测深仪水上测量应用
摘 要：伴随现代通讯技术的发展，通过整合GNSS定位、计算机网络与数据传输处理等多源技术，形成了以多基准站网络差分为依托的连续运行多基准站定位服务系统CORS，在国土规划、道路勘测、水利工程勘察等方面得到广泛应用。文章CORS-RTK联合声波测深仪及水下地形测绘的基础理论概述入手，重点分析CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘的具体过程，并针对探测过程中发现的问题提出切实可行的解决策略，为推进水下地形数据采集提供参考资料。
关键词：CORS-RTK；网络多基准站；测深仪
本文主要对CORS-RTK技术及联合声波测深仪在水下地形测绘的原理进行概述，着重介绍布设网络、导航定位、数据采集以及处理和成图四项具体测绘过程，针对水上勘测定位与航线偏离问题、CORS-RTK实测数据与联合声波测深仪的数据匹配问题和水下植被的影响问题做出详细的分析，并且提出较为合理的解决措施，有助于完善和提升相关技术流程。
1 相关理论概述
CORS-RTK技术作为连续运行的GNSS参考站网络，通过利用计算机、数据通讯设备以及互联网等技术组成的动态的网络RTK，能满足不同用户的动态观测需要，以其特有的高精度、作业范围广泛、抗干扰能力强等特点广泛应用于测绘领域。联合声波测深仪则是通过电声转化系统，利用超声波发射遇到障碍物的反射回波，通过测量声波往返时间计算距离，从而有效实现声波监测地形的效果。当前，因联合声波测深仪的精度高、灵敏度高以及可靠性高等特点，被广泛应用于水下地形测绘之中。CORS-RTK联合声波测深仪则兼具二者的有效功能，操作员通过提前将水体岸边的地形图导入电脑，按照已有的航线进行测量，在作业的具体过程中就会应用到CORS-RTK进行精准导航，及时修正偏离的方向和距离，联合声波测深仪则在这一过程中通过探头发出的超声波反射来回的时间来计算探头距离地面的水深，通过对比和计算得到更加精准的波速值。CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘的原理，则主要通过GNSS接受机定位的坐标数据，用GNSS高程数据减去联合声波测深仪所测的水深以及GNSS与联合声波测深仪两者间距的固定值即为水体底部的高程。
2 联合作业基本应用流程分析
2.1 布设网络与导航定位
整个测绘过程需要安排实测人员利用计算机具体操作GNSS定位机和联合声波测深仪，同时安排好操作船只人员，另外需要安排两人每隔一段时间就需要对水体底部进行一次探测，发现问题及时整改。在布设网络过程中，需要确定水体岸线的平面坐标，通过输入计算机中的水文测量操作软件（HYDRO pro软件），以每20米布设一条测线、每5米进行记录点位深度。通过布设好的规划路线，通过双频的回声测深仪（BAT HY-500DF）显示的有效参数与笔记本电脑和GNSS接收机做好有效连接，用双频的回声测深仪显示面板的键盘选择好具体的输出模式，此时可通过计算机系统HYDRO pro水文软件获取外部的注释数据，也可通过双频的回声测深仪键盘，实现数据参数的修改和设置。
2.2 数据采集与处理和成图
在数据的采集阶段，需要通过开动测船，通过监视屏与外接的显示器点位数据，实施动态采集，按照之前预设的航线和航速对布设网络点进行观测。这一过程中，可以充分利用CORS-RTK的精准定位，按照原有的布设间距进行有效的触发测量，同步与测图要求相一致的高程数据和平面位置，实现文本数据的有效存储，确保湖底地形数据的完整采集。通过已经采集好的高程以及平面数据，通过校验核实后，将其输入到专业的成图软件中进行进一步的成图处理，最终得到高精度的水下数字地形图。
3 CORS-RTK联合声波测深仪作业中的问题及对策
3.1 水上勘测定位、航线偏离和水下植被的问题
CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘中，CORS-RTK技术能够有效的改善原有的勘测定位缺乏参照物的弊端，有效的实现快速和精准的定位。当所测水体的面积较大时，极易造成船只的偏向问题，直线航线往往只是一种理想状态。针对这一问题，在具体的航线勘测过程中，要适当地选取参照物，如果航线出现偏离时要注意不要出现测船明显拐弯的现象，需要适当地对船只进行方向的修正，使船只进行小幅度的平滑移动，从而确保船只按照事先布设的网络测线进行测点，进而保证所测数据的精准度。在利用CORS-RTK联合声波测深仪测绘水下地形时，如果水体中长有较高或者较为茂盛的水草时，其测绘出的数据精准度也会直接受到影响，针对此项问题主要可以采取两种解决方案，一种是通过缩小之前布设网络的距离，以增加采集点的数量这种方法达到更多有效的探测点，另一种方法则通过调整测深杆的量测辅助校正功能，实现所得数据的精准性，从而使监测的结果更加真实和有效。
3.2 CORS-RTK实测数据与联合声波测深仪的数据匹配问题
CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘中，当水面遇到波浪时，往往会出现忽高忽低的现象，极易影响水底测深的精准度，造成较大的测量误差。在CORS-RTK联合声波测深仪实际应用中，可以将GNSS接收器与联合声波测深仪用金属杆进行连接，保证二者距离相对固定，并保证同时运动。当测船随着波浪不断变动的时候，通过GNSS与联合声波测深仪两者的高度值抵消，实现湖底高程值的真实性，因此这一系统在波浪较大的情况下，水底的高程值仍然不受影响。关于CORS-RTK实测数据与联合声波测深仪的数据匹配问题，还要注意到GNSS接收器与联合声波测深仪的中心要保持在同一铅垂线上。在具体的水下地形测量中，联合声波测深仪的測头一般处于水下，由于水的阻力，往往会造成连接GNSS接收器与联合声波测深仪的金属杆出现偏斜的情况，进而影响到数据测量的精度。针对这种情况的有效措施是用一根金属杆B，通过三通管的螺丝将连接在GNSS接收器与联合声波测深仪的金属杆A固定住，使杆B与杆A垂直，同时将杆B水平放置在测船上，确保杆A在这一过程中不会脱落下坠，将A杆靠近GNSS机头部分用绳子向垂直杆B的方向拴紧，以此更好的避免A杆因为水的阻力造成测量误差的问题，真正提高CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘中的测量精度，推进水下测绘工作的顺利开展。
4 结束语
综上所述，加强CORS-RTK联合声波测深仪在水下地形测绘中的应用研究具有非常重要的现实意义。利用RTK技术与联合声波测深仪有效结合，使水下地形勘测的速度和精准度得到了有效提高，同时通过对工作流程的具体设计，解决了以前水下测量所遇到的问题，为今后的相关行业提供丰富的理论借鉴，更好的促进相关测绘行业的健康发展。
参考文献
[1]李学恒.水下地形测量技术方法应用分析[J].中国新技术新产品，2017（04）.
[2]程剑刚.网络RTK联合声波测深仪在水下地形测量中的应用[J].测绘工程，2014（03）.
[3]龙相臣.浅谈水下地形测量技术的特点与应用[J].数码世界，2016（12）.
[4]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）.
作者简介：杨娟娟（1984，10-），大学学历，工程师，现为承德市水利水电勘测设计院测量技术负责人，主要从事测量内业制图、资料整理等相关的研究与管理工作。
