浅谈水下地形测量技术的特点与应用

2016-03-27龙相臣

数码世界 2016年12期

关键词：声纳精确度断面

龙相臣

成都玉林中学（芳草校区）

浅谈水下地形测量技术的特点与应用

龙相臣

成都玉林中学（芳草校区）

水下地形测量技术属于测绘科学的有机组成部分，是湖泊、河流测量的常用工具，在水声测量技术、GPS定位技术的发展下，水下地形测量技术也逐步成熟，并得到了广泛的应用。本文主要针对水下地形测量技术的特点与应用进行分析。

水下地形测量技术特点应用

水下地形的测量是通过测量仪器来确定水底点三维坐标实现的。但现行的测量模式存在一些问题。所以对水下地形测量技术进行探讨有着重要的意义。本文就测量过程中应注意的问题和方法进行了分析。

1 水下地形测量的特点

1.1 通过断面法采集水下地形测点

因为水的阻挡我们无法得知水下地形的情况，在测量过程中不能像常规测量中根据具体情况进行取舍。而且测量面积较大时和测量区域的水是流动的时，容易造成重测和漏测。对此通过断面法采集是合适的方法。其内涵是水下地形点的选择要按比例尺规定好的岸上断面方向进行均匀布设。断面间的距离一般为图上一到一点五厘米。如果水面水流影响断面布设时也可采取散点法。

1.2 水下地形点的平面位置测定方法

水下地形点的平面位置测定方法与常规测量方法不尽同但常用的方法有以下几种:（1）断面索定位法：一般用于水面较窄、密度大、水的深度深，测量精确度要求高的测定。如在测绘1:500比例尺水下的地形时。（2）极坐标法：适用于水面不宽、无风浪、水流平缓的水域。一般通过经纬仪确定位置。（3）无限电定位法：水域辽阔的江海湖泊适合使用此种方法进行测深定位。此种方法有精度高、不受环境和能见度影响的优点。（4）GPS定位法：此种方法精确度不是很高，后文有详细的介绍。

1.3 水下地形点的高程测量

水下地形点的高程（本文用h表示）不能直接测量，要通过测量水面高程（用w表示）和相应水深（用d表示）间接求得。计算公式为：h=w-d

1.4 水下地形测量的同步性

为了保证水下地形测量的精确度，一定要注意水位、水深和平面位置在测量过程中时间的同步性。

2 现代水下地形测量技术的类型与应用

2.1 卫星定位技术

由于水下测量的定位对精确度有着较高的要求，所以单独使用GPS和Galileo卫星导航定位系统就不能满足水下测量定位所需的精确度。因此，可以采用差分定位技术（DGPS）来进行水下测量。目前我国在海洋测绘中广泛应用的是由二十个航海无线电信指向标构成的RBNDGPS测量定位系统。

2.2 水声定位

水声定位技术是近年来逐渐被使用的一项海洋测量定位手段。此项技术的原理是在测量海域的海底设置一些水下声标，并测定这些水下声标的位置，然后在确定了船只相对于陆地的位置后在测量船只相对于水下声标的位置。这样就可以找到陆地与水下声标的位置关系。水声定位系统主要通过长基线定位和超短基线定位两种方式来进行测量工作。其中超短基线定位原理与短基线定位原理是一样的，只不过是正交水听器间的距离比较短而已。

2.3 单波束水深测量数字化、自动化

数字化测探仪的使用使得水深度测量的数字化和自动化成为现实。单波束水深测量的自动化系统包括了测探仪、定位设备、数据采集和处理的设备与软件。此外，还通过使用运动传感器实时测量船只的运动状态来提高测量的精确度。数字化是指将测得的数据传输到计算机，然后计算机软件对所得数据进行处理和分析。

2.4 侧扫声纳

侧扫声纳技术被用于海底的地貌探测之后，几个较为先进的国家便生产出了侧扫声纳的实用产品。随后计算机技术被应用于侧扫声纳，使得此项技术进一步发展的是侧扫声纳的数字化。侧扫声纳由拖鱼式换能器、拖拽电缆和显示控制平台三个部分组成。传统的侧扫声纳形成的是二维模式的图像，测量不到水的深度。为此，科学家经过深入的研究发明出了三维的侧扫声纳技术，这使得水下地形的测量技术有了进一步的发展。

2.5 机载激光测量

机载激光技术因具有灵活机动性、效率高和使用管理方便等特点而被视为浅水探测的最佳手段之一。此项技术将飞机作为测量平台，向海平面发射激光之后，激光穿越海水到达海底便被反射回测量平台上的接收装置，接收装置通过对反射回来的时间来测量出海的深度。激光测探系统主要由测深、导航、数据处理和分析、控制监视、地面处理5大系统组成。但机载激光技术在测量深度时对水的清澈程度要求极高，如果水体过于浑浊，则测量结果会有较大的误差。