水下地形测量技术方法应用分析

覃义松

摘 要：水下地形测量技术的应用十分广泛，主要是因为防洪工作、河道整理等工作的不断开展造成的，这些工作都需要准确且具体的测量数据，因此提升水下地形测量的技术是一件重要的事情。本文将根据水下地形测量介绍水下地形测量技术的特点，并进行几种常见的水下地形测量方法的介绍。

关键词：水下地形测量；技术方法；特点；应用

1.前言

水下地形测量就是对水下的地质情况进行测量，并根据测量的结果利用数据以及图形对水下的地形地貌进行还原。我国在过去的一段时间水下工程的开展受到抑制的一个重要原因就是因为我国水下地形测量技术不够，因此水下地形测量技术的不断优化对于我国水下项目的开展有着很大的帮助。

2.水下地形测量的特点

水下地形测量是在水下使用测量仪器进行地形地貌的测量，测量结果一般都是用三维坐标来展示。其中主要是对点位水深的测量和位置定位，水深测量就是对水底与水面高度差的测量，该过程不仅要精准的进行深度点的平面位置的测量，还需要将陆地位置与高程联系起来，这样才能够完成水深的测量。

水下地形测量的结果的展现形式有着很大的不同，可以运用断面图、水下地形图还可以运用表格等形式进行展示。水下地形图与一般的海图是不同的，水下地形图需要运用水下等高线等对水下的地形地貌的变化进行描绘，并不是采用等深线来进行描绘的。还有就是水下地形测量是在水上进行测量的，这样就给测量带来了很大的困难，测量的方法也是根据实际的水流、深度等情况进行改变的。一般在水面不宽、水流速较小的时候就会采用全站仪、标尺等工具进行测量，但是有时水面宽、流速大时就会采用断面角度交会法来进行。对精度要求较高时一般采用微波测距交会定位系统，相反则会采用无线电双曲线测定法。

3.水下地形测量技术

（一）水深测量

水深测量一般会根据测量工具的不同进行不同的测量方法，主要有人工测量、单波束声呐测深仪测量、多波束声呐测深系统测量。人工测量主要运用的就是测深锤、测深杆等对水深进行测量，因为测深锤能够测量的范围小、不准确等原因，现在已经很少使用。人工测量主要是对低于1米的地区进行测量，主要是因为这些地区的水深太浅，使用声呐的时候不能够准确的将水下的地形地貌进行反映。单波束测深声呐的用途是为广泛的，同样也是一种比较基本的仪器。声呐是运用仿生学原理设计的，它能够发出特定的频率声波，当声波与物体接触时，就会因为接触面的材质不同发生不同程度的回弹，测探仪再将这些回弹的声波进行回收，就可以根据回弹的速度确定仪器与物体的距离。当需要测量的深度是水面到水底的深度的时候，可以将测得的水深与换能器的吃水深度相加，就能够的出水面到水底的深度。

（二）导航定位

在进行水下地形测量的时候，必须要求测量船沿着设计过的测线进行行驶，这样就能够根据规定时间或者距离来获得某片区域的水深。在上世纪九十年代的时候有很多的定位方法用于水下地形测量，但是由于科技的不断发展，GPS基本已经替代了之前所有的定位方法，成为了水下地形测量工作中的首选。在离岸很近的地方进行GPS实时动态测量方法更加方便快捷，这一方法的基本原理是将一台GPS的接收器放在基准站上，这样就能够对可见的GPS卫星进行观测，之后也能够通过无线电传输设备将获得的数据发送给用户，十分的方便。而在流动站上，也能够在GPS接收机在接收卫星信号的时候，通过无线电接收设备获得数据，并计算出流动站的坐标和精确度。

（三）水位观测

水位观测也是水下地形测量的一个步骤，需要将水深测量与陆地的平面位置与高程联系起来才有实用价值。立在岸边的水中标尺就是一个水位观测站，标尺的零点高程通过与水准点联测求得。在测量的时候，还需要在相同的时间间隔内获得标尺的读数，这样就能够根据绘出的图标确定测深时刻水面的瞬时高程，进而计算出水底的高程。在落差比较明显的地方还可以通过设置多个水位观测站，来弥补测量不准确的漏洞。

（四）光学定位测量技术

光学定位测量技术也是一种水下地形测量技术，它一般运用于视线能够看到的区域的测量。在测量的过程中，全站仪、经纬仪、測距仪都能够使用。在测量数据获取之后，应该根据前后方交会法对所测区域的地形地貌进行判断。但是在实际测量中，由于后方交会法需要在陆地上安置大量测量标志，并且这些测量标志会影响到测量的效果，因此虽然这种方法的操作性强且简单，但是因为适用范围太小，而不被人们广泛的使用。

（五）无线电定位测量技术

无线电定位测量技术需要用到雷达电台、卫星以及接收仪等一些设备，通过这些设备来获取相关的水下地形的数据。在实际的测量中，需要根据真实情况的不同来选择使用无源还是有源的定位方式，这两种定位方式使用的定位方法也不相同。因此使用这一方法进行水下地形测量时应该根据不同的情况使用不同的方法。

4.水下地形测量技术应用

（一）无验潮水下地形测量

无验潮水下地形测量运用的是GPS无验潮方式进行的，基本的原理就是因为GPS流动站天线与测深仪的换能器安装在同一平面上，这样在进行测量的时候就能够根据基准站通过电台发出的改正数值将流动站的数值进行实时的修改，获取高精度的平面坐标、高程坐标以及数字测深仪在该平面处的水深数据。这样就能够根据所得的数据计算出数字测深仪的高程坐标，从而同无验潮水下地形测量获得的平面坐标一起构成一个三维的坐标。通过将数据导入软件形成需要的水下地形图，无验潮水下地形测量方式不受波浪以及潮位的影响，因此它是一种非常理想的水下地形测量方法。

（二）无人测量船测量水下地形测量

随着科技的不断进步，无人船也被运用到了水下地形测量中来，通过无人船的使用能够将水下地形测量所需要的工具都安装到无人船上，这样再结合声呐、全球定位系统等一些遥控设备以及远程控制设备，就能够实现测量人员只在岸上进行简单的按键操作就能够进行精准的水下地形的测量，岸上的测量人员还能够通过监控系统观看无人船上的情况，只在岸上对无人船上传回的数据进行计算就能够完成任务。这一技术的兴起更高效的利用了人力，让企业的工作效率得到了提升，但是这一方法在离岸较远或者风浪较大没有信号或者影响信号的情况下都不能进行远程操作，也就不能进行水下地形测量。

随着社会的不断发展以及我国经济水平的增高，我国对于水下地形测量的需求就会越来越多，但是现今的许多水下地形测量技术方法还有许多的漏洞，因此想要让我国的水下地形测量技术得到不断的发展与完善，就需要不断的加深对水下地形测量的研究，这样才能够让水下测量技术得到不断的进步。

参考文献：

[1]程新春. GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用观察[J]. 科技创新与应用，2016，（27）：297.

[2]顾飞艇，王灵锋. 数字化测绘技术在水下地形测量中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2016，（17）：76-77.

[3]苏建国，周兴华，段文义. 基于水下地形测量技术和无人机航摄技术的水库库容测量方法[J]. 浙江水利科技，2015，（06）：90-93.

[4]韩军红. 水下地形测量技术的运用分析[A]. 《建筑科技与管理》组委会.2015年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会：，2015：2.

[5]吴达，汪亮. GPS-RTK配合数字测深仪在水下地形测量中的应用分析[J]. 科技与创新，2015，（05）：78+81.

[6]杨景鹏，陈东. 单波束三维水下地形测量声速改正方法运用分析[J]. 山东工业技术，2014，（13）：135.

[7]何广源，吴迪军，李剑坤. GPS无验潮多波束水下地形测量技术的分析与应用[J]. 地理空间信息，2013，（02）：155-156+159+13.

[8]田军，何之鹏，胡龙武. RTK-GPS技术在水下地形测量中的应用[J]. 中国水运（下半月），2012，（05）：62-63.