利用RTK—SDE技术在浅水区水下地形测量中的应用探讨

丁林磊 刘政林

【摘 要】在水利工程建设中，对于浅水区的水下地形测量工作越来越重视，水下地形测量对于水利工程设计和施工具有重要性保障意义。论文针对利用RTK-SDE技术在浅水区水下地形测量中的应用进行了研究，希望能够为水利工程建设中浅水区水下地形测量工作的开展提供参考。

【Abstract】In the construction of water conservancy project， more and more attention has been paid to the underwater topographic survey in shallow water area， and the underwater topographic survey is of great importance to the design and construction of water conservancy project. In this paper， the application of RTK-SDE technology in underwater topographic survey in shallow water area is studied. Hoping to provide reference for the development of underwater topographic survey in shallow water area in the construction of water conservancy engineering.

【关键词】RTK-SDE技术；浅水区；水下地形测量

【Keywords】RTK-SDE technology； shallow water area； underwater topographic survey

【中图分类号】P231.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0182-02

1 引言

相关资料显，国内对运用GPS RTK、水下超声波回声测深技术、数字化绘图技术等先进测绘技术（简称RTK-SDE技术），是当前我国水利工程建设中经常运用到的一项测量技术。本文通过两个实例研究利用RTK-SDE技术在浅水区水下地形测量中的应用，能够找到适合该技术应用的精准性控制策略，对于保障水利工程建设中的测量信息精准性，具有重要的研究意义。

2 试验地点及范围选择

在此次研究中将南宁市西南方15号防护坝上游150m至下游200m范围内水域作为此次试验研究中的试验点A。将桂林市西北6号防护坝上游150m至下游300m处水域作为试验点B，选定的两处试验点水域面积分别为A点0.25km和B点0.43km。通过选点分析，及时的关注选定区域内的信息变化情况，例如，天气，水流，温度变化。

3 试验设备及软件选择

在此次试验中，本工程选用的设备为南方灵锐S86 GPS接收机一套；南方SDE-28S水下超声波回声测深仪器一套；数字化地形测绘软件（南方CASS9.1）；数据处理软件（GPS网平差软件）。辅助性测量工作开展设备笔记本电脑一台，以及对应的机动船（配备安全救护设施）等。通过对选定设备仪器分析与测试，发现所有的设备运行正常，可以进行对应的试验测试。

4 试验数据统计及规范

4.1 执行规范分析

此次试验中选定的执行规范包括：

①《水利水电工程测量规范》SL 197-2013，水利部；

②《国家基本比例尺地图图式——第一部分：1：500 1：1000 1：2000地形图图式》 GB/T 20257.1-2007；

③《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T 18314-2009；

④《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CHT 2009-2010；

在执行以上规范的基础上，结合本工程的目的提出以下具体技术要求：比例尺1：1000；基本等高距1m，高程数据取至小数点后两位。GPS RTK联测控制点，转换参数误差和固定点检核误差≤5cm。

4.2 起算控制点的选择

在试验地点建立E级GPS控制网，选定平面坐标系统为挂靠1980西安坐标系，选定的高程系统为1985国家高程基准。选择的中央子午线投影带为108°36号3°带（南宁15号坝）和中央子午线为111°37号3°带（桂林6号坝）。

南宁市西南方15号防护坝附近设有GPS监测点4个，监测点标号为NN1、NN2、NN3、NN4。桂林市西北6号防护坝试验区域设有GPS监测点3个，对应的监测点编号分别为GL1、GL2、GL3。按照全球定位系统（GPS）测量规范对以上监测点进行静态观测并进行平差计算，控制网精度符合GNSS网测量精度分级要求，依据《水利水电工程测量规范》SL 197-2013的要求，满足E级网最弱相邻点边长相对中误差应≤1/20000， 最弱相邻点点位允许中误差为±5cm。起算点数据成果如表1所示。

5 实验过程质量控制

5.1 起算点校核

起算点校核是为了保证测量的数据的可靠性和最终成果的质量。本工程中采用GPS-RTK技术首先对试验区域内的监测点进行数据采集，并计算坐标转换参数。通过计算发现桂林点防护坝3个监测点数据可靠；南宁点4个监测点转换参数高程误差0.25m，通过对比分析发现，NN3点由于环境因素控制平差高程可能存在问题，故NN3监测点高程成果不参与数据起算和校核。

5.2 固定点校核

采用RTK进行测图时，作业开始前和作业结束后均应进行已知点检查，固定点检核误差平面位置较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于1/5基本等高距。经过检测发现平面误差最大0.034m，高程0.025m。满足规范要求。

5.3 水深比检测及精度控制

水下地形测量作业前都要进行水深对比检测，通过探杆测深和测深仪测深的差值来检测仪器设定参数是否正确和求取吃水改成參数。本工程中对两个监测点在不同地方的水深对比，结果如表2和表3

由表2和表3中的数据可以看出，在岸边进行试验验证过程中，探杆测深和测深仪测深的差值都在4cm以内，考虑到仪器本身的系统误差和测深仪安装误差，故可认定为测深仪的测量结果是可靠的。

6 数据处理及地形图绘制

利用GPS-RTK技术得到实地水面点的三维坐标和SDE测深技术得到对应点的水深，经过数据处理就可以得到水下地形点的三维坐标。数据处理完成后采用南方CASS9.1软件进行地形图绘编工作，按照标准图示画法绘制等深线和水中建构筑物，并按照地形图标准图示图例与岸边地形进行接图。

7 结语

通过本文的研究和分析，将RTK-SDE技术在浅水区水下地形测量中的应用精度控制归纳为以下几点：一是对于起算点的校核；二是对于水深比检测及精度控制。通过以上两点测量工作的展开，对于整个测量工作开展精准度控制，具有重要性保障意义。