网络RTK技术联合数字测深仪在湖泊库容测量中的应用

■闫红卫

（济宁市任城区土地开发整理中心山东济宁272000）

网络RTK技术联合数字测深仪在湖泊库容测量中的应用

■闫红卫

（济宁市任城区土地开发整理中心山东济宁272000）

开展湖泊库容勘测的目的主要是对湖泊的基本情况、水资源开发利用以及保护的状况、社会经济发展对水资源的具体需求以及水利行业的建设能力及状况等进行了解，由此建立相应的信息平台，为进行水利决策提供信息依据。本文主要从网络RTK技术的内涵、数字测深仪概述、网络RTK技术联合数字测深仪对湖泊库容的测量以及湖泊库容的计算等方面对湖泊库容测量的相关问题进行了探析。

网络 RTK 技术 数字测深仪 湖泊库容

随着经济的不断发展，我国面临着严重的水资源压力。水污染、水浪费、配套设施不健全、水资源短缺等等，水资源的现状令人担忧。而使用先进的技术及仪器对水资源例如湖泊等的库容进行测量，能够使相关部门对水资源的基本信息、利用与需求状况以及其中存在的具体问题等有大致的了解，从而提出有针对性的措施来对问题进行改进。

1　网络RTK技术的内涵

所谓RTK技术，是GPS实时动态定位技术的简称。RTK技术是一种将GPS技术和数据传输技术相结合，进行实时解算、数据处理并在极短的时间内得到高精度位置信息的技术。而网络RTK技术则是一种基于连续运行参考站网系统（CORS系统）的实时定位新技术。对GNSS参考站进行连续运行的可也成为永久参考站，它是由一个或多个固定的且连续运行的GNSS参考站组成的。它是一种将互联网技术、卫星导航定位技术、计算机系统以及数字通讯技术进行有机结合的系统，能够实现自动向需求、类型、层次等都不同的用户进行全天候传输经过检验的不同的GNSS观测值以及各种改正数、状态信息的服务等等。网络RTK技术的网络数据链具有较强的抗干扰能力，使得通讯受距离的影响较小，且定位的准确程度可精确到厘米。

网络RTK技术的出现，使高精度GPS发展到了新的阶段。它将最新的网络技术、无线通讯技术以及GPS定位技术等几种结合起来，且使用了最为先进的多基站RTK算法，实现了GPS技术的突破。

2　数字测深仪概述

数字测深仪是一种利用声音能在水下传播的性质，对声音进行电声转换以及信息处理，最终完成水下探测任务的电子设备。数字测深仪的基本组成部分是振荡器、发射换能器、接收换能器以及放大器和显示、记录等。它工作的基本原理是发出超声波并记录时间，然后接收被障碍物反射回来的回波并再一次记录时间，然后根据时间差t计算出距离。距离的计算公式为，其中代表超声波的波速。

3　网络RTK技术联合数字测深仪对湖泊库容的测量

在使用网络RTK技术联合数字测深仪对湖泊库容进行测量时，基本流程是：首先，操作人员将湖岸地形图输入计算机中，并按照具体要求提前对测量路线在计算机中进行规划，以便实际勘测时按照既定的路线进行。其次，在进行测量时，先使用RTK技术进行导航定位，使测量船只沿着事先规划好的路线前行。而且在显示终端中能够清晰呈现船只的航行速度、水深及其变化、实时点位的坐标、与航线偏离的距离以及RTK是否固定等信息，使工作人员能够及时掌握各种实时信息，为探测工作提供便利。最后，探深仪探头向湖底发射超声波，对发射时间进行记录，同时对遇到湖底时反射波的反射时间进行记录，利用时间差计算出探头与湖底之间的距离。

使用网络RTK技术联合数字测深仪进行湖底地形测量的工作原理是：先使用金属杆将GPS接收机和测深仪相连，并使杆一直保持竖直。GPS接收机对测深仪的实时位置的三维坐标进行确定，然后将GPS的测量结果与GPS中心与探深仪探头底部的距离相减，再减去测深仪所测出的水深，就能计算出湖底高程；然后对测深仪探头底部与水面之间的距离进行测量，就能得到水深以及水面高程，并据此得出湖底点的平面坐标和高程数据。最后是对得到的数据进行处理。先对所得到的平面、高程等数据进行检查，确定无误后使用专业的数字成图软件对其进行编辑，就能得到精度非常高的数字水下地形图。

4　湖泊库容的计算

畸形湖泊库容计算的方法较多，例如传统的断面法、等高线容积法、方格网法以及三角网格法等等。虽然这四种方式都能在一定程度上对湖泊库容进行计算，但由于自身都存在各种缺陷，因此逐渐被淘汰。例如断面法，它是在被计算库区设立一定数量的断面，按照计算精度的要求，设置多个间距，测量每一个间距上的水深，然后按照一定的公式对库容进行计算。但由于湖泊中的实际地形变化较大，断面法得出的库容精度与现实可能会存在较大差距。本文所采用的是通过构建水下三维地形曲面的方式对库容进行计算。

该方法的基本原理是：先构建水下三维地形曲面和水平面，然后对两个曲面之间的相关数据进行计算，以此来确定两个曲面之间的体积差，也就是库容。该方法通过微分法先对三角柱体的体积进行了精确的计算，然后以此为基础计算出了库容量。

在具体的计算方法方面，本文在进行湖泊库容量的计算时使用的是三维设计软件Autodesk Civil 3D中的土方计算功能也就是曲面计算功能。在该软件中，数字地形模型被称为“曲面”，曲面中所包含的信息包括等高线、坡度、高程、流域面积等等，而且在进行编辑时还能随时对数据进行更改。土方计算功能在进行计算时就是将曲面进行叠加，然后对每一个高程点的Z值差进行计算，并利用精确的几何计算模型来对现有曲面与设计曲面之间的体积进行计算，具体来说就是利用采集到的湖底点的坐标和高程，来建立相应的数字水下地形模型，然后根据模型的具体情况对湖泊库容进行计算。

5　结束语

综上所述，与传统的库容测量及计算方法相比，网络RTK技术联合数字测深仪的方式能够将传统方法中采集的数据的误差降到最小，而且在进行数据处理时也采用了技术含量较高的方式，从而使得最终测量结果的精度达到了新的层次。这对我国的湖泊库容测量来说是一项非常先进且使用的技术，能够使我国的湖泊测量工作更加科学，从而为有关部门制定科学的水资源决策提供科学的理论依据。

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[3]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， (10).

G250.72[文献码]B

1000-405X（2016）-7-245-1