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水利测量中测深仪与GPS技术的联合应用谢雄达

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：谢雄达

[导读] 在传统的测绘方式中，极坐标、侧方、前房和后方交会等都是常用的定位手段，但是这些定位手段操作复杂、工作效率低且定位准确度较差，从而给水利测量工作造成严重影响。通过传统手段获取水下地形的三维信息有很大的难度，因此如何快速、精准的获取三维信息是工程勘测和测绘工作需要解决的重点问题。

广东华隧建设集团股份有限公司谢雄达

摘要：在传统的测绘方式中，极坐标、侧方、前房和后方交会等都是常用的定位手段，但是这些定位手段操作复杂、工作效率低且定位准确度较差，从而给水利测量工作造成严重影响。通过传统手段获取水下地形的三维信息有很大的难度，因此如何快速、精准的获取三维信息是工程勘测和测绘工作需要解决的重点问题。近几年来，GPS技术得到广泛应用，该技术具有灵活性强、降低工作量、定位速度快、精准度高以及不会受到天气因素影响等优势，从而在水利测量中得到积极的应用。GPS系统具有连续、24小时、实时的定位导航功能，能够获取三维信息的时间、坐标等，满足客户的而基本需求。
关键词：水利测量；测探仪；GPS技术；联合应用；效果
         我国科学技术的发展，也促进了水利行业的发展，例如库容、水库、航道地形测量等技术都得到广泛的应用，针对水利工程和河道水下定位高度和坐标采用测探仪联合GPS技术的应用，两者之间能够相互弥补不足，同时将自身技术优势充分发挥出来，提高测量的精准度和测量效率，促进我国水利行业的发展，也推动了测量技术的广泛应用。本文通过分析测探仪与GPS技术的应用流程、原理和要点，将两者联系起来，有效提高测量精准度和工作效率，成为了测量水下地形的主要手段。
        一、水利工程开展测量的技术要点分析
        （一）GPS技术
        GPS定位系统主要包含着数据传输、基准站和流动站三个系统，GPS技术的应用原理采用局域差分法为主，基准站通过数据链将坐标、载波相位观测值、接收机以及卫星跟踪信息传输到流动站中，在流动站中完成基准站信息的接触和对GPS数据的采集，通过差分计算获取基准站与流动站的坐标差，从而获取流动站的坐标值。通过参数转换和坐标转换获取三维系统的流动站坐标[1]。
        外界环境、地形和地势的测量方法有极高的要求，要保证符合要求后才可实施测量工作，这一技术的应用范围较广，对外界环境的要求较低。GPS技术相比传统的测绘手段可有效提高定位的准确度，同时也提高了数据传输的精准度和即时性，从而也能满足持续接受与实时传输的差分数值，提高了定位的准确度，GPS技术将现代通信技术与卫星定位技术结合起来形成的定位技术，在实际应用中，GPS技术包含伪距离测量、载波相位测量两种方法，这两种方法的操作模式都需要以配合基准站和流动站为基础，在基准站和流动站之间传输信息的时候，这一技术受到距离的限制，因此在构建中对两个站点之间的间距有一定的要求，以免对定位的准确度和测量精准度造成影响。随着网络信息技术和现代信息技术的发展，提高了该技术在测绘工作中应用的可靠性。
        （二）测探仪技术的应用
        回声测探原理就是测探仪技术为基础开展的，操作流程为：换能器发射声波—在海底引起反射—换能器接受反射信息—计算声波反射、接受时间差—利用数学模型改善获取声波的传输距离，根据这一操作流程获取水深度结果。探测仪技术在现代化探测系统中发挥重要的作用，不过探测仪功能的发挥需要采集软件的配合。通常情况下，多波束与单波束测探仪是水利测量常用的设备，换能器作为主要设备，在实施水下作业的时候，换能器会产生类似蜂鸣噪音，为了避免对回声接受产生影响就要控制好噪音[2]。在传统的变频功能基础以回声原理的探测系统设计提高回声，为了提高操作的灵活性，则在断面部分系统做出适当的调节，将预设的断面测探仪用于测量工作的开展。水下地形因素的影响，对水利测量工作产生极大的影响，散点法、侧探线法作为水利工程测绘中的常用测点布设方法，为了保证测量的有效性和科学性，充分考虑实际环境条件，针对测量航线进行相应设计。准确掌控侧线间距和方向，避免出现空白或者交叠的情况，关键区域要做好加密处理。

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        二、GPS与探测仪技术的结合应用
        （一）GPS坐标参数的转换
        提高GPS坐标参数的适应性是测探仪与GPS技术结合的基础，由于测量中不同地区的GPS参数标准有很大的不同，因此水利测量前要对坐标参数根据坐标差异实施调节。在实施测量转换的时候，尺度因子需要满足1.000或0.9999精准度要求，从而获取相应的参数精准度，否则就要重新采集点位数据再次实施参数的转换。将转换完成的参数传送到接收站中，针对S3点坐标实施核查，特殊情况下还要实施补测措施，在保障满足预设的精准要求后再进行流动站坐标的测量。
       （二）GPS技术与测探仪结合应用
        以GPS技术为主的流动站与测探仪结合是促进GPS技术与测探仪技术结合的重要手段，选择合适的转换计算方法，能够针对地下水的相应测量点信息进行采集或回传。GPS系统具有连续、24小时、实施的定位导航功能，能够获取三维信息的时间、坐标等，满足客户的而基本需求。测探软件的水深数据采集、导航、自动同步定位等功能完善的基础上，测探系统能够实现对数据的实时采集，同时还能保证数据采集的准确度[3]。实际作业开展中，测探系统与GPS系统保持相对独立状态，为了避免出现误差对两个系统造成损害，就要对各种功能的系统时间以GPS系统时间为准进行统一规范。测量工作开展前，要减少测量的误差就要用钢尺进行流动站天线偏差的测量，然后利用软件及配套设备录入获取的数据，通过一系列转换处理设定到RTK手账中，对已知点水面高程数据通过岸上的全站仪设备实施测量，水深则通过测量尺进行测量，对比测探仪与GPS测量数据结果，在符合要求的情况下开展测量工作。每隔十秒采集一次测量数据，通过分析和筛查将有价值的数据保留下来，通过平均误差判断结果的准确度，以此来获得满足精准度的数据。
        （三）实测技术的应用
        在实际作业开展中应用联合系统，在GPS技术和测探仪技术同步时差、船体摇摆、采样速率等条件的影响下会对测量结果造成误差，要提高测量结果的精准度，就要做好以下几点：（1）改善船体摆动姿势。测量船的姿势受到波动瞬时的影响会产生变化，在无验潮的模式下这种变化对GPS水下测量结果造成影响，因此需要制定合理的方案。将观测值通过姿态参数进行修正，从而减轻对波浪的影响。（2）采样延迟和速率产生的误差。探测仪和GPS结合操作的时候，每个测量点都要有2～3个同时测量数据，从而提高三维测量的准确度。在实施延迟校正的时候，适当针对误差做出调节，通过计算斜坡往返测量值，应用以往经验数据来实现数据调节，最终获取调节值。（3）基准站的选择。所有的基准站位置对数据传输的距离造成很大的影响，基准站位置的选择能够降低数据传输过程中的功能损耗，提高数据信息的准确度和可靠性，从而降低自然环境产生的误差。考虑到发射无线信号和接受信号的实际情况，尽可能在无干扰和屏蔽无线电区域中设置基准站，需要将其设置在地势高、视野开阔的位置。
        三、小结
        保证水利测量数据的准确度是提高水利工程优势和效益发生的基础，精准测量数据有利于对同水利事业单位发展和水资源合理应用的重要依据，因此针对水利测量技术实施分析对促进水利行业发展有重要意义。将测探仪与GPS技术结合的水利测量技术，能够有效保障水利工程的建设质量，保障安全性，控制好施工进度，提高水利勘测质量。
参考文献：
[1]陈海兵,尹欣,高铜祥,等. GPS联合数字测深仪在水库库容测量中的应用研究[J]. 水利水电技术,2015,46(10):43-46.
[2]蒋学伟. GPS-RTK测绘技术与测深仪结合在水库库容测量的应用[J]. 百科论坛电子杂志,2018(2):77.
[3]宋庆利. 基于GPS-RTK与测深仪在水利测量中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2017(32):74—74.