2）选择在最低潮时设立水尺，水尺读数值设定范围高于最高水位低于最低水位。
（3）水尺设置垂直且稳固。
水位站的设立依据《水运工程测量规范》规定执行。
水尺零点引测：
由于水尺设立在距控制点较近的位置，故水尺零点高程采用GPSRTK方法进行测量。即在最近的控制点进行RTK校正并在最远控制点进行检核后，对水尺零点进行直接测量，取多回平均值为测量最终结果。
3.3测深线布设
测深线按规范规定的比例尺进行布设，布设的主测线为总体上大致垂直于等深线的方向。以1：1000比例尺为例，测线间隔为20米，测点间距为实际行走10米。其他比例尺测图根据实际比例尺调整测线和测点间距。测深线的布设一般在作业前内业处理完成。
3.4水位观测
（1）测量时调整水位观测时间与船载GPS时间相一致，且每次水深测量的出工前与收工后均进行对时，其时间误差小于1分钟；
（2）水位观测记录于水深测量测前10分钟开始，测后10分钟结束，每10分钟读数并记录一次；
（3）最后根据已测量的水尺零点高程，将观测的潮位读数归算至该深度基准面。
3.5水深测量
（1）测深系统
海上测量利用计算机与测深仪和K3型GPS接收机实现连接，形成一个完善的海上测量数据采集系统。利用GPS接收机与计算机自动导航，外业数据按每秒钟采集一个点。
（2）GPS校正情况
在水上作业前，先对K3GPS信标接收机在控制点进行校正检核。
（3）测深仪检查及校正情况
作业前，为了使测量成果可靠，在测前、中间及测后对测深仪进行比对检查。一般做法是将船行驶至水流平稳，水深约2-5米处，用测深仪和测深杆同时分别测量水深，当两者之差不超过±0.1米时，即认为测深结果可靠。
3.6水深数据处理和成图
3.6.1水深数据的预处理
水深数据的预处理是对水深数据编辑和清理前做的必要工作。包括水位改正、吃水改正、声速改正等。数据预处理软件中的各项改正都有格式要求，把测量好的改正數按照格式要求输入，进行自动或人工改正。
3.6.2波浪影响的消除
船载DGPS+测深仪的方法采集的水深数据，由于部分受涌浪的影响，尤其是深水区的影响较大。水深采样时对高程记录进行水深曲线个别平滑处理，予以消除因为波浪的影响。
3.6.3水深数据的处理
水深数据处理的过程是利用自动清理和人机互动的方式清理错误的水深值，剔除虚假信息，保留真实数据，剔除一些不可能存在的孤立点（飞点）和噪声点。
3.7编制成图
水下地形图编绘可直接在中海达Haida4.2成图，导出完整的（.DXF）图形；亦可利用南方AutoCADCASS7.0软件成图，导入经处理好的水下高程值（.BAT）数据文件，并建立三角网（DTM）和自动生成等深线或水下等高线，按《GB/T20257.1-2007》图式规定，对水下要素进行符号化处理与标准图形编辑，编绘完成最终的水下地形测量图。
4、质量保证
（1）为保证测深成果的可靠性，应分时段校正时差，在测前测后选择底质较硬，水深约2-5米处，用测深仪和测深杆分别测量水深，来比较测深仪技术性能；
（2）水深作业前后，应将流动站安置在控制点上定位检查，发现问题及时解决；
（3）定位数据要和测深系统保证同步，否则应加时或延后；
（4）抽样检查，检查断面与测深断面宜垂直相交，检查点数不少于总点数的5%。
（5）检查点在图上1mm范围内水深点的深度较差要满足下表《水运工程测量》规范相关限差规定：
深度检查限差表
注：表中H为水深值。
5、结束语
实际证明，GPSRTK和海鹰加科测深仪联合使用，在水下地形测量中发挥很大的作用，充分体现了其精度高、速度快、作业简单等的特点，及时准确的成图为近海海域开发利用提供了有力保障。随着GPS技术的不断发展，利用GPSRTK联合数字化测深仪进行水下地形测量将有广阔的前景。
关键词：水下地形；测深仪；GPSRTK技术定位；深度基准面
1、常规水下地形测量方法
常规的水下地形测量方法有：
（1）交会法：以前采用六分仪和经纬仪进行侧方和前方交会，目前利用全站仪可完成代替；
（2）极坐标法：适合于水面不宽、静水面的水域；
（3）断面索定位法：适用于水面窄、测深浅大比例尺测量；
（4）无线电定位法：适合水域宽广区域，作业精度高，操作方便，不受通视和气候的影响。
2、GPSRTK测量定位方法
随着测绘技术的进步和发展，GPS定位技术日趋完善，尤其是RTK实时动态定位系统以其高精度、高效率、易操作的特点广泛应用于各种测量和放样中。使用GPS+RTK技术进行水下地形测量就更比较方便、快捷了。下面以海鹰加科HY1601单频测深仪+中海达K3信标机为例，用GPSRTK测量详细介绍水下地形测量作业。
3、水下地形测量实施过程
3.1仪器设备
单频HY1601测深仪：该机具有数字输出功能，可实现与计-算机的实时通讯与数据传输；测量精度为+0.01m+0.1%D（D为所测深度），测量范围为0.3m-150m。
中海达K3信标机：经现场固定偏差改正后，近距离实时定位精度均≤±1.0m。
3.2水位站设立及水尺零点的引测
水位站的设立要结合现场的条件设立水尺：
（1）选在距控制点较近的位置设立水尺。
（2）选择在最低潮时设立水尺，水尺读数值设定范围高于最高水位低于最低水位。
（3）水尺设置垂直且稳固。
水位站的设立依据《水运工程测量规范》规定执行。
水尺零点引测：
由于水尺设立在距控制点较近的位置，故水尺零点高程采用GPSRTK方法进行测量。即在最近的控制点进行RTK校正并在最远控制点进行检核后，对水尺零点进行直接测量，取多回平均值为测量最终结果。
3.3测深线布设
测深线按规范规定的比例尺进行布设，布设的主测线为总体上大致垂直于等深线的方向。以1：1000比例尺为例，测线间隔为20米，测点间距为实际行走10米。其他比例尺测图根据实际比例尺调整测线和测点间距。测深线的布设一般在作业前内业处理完成。
3.4水位观测
（1）测量时调整水位观测时间与船载GPS时间相一致，且每次水深测量的出工前与收工后均进行对时，其时间误差小于1分钟；
（2）水位观测记录于水深测量测前10分钟开始，测后10分钟结束，每10分钟读数并记录一次；
（3）最后根据已测量的水尺零点高程，将观测的潮位读数归算至该深度基准面。
3.5水深测量
（1）测深系统
海上测量利用计算机与测深仪和K3型GPS接收机实现连接，形成一个完善的海上测量数据采集系统。利用GPS接收机与计算机自动导航，外业数据按每秒钟采集一个点。
（2）GPS校正情况
在水上作业前，先对K3GPS信标接收机在控制点进行校正检核。
（3）测深仪检查及校正情况
作业前，为了使测量成果可靠，在测前、中间及测后对测深仪进行比对检查。一般做法是将船行驶至水流平稳，水深约2-5米处，用测深仪和测深杆同时分别测量水深，当两者之差不超过±0.1米时，即认为测深结果可靠。
3.6水深数据处理和成图
3.6.1水深数据的预处理
水深数据的预处理是对水深数据编辑和清理前做的必要工作。包括水位改正、吃水改正、声速改正等。数据预处理软件中的各项改正都有格式要求，把测量好的改正數按照格式要求输入，进行自动或人工改正。
3.6.2波浪影响的消除
船载DGPS+测深仪的方法采集的水深数据，由于部分受涌浪的影响，尤其是深水区的影响较大。水深采样时对高程记录进行水深曲线个别平滑处理，予以消除因为波浪的影响。
3.6.3水深数据的处理
水深数据处理的过程是利用自动清理和人机互动的方式清理错误的水深值，剔除虚假信息，保留真实数据，剔除一些不可能存在的孤立点（飞点）和噪声点。
3.7编制成图
水下地形图编绘可直接在中海达Haida4.2成图，导出完整的（.DXF）图形；亦可利用南方AutoCADCASS7.0软件成图，导入经处理好的水下高程值（.BAT）数据文件，并建立三角网（DTM）和自动生成等深线或水下等高线，按《GB/T20257.1-2007》图式规定，对水下要素进行符号化处理与标准图形编辑，编绘完成最终的水下地形测量图。
4、质量保证
（1）为保证测深成果的可靠性，应分时段校正时差，在测前测后选择底质较硬，水深约2-5米处，用测深仪和测深杆分别测量水深，来比较测深仪技术性能；
（2）水深作业前后，应将流动站安置在控制点上定位检查，发现问题及时解决；
（3）定位数据要和测深系统保证同步，否则应加时或延后；
（4）抽样检查，检查断面与测深断面宜垂直相交，检查点数不少于总点数的5%。
（5）检查点在图上1mm范围内水深点的深度较差要满足下表《水运工程测量》规范相关限差规定：
深度检查限差表
注：表中H为水深值。
5、结束语
实际证明，GPSRTK和海鹰加科测深仪联合使用，在水下地形测量中发挥很大的作用，充分体现了其精度高、速度快、作业简单等的特点，及时准确的成图为近海海域开发利用提供了有力保障。随着GPS技术的不断发展，利用GPSRTK联合数字化测深仪进行水下地形测量将有广阔的前景。