广东省梅州航道事务中心梅县航标与测绘所 514000
摘要：随着我国内河水运的快速发展，在航道工程建设中对于水下地形测量的要求越来越高。内河航道工程的水下地形测量技术使用的较多，但是由于水下地形测量技术使用的新型技术较多，存在一定的误差。因此，在航道工程的建设中，使用高科技的设备，可以最大限度减少误差的发生。本文主要研究航道工程的精密水下地形测量。
关键词：航道工程；水下地形测量；精密度
一、航道工程中精密水下地形测量误差的原因
1.1 定位误差
在水下地形的测量时，高精度的平面定位是保证精密度的条件。随着我国的测量设备及高新技术的快速发展，GPS技术已经在各行各业中广泛应用，GPS技术已经将传统的水上定位方式代替了。还有一种定位系统是差分全球定位系统，即 DGPS，通过在一个精确的已知位置（基准站）上安装 GPS 检测接收机，接着计算出 GPS 卫星与基准站的距离改正值。这个差值叫做微距离修正主义值，基准站通过数据传送给用户接收机作为误差修正，使定位的精度得到提高。DGPS可以提高 GPS 定位的精度，克服 SA 的不利影响，精度可以达到三级及三级以上。但是，在进行 GPS 定位时，首先要了解引起定位误差主要是因为坐标转换误差和偏心改正误差。现在使用的 GPS 定位系统采用的是地心坐标系，就是以地球质心为原点的大地坐标系，GPS 定位系统所得出的数值就是地心坐标系值。而在 GPS-RTK 的测量中，必须实时得到待测点的实用坐标系（1954 北京坐标系或 1980 西安坐标系）中的坐标，所以如何减少坐标转换的误差就成为了一个至关重要的问题。
1.2偏心改正误差
如果定位中心（比如 GPS 接收天线）和测深中心（比如换能器）在装载的时候，在空间上不在同一个中心点时就会出现偏心值，这个偏心值是由定位中心和测深中心引起的差值。而如果不对偏心值进行改正或者是偏心值改的不够正确，就会引起偏心改正误差。
1.3在测深仪声纳测深中存在测深误差
传统使用的测深工具和仪器，主要是测深杆、测深锤和回声测深仪，但现在这些设备只能作为辅助工具使用。现代进行水深测量主要是使用测深仪声纳测深。影响测深仪的测深精度因素有测深仪本身的误差、水温、水深等因素，但是跟比例尺没有关系。引起测深误差的原因有很多种，其中主要有波浪误差、读数误差、换能器吃水误差等。其中，在水面上行驶的船舶经常会受到海浪的拍打，使船只出现纵摇、横摇、首向的变化及升沉等姿态变化，并且船舶航行时有一个下座的过程，这些都会导致换能器发射和接收波的方向和距离出现变化，改变了测深仪记录器的回波信号，从而导致波浪误差的产生。另外，如果测深仪设备只有模拟的记录，那由于人为因素在摘录水深数据时就会带来读数误差。最后，船舶在测量时，测出的深度是换能器的表面到河底之间的距离再加上换能器的吃水深度。而当船舶在水面上停止运行时，换能器的吃水深度可以通过用钢卷尺测量出来，所测量出来的误差就是换能器吃水的误差。
二、减少误差，实现航道工程中精密水下地形测量的有效措施
2.1校正传感器的系数
在进行水下地形测量前，首先要校正测深系统的各个传感器，测试、检查和校准各传 感器。对于定位系统，可以使用全站仪比测、已知点检测、系统定点连续观测等方法，然后分析处理收集到的定位数据 和比测数据，检查传感器的误差、稳定性、接受卫星数和差 分信号质量是否达到精度要求。检查和测试电罗经测、姿态 传感器，以保证信号连续、正常。
2.2对误差提前进行评估，并进行误差测算
对收集的测深点进行系统试验时，主要对水深和位置进行 95%的置信度的误差评估，察看是否达到所需精度的要求。可以利用多条检查线来对位置进行对比，从而观察精度是否达到规范和设计的要求。通过结合测线来对水深进行精度的估计，并且观察主检不符值的误差分布特点。由于各个传感器在姿态、定位、电罗经等具有不同的误差特点，所以在采集试验数据时要独立分析各个传感器抽取的数据，这样发现问题后可以立即解决。
2.3收集被测区的资料，并进行实地勘察
以测深仪水深测量为例，水深测量计划线设计和观测布置主要通过对资料的收集和测区的查勘。在进行水深测量前，要先收集测区的资料，并且对测区进行实地的查勘。收集资料主要有地形图资料、水文资料和测区的控制成果这三方面。查勘测区主要以过往的船舶、测区的水流、礁石浅滩和水悬物的分布为主。
2.4定位系统与测深系统
定位系统和测深系统是两个独立的技术系统，在水下地形测量系统工作的时候，两个系统由于时间的不同步导致了测深图像进行偏移，这种现象称为延迟效应；而如果定位中 心与测深中心不再同一个中心点上，则会出现偏移效应。延 迟效应和偏移效应所引起的误差，是由定位系统和测深系统 匹配时所导致的。延迟效应产生的误差可以通过对同一个水下目标往来观测所获得的水下位置的互差计算，计算出系统时延的大小，并且进行改正。偏移效应产生的误差则可以运 用定位系统与涌浪滤波器同步后的共同作用来改正。
三、结语
在测量中，存在误差是不可避免的事情。但是随着高新技术的革新，运用各种高科技设备，并且实行科学有效的方案，就可以最大限度地提高水下地形测量的精度，这对于航道工程的建设和发展具有重要意义。
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