利用河南CORS进行水下地形测量新方法探析

□姜小留（河南省驻马店水文水资源勘测局）

0 前言

近年来随着社会经济的发展，国家对水利工程的重视程度加大，水利建设也越加增多，因此，水下地形测量任务也越来越多，原有的水下地形测量技术已经不能适应新的任务要求，同时水下地形测量数据处理和绘图全过程处理相对落后，没有实现自动化的作业方式，利用河南省已建成的覆盖河南全省HNCORS网站，利用动态CORS技术，结合RKT配合数字测深仪这种全新的测量模式，对水下地形测量新方式进行了尝试，取得了非常好的效果。

1 水下地形测量常用的基本方法

对于常规的水下地形测量方法来说，基本上有以下4种方法。

1.1 断面索法

通常来说，就是用经纬仪或全站仪预先测得设置在横跨河道两岸的悬空断面索上标定的各点位置。因为它是相对静止的，既不受水流扰动的影响，也不受测船速度的影响，定位精度相对较高，但这种方法的缺点是效率较低，费时费力。另外，设置悬空断面索也是费工费时，一般只适于水流速度湍急的地方。这种方法一般用于难于行船的山区、或高差较大、狭窄小河测量。对于水面较宽的水域则不易设置断面索，因此在平原河流和沿海水域一般不予采用。

1.2 大平板仪、经纬仪或全站仪极坐标测距法

目前，此种方法比较常用，并且精度较高，它同在陆地上进行地形图测绘基本相似，采用极座标法定位灵活方便，并且可即时展点上图，随测随绘，效率相对较高，实用范围较广。

1.3 地面无线电定位法

类似于双声定位，此方法适合于水面广阔的河流、湖泊、港口以及海面上进行的测深定位，无线电定位法定位精度较高，操作简单方便，且不受通视条件及天气条件的影响。

1.4 交会法

一般采用六分仪或经纬仪进行前方交会和侧方交会；这种方法精度较低，且效率不高，基本不再应用。

2 利用HNCORS进行水深测量平面定位的新方法

河南连续运行卫星定位综合服务系统（简称HNCORS），HNCORS共有站点56个，分布在全省各个地市及县城，形成了一个覆盖全省、不间断地面信息源采集系统，同时河南CORS是经过似大地水准面解算的三维坐标系统。河南CORS投入运行以来，用户数量逐渐庞大，并仍在持续增长。由于河南连续运行卫星定位综合服务系统是三维坐标系统，经过似大地水准面解算后，可以提供直接的三维坐标，平面精度可以达到±2cm，高程精度经似大地水准面解算和高程异常值改正后，精度可达±5cm，因此采用河南CORS系统进行实时动态测量（RTK）对测深点进行定位，是可以实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果，并达到厘米级精度。此次作业采用了美国天宝公司生产的天宝R6GPS。精度指标为水平精度±1cm+1ppm，垂直精度±2cm+1ppm。

3 水深测量及数据处理成图

在进行水深测量时，为连续测得水深，应当选择适当的测深线间隔和测深方向。测深线间隔一般取为1 cm为宜，测深方向要选择适合行船，且基本为直线的与水流方向一致的方向进行。水深测量一般采用测深杆、水砣（测深锤）和回声测深仪等仪器进行。此次水深测量，我们采用回声测深仪进行施测，回声测深仪效率相对较高，精度也能满足大多数水下地形测量的要求。回声测深仪的工作原理是利用换能器在水中发出声波，当声波遇到障碍物而反射回换能器时，根据声波往返的时间和所测水域中声波传播的速度，就可以求得障碍物与换能器之间的距离。所以回声测深仪测量的水深精度较高，我们施测时采用北京戴美克科技有限公司所生产戴美克SDH-13D精密浅水回声测深仪。该仪器测深范围：0.35～123.00 m，测深精度：0.40%±5 cm。此仪器抗干扰能力强，回波信号数字化算法确保在复杂水下环境下跟踪河底。可以输出连续的可靠的水深数据。在进行数据预处理时，进行了水位改正、吃水改正、声速改正、时间延迟改正等。数据预处理软件应用是随机携带的处理软件，把测量好的改正数按照软件格式要求进行输入，能够进行自动改正。由于影响定位数据精度的因素很多，针对GPS卫星信号质量、无线信号质量、测区环境情况也都实现进行了勘察和测试，避免了一些客观因素的影响，对可疑的数据进行剔除和改正。同时对水深数据也进行了预处理，清理了一些误差较大甚至错误的水深，剔除了一些虚假信息，以及孤立点、跃点和噪声点，保证了数据质量。这些数据处理完成后，同其他方式的数据处理一样，将数据导入到南方公司的数字化测图专用软件CASS成图，完成地形和水下地形一体化成图。

4 结语

通过利用HNCORS系统的动态RTK技术与测深技术相结合进行水下地形图的测绘，实践形成了一套完整的新的水下地形图测量的数据采集、处理和成图技术，实现了水下地形测量的高度自动化，大大提高了劳动效率，减轻了劳动者的劳动强度，为河南省内水下地形测量探索出一条新的技术方法。