王广峰
济南润土工程设计有限公司 山东省济南市 250000
摘要：随着时代的发展和整体技术的提高。在开展水下地形测量工作时，要测定水域下点的平面位置和高程，以此为条件构建DEM模型。水下地形测量工作所获得的成果在水利工程建设和河道冲淤分析中都能发挥关键作用，水下地形测量工作要获取平面位置，也要采集水深。此时需要用到多波束测量系统和单波束测量系统，该类仪器的测量精度受到换能器吃水量的影响，此外还会受到水下声速改正工作的影响。
关键词：水下地形；测量技术方案
引言
随着空间技术的快速发展，水下测量技术也发生了根本性变化。在水下地形测量过程中，每个水域的实际情况都各有不同，例如在沟壑、池塘分布较密集区域的水下地形测量，如果继续采用传统测量方法会导致精度、效率达不到理想的要求，这就需要我们测绘人员结合水域的实际情况选取适合的测量方法，以提高施测精度和效率。近几年，基于COＲS网的GNSSＲTK技术迅速的发展及无人船的普及，促进了水下地形数字化测绘技术的革新。
1水下地形测量中的GPS误差分析
①差分GPS定位误差。为了使移动台动态的定位准确，首先需确保基准站与移动GPS接收机之间的误差关系，其次要通过差分技术将公共误差降低，从而实现定位的精准性。而将差分GPS技术应用到30km内，可消除卫星轨道与大气层间的延迟性，不过当卫星轨道与大气层之间的距离越来越大时，两者之间存在的误差将会越来越大。同时也说明了差分GPS定位技术只有在一定范围内，才能使移动台的定位达到一定的精确性。②深度基准面确定误差。深度基准面对于水面通行的船只具有重要意义，在一定程度上能保证船只的顺利通行，为船只出行提供便利。而水面深度的计算与水面船舶航行的相关要求大致符合，从而使水面深度能在较短时间内计算出来。现阶段我国针对此方面的研究着重点为深度上的基准面。运用深度基准面技术时，由于我国的地域面积大、地质复杂、水文因素多样且进行实时观测时会受到多种因素的干扰，从而使观测数据不达标。为了避免数据对后面水面测量工作的影响，在进行测量工作时，需确保水文计算的精确性再确定理论数值，其次水面船只的保障率需根据统计学原理进行计算，需要注意的是保障率需与统计资料中的时间互相关联，最终保证后续研究工作的顺利进行。
2水下地形测量技术方案的探讨
2.1测深技术及数据处理
在现阶段的水下地形测绘工作，已经实现了自动化系统的操作，全过程都可以通过自动化技术来完成。引江济淮工程菜子湖测区地势平坦，90%的测区在0．4-4米之间，水深较浅区域宜用单频测深仪来进行水深测量，这种测深仪由两部分组成，分别为换能器和水深数字化输出接口装置。在进行水下地形测量工作时，设备安装好后，首先，启动对应测深仪导航软件，对记录定位参数和水深参数进行设置;将DGPS、测深仪输出接口以及定位输出接口连接在计算机通讯上;再将测量船引导到需要测量的位置，然后根据技术要求对需要测量的水域进行测深和定位，同时结合软件的偏航数据，对测船的方向进行修正，保证测船能沿着断面方向进行航行，从而实现测深数据的同步化采集。
2.2声速测量精度提升
要想提高水下地形测量的进度就要强化声速测定的精度，而影响水深测量精度的因素主要是测量的水中传播速度，速度与水体的温度、水体的含盐量、压力、深度都有关系。而声波的频率、功率不会影响测量的精度。但是在计算声速时使用的计算方式会在一定程度上影响测量深度，而导致测量结果存在误差，如果使用的测深方法是单波束，就需要在作业现场利用已知水深比改正实测的声速值。如果使用的是多波束测深方法，就要在现场的实测声速剖面采用声线跟踪的方式，精确归位波束。在情况特殊时，也可以采用声速后处理改正的方式。所以要想避免出现误差，在测量深度时使用声速值时，就要做好深水区和浅水区的对比工作。
2.3DEM法
由高程（水深）点数据生成连续的面状数字高程模型，需要在点与点间空白的地方增加数据，就需要插值。在ArcGIS中生成水下地形DEM可用的插值方法主要有反距离权重法、克里金法、最小曲率法、自然邻域法、移动平均法、局部多项式法等。其中克里金法是通过一组具有z值的分散点生成估计表面的高级地统计过程。克里金法可以适应不同复杂程度的地形，实现有效的空间插值，并获得较高精度。DEM法就是基于ArcGIS进行软件开发，使用克里金插值法，结合实际情况，设置适当DEM格网间距参数，对测深点粗差进行人工剔除或处理，再将处理后的水下高程（水深）点生成水下地形数字高程模型，基于检查点二维坐标获取DEM在相同平面位置上的高程（水深），创建基于DEM上的数据表，根据检查点的平面位置关联DEM上的数据表，求高程（水深）较差，统计测深点粗差率和中误差。
2.4固定值法
在测量水下深度时，使用GPS定位仪和换能器，二者的相位中心是竖直关系，而且二者的投影也是相互重合的，GPS定位仪和换能器在安装之后，位置是固定的。所以说，换能器的吃水深度和GPS定位仪天线的高这二者之间存在着简单的数学关系，换能器底部到天线相位中心的高度是一个固定值。在作业的过程中，作业传播产生的吃水变化量会直接影响换能器的吃水变化情况，而且是正相关同步影响作用，对于天线高变化的影响是负相关同步。在测量GPS定位仪天线高和换能器吃水情况时，应保证二者的逻辑关系清晰，进而保证测量深度的精确度。
2.5观测方法不受时间的限制，具备观测的实时性
传统的观测技术在进行水面观测时，由于涉及的设备较多在遇到观测区水面变化时，需要进行设备的调试，浪费较多的数据采集时间并且数据的准确性较低。而运用GPS的观测方法，可在任何时间内观测出某水域的水面高度，不需要观测者调试设备，在一定程度上缩短了测量时间，而且所观测的数据精准性高，对水下测量数据具备较高参考价值。通过传统的测量方法与GPS测量方法的对比可看出，运用GPS测量方法进行水面高程测量得出的数据信息的精准性较高，并且数据信息的高程差值可以控制在5cm以内。可用于普通低水位的测量及运用到水位较深的区域中，且精准度不受外界不定因素的影响，避免因数据精准度问题影响工程的质量。
2.6在RTK测量中应用似大地水准面精化模型
在开展水下地形测量工作时，测量水底地形点的高程要使用RTK进行高程定位和测深，并进行二者之间的计算。由此可见水下地形测量进度会受到RTK测量精度的影响。我国完成了对似大地水准面精化模型的建立，该模型覆盖近海海域和专属经济区，包含我国全部国土。而且各个省也建立地方性局部高精度似大地水准面精化模型。所以要想提高RTK测量高程的进度，就要保证充分检验数据，并将似大地水准面精化模型应用在RTK测量工作中。
结语
总而言之，水下地形测量工作较为复杂，对于测量工作者的专业知识及实际观测的要求较高。在进行测量工作时，运用的 GPS 技术会受到地形、水文及环境等因素的影响，造成观测数据存在误差。因此，需要测量工作者在进行实地测量时严格按照测量要求进行工作，针对所要测量水域运用科学合理的测量方法，结合水下地形的特点获得准确的地形信息，保证测量数据的准确性。
参考文献
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