GPS结合测深仪在水库水下地形测量中的应用

陈茂

1 引言

在城市的基础设施工程建设中，水库水下地形、地质的测量工作对其是极为重要的一部分。它对城市的航道交通压力的缓解、防治起着极为重要的作用，正所谓：“要想富，先修路。”它不仅能够缓解当地的交通运输压力，而且能够推动当地社会经济的发展。且对对水库水下地形、地质的测量工作是水库工程建设的基础。随着社会经济的不断发展，国家对科技项目的投资不断加大，比如，北斗卫星导航系统就是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，使得科学技术的研究在不断进步，而且传统的水库水下地形的测量方式已在不再适用于这个快节奏的社会，因此，GPS结合测深仪技术以其效率高、精确度高、工作强度低以及操控简单等突出优势逐渐取代原有的测量方式。

2 GPS和测深仪的基本概念

2.1 GPS

GPS主要是指卫星定位系统，在全球范围内实时进行定位导航的系统。其在交通管理、物流导航、工程测绘、军事定位等方面有着广泛应用；而在水库水下地形测量中，主要是运用GPSRTK测量技术。GPSRTK测量技术是一个实时动态定位技术，是以载波相位观测为原理的定位技术。RTK定位技术能够提供流动站在定坐标系中实时的三维坐标数据，精确度可达厘米级，这是传统的水库水下测量技术所不能比拟的。

2.2 测深仪

测深仪是新一代数字化、电脑化产品。它利用超声波能穿透介质，在不同介质表面能够形成反射的原理。利用超声波换能器发射超声波，测出发射波和反射波的时间差，从而对水库水下的地形进行测量。常用公式为：z=Vt/2。

3 GPS结合测深仪的工作原理

GPS结合测深仪在测量水库水下地形时，用GPS技术测出定位点的水面高程，在测深仪换能器的正上方安装GPS流动站天线，这样能保证测深仪与GPS测得定位点一致，用测深仪测出定位点的水深，再用GPS RTK测量技术定位点的坐标高程。因此，水库水下定位点的高程等于测深仪测量的水深减去GPSRTK测量的水面高程。并辅助计算机，同步GPS和测深仪测量的数据，让采集的数据的准确性和可靠性，在测区范围内得到保证。

4 GPS结合测深仪的优点

4.1 具有较高的定位精准度

GPSRTK测量技术是实时动态定位技术，可以有效的降低在水库水下地形测量中出现的数据误差，并且能够有效的避免在水库水下地形中测量细节部分出现的一系列问题。且我国的卫星通讯技术日渐完善，GPSRTK的定位精准度可达到厘米级，使得水库水下地形测绘精准度大幅提高，保证了数据的准确性和可靠性。

4.2 工作效率高

传统的测量水库水下地形的方式，耗费了大量的人力物力财力，不仅工作强度大，工作效率低下，而且得到的测量结果也不太准确，GPS结合测深仪技术极大地提高了对水库水下地形测量的工作效率，减轻了测深人员的工作负担，在一定程度上降低了高昂的测量成本，而且GPS与测深仪的结合，减去了一些繁琐的测量环节，提高了工作人员的工作效率和工作热情，确保了水库水下测绘的高质量。

4.3 对气候、环境等要求不高

因为GPS技术具有高精度、高效率、全天候、操作简单等特点，而测深仪也具有防水性、速度快、效率高、记录数字化和实时自动绘图、对地质要求条件不高等特点，所以GPS技术结合测深仪技术不受昼夜、天气的好坏、环境的优劣，和地质条件等因素的影响，可以实现全天候的作业测量，比之传统的水库水下测量方式，其不再受时间、环境、气候、地质条件等因素的限制，能够更有效的节省时间、节约精力，且不易受到其他外在因素的干扰。

5 对水库水下测量时的注意事项

5.1 对水库测量的注意事项

在船上测量作业时，最好是在无风或微风的条件下进行。这样风速对测量的结果不会产生太大影响。如果船体发生剧烈晃动，则会导致对已知点的位置发生偏移，这样GPSRTK技术在定位测量已知点的水面高度时，测量的数据就会产生误差；而且测深仪在对已知点进行测量时，由于已知点位置的偏差，也会导致测深仪对水深高度的测量产生数据误差。因此，GPS结合测深仪在测量时应保持船体的稳定并且船的行驶速度应与测深仪的采样速度要相匹配。如果船的行驶速度过快或过慢，就会造成采样数据的不准确，影响了采样数据的可靠性，影响了GPSRTK测量技术对水库水下地形自动测绘的精准度，也影响了工作人员对水库水下地形的基本判断，降低了一定的工作效率和对基础设施工程建设造成极为不利的影响。

5.2 检测矫正已知点及相关的测深仪和GPS设备

在进行水库水下测量工作前，需要对水库水下测量区域内各已知点进行检测校正。在其他条件良好的状态下，对已知点进行检测校正有利于工作效率的提高，减轻了工作难度，提高了对水库水下测量数据的准确度和可靠性。且对GPS和测深仪设备的检测校正，有利于减少不必要的麻烦，大大提高了测量数据的准确性和正确性，而且有利于减轻工作人员负担，减少一些不必要的开支，降低了对水库水下测量的成本。并且由于无线电等干扰源会影响测量技术接收卫星传播信号，从而会造成水库水下测量数据的准确度。因此。在设备置基准站和流动站时，应尽可能去选择地势较高、视野范围较宽阔的地方作为作业点，并尽可能的远离无线电发射站、高压线源、发电站等干扰源，这样做可以提高GPSRTK测量技术对水库水下地形测量数据处理及实时测绘的准确性。又为了确保水库水下地形的测量深度地点的水平位置和垂直位置能够同步，所以在设置基准站和流动站时，应把GPS接受无线卫星信号流动站安置在测深仪换能器上方，这样做有利于保证水库水下地形测量的平面位置和GPSRTK高程测量的精准性，因此在对进行水库水下测量工作前应检测校正已知点以及相关测深仪和GPSRTK设备，以确保测量结果和绘图的准确性。

6 总结

综上所述，尽管GPS结合测深仪在水库水下地形的测量技术仍不太完善，但比之传统的水库水下地形测量方法，仍具有很多明显的优势，比如精确度高，效率高，操作简单等。随着时代的进步，科学技术的发展，GPS结合测深仪仍有很多改进空间和发展空间。笔者相信，在未来对水库水下测量技术会日臻完善，水利工程的建设会更进一步。

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