河南CORS在大比例尺水下地形测量中的应用

2018-03-30逯金明郭文彬

山东工业技术 2018年7期

关键词：精度

逯金明郭文彬

摘要：介绍了水下地形测量的基本原理和方法，采用河南CORS进行定位，中海达HD-370测深仪无水位观测模式在水下地形测量中的应用，说明了提高水下地形测量精度的措施。

关键词：CORS；水下地形测量；精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.188

随着国民经济的发展，水利水电工程的建设对水下地形图的需求越来越多，与常规的陆地地形测量不同，水下地形测量时需要同时进行定位与水深测量，测得的水深按距离和特征进行取样，获得水深数据，绘制水下地形图。一般采用信标差分进行定位，进行水位观测，采用测深仪进行水深测量。随着GNSS技术的发展，河南省建立了CORS，数字测深技术不断发展，CORS与数字测深技术相结合，提高了定位和测深精度，自动化程度高，减少了人员和设备投入，提高了工作效率。开展某河流1km2的水下地形测量任务，对水深进行了比对。

1 河南CORS及水深测量

1.1 河南CORS简介

河南CORS是由河南省测绘工程院与河南省地质矿产勘查开发局共同建设，由基准站、数据处理中心、气象监测中心、用户应用、数据通信5个子系统组成。河南CORS目前共建设56 个参考站点，覆盖河南全省，已经在大地测量、工程测量、城市规划、国土资源管理、气象监测及地理信息系统等领域得到了广泛的应用，同时兼顾社会公共定位服务 [1]。

1.2 水深测量的基本原理

回声测深仪的工作原理是利用换能器在水中发出声波，当声波遇到障碍物而反射回换能器时，根据声波往返的时间和所测水域中声波传播的速度，就可以求得障碍物与换能器之间的距离。声波在水中的传播速度，随水的温度、盐度和水中压强而变化，需要测定声速。利用河南CORS系统进行定位，可以实时测量得到厘米级的平面和高程数据，测深仪进行水深测量，量取换能器吃水，声速仪测定声速，输入GPS天线高，进行吃水和声速改正，可以得到水面的大地高和水深，通过转换，可得到水底的1985国家高程基准下的高程，绘制水深图。在外业测量时，受外界的影响较小，可以较好地消除动态吃水影响，是一种理想的水上测量方法。该方法无需进行水位观测，目前在水下地形测量中，已经得到了广泛的应用，取得了良好的效益。

1.3 采用的仪器设备

测深仪采用中海达HD-370测深仪，测深范围为0.3至600m，测深精度±10mm+0.1%h（h为水深，单位：m），吃水调整范围：0至15m，声速调整范围：1370至1700m/s。声速使用声速剖面仪进行测定，水下声速量程：1375至1900m/s，分辨率：0.001m/s，精度：±0.02m/s。定位使用中海达K10分体式定位仪，RTK平面精度： ±0.8cm+1ppm，垂直精度： ±1.5cm+1ppm，输出数据格式：1pps同步脉冲输出，NMEA-0183。测量船使用快艇，设备进行固定安装，考虑到设备安全，每天对仪器进行拆卸，安装时需测量换能器吃水。

2 应用实例

2.1 工程简介

为了了解河流的水深情况，为水利工程勘察、设计、建设服务，进行水下地形测量，测区面积为1km2，比例尺为1∶1000。

2.2 准备工作

收集测区控制点资料，对测区进行踏勘，了解测区控制点保存状况，选取保存状况良好的控制点，作为本项目的首级控制网，点位分布合理。平面坐标和高程坐标系统转换采用布尔莎器参数转换模型同时进行，并对控制点进行检核，检测数据如下：

较差：平面ΔX =-0.009m，平面ΔY=-0.016m，高程ΔH =-0.025m。

检核结果满足精度要求。

停泊稳定性试验，选择在码头附近，周围水深6m，水底平坦，连续开机时间8h，试验中，每隔15min比对一次水深，试验时水深比对限差在2倍测深精度以内，符合JTS 131-2012《水运工程测量规范》要求。

将中海达 K10定位仪流动站安置于某已知点上，进行比对，并做记录。定位点点位中误差满足规范要求。

2.3 测量的实施

（1）在进行水下地形测量数据采集前，使用K10定位仪在已知控制点进行精度檢核，检查参数设置是否正确，平面和高程较差不大与5cm，方可开始测量工作。

（2）声速测定，在测区水深较深处，进行声速剖面测量，输入仪器进行声速改正，并使用检查板比对改正后的水深进行比对，考虑到测区面积较小，水流平缓，温度变化不大，每天测量一次声速剖面。