测深仪在城市河道测绘中的应用

丁跃群

摘要：当前，城市河道建设以及河道整治已经成为了生态城市建设和城市生态恢复的一个重要组成部分。对城市河道进行基础测绘，以求产生精确的数据与图纸，能为生态城市建设的科学规划和合理开发提供技术和数据方面的保障。

关键词：测深仪;城市河道测绘;应用

前言

城市河道建设与河道整治是生态城市建设与城市生态恢复的重要组成部分。精确的基础测绘为生态城市建设的科学规划合理开发提供了技术和数据保障。

1 测深仪回声测深原理

回声测深是利用声波在水中的传播特性测量水深的技术。声波在均匀介质中作匀速直线传播，在不同介面上产生反射，利用这一原理，选择对水的穿透能力最佳、频率在1500Hz附近的超声波，在水面垂直向水底发射声信号，并记录从声波发射到信号由水地返回返回的时间间隔，通过模拟或直接计算，测定水体的深度。

回声测深仪由发射机、接收机、发射换能器、显示设备和电源部分组成。为了求得正确的水深需要对回声测深仪实测的深度数据是加改正数，这种改正是由于回声测深仪在设计、生产制造和使用过程中产生的误差造成的。改正数的求取主要使用校对法和水文资料法，包括吃水改正、转速改正及声速改正。

回声测深仪按照频率分为单频测深仪和双频测深仪。双频测深仪可发射高、低频声脉冲，由于低频声脉具有较强的穿透性，可以打到水底硬底层，高频仅能打到水底沉积物表层。

2 城市河道测绘地形、高程与水位控制要求

2.1地形测量一般规定

地形测量测图比例尺根据测量类别、测区范围、任务要求和经济合理性选用适当比例。地形图符号应按现行《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》GB/T7929执行。图根点相对于图根起算点的点位中误差，不得大于图上0.1mm;高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10。

地形和地貌应现场勾绘。对跨越航道的架空电缆、管道、索道、桥梁等应测定其在大潮潮高潮面或设计最高通航水位以上的净空高度。地貌应用等高线表示。地形修测应利用原有的邻近图根点和册由坐标的固定地物点设站进行。

2.2高程控制一般规定

城市高程控制测量分为水准测量和三角高程测量。水准测量的等级依次分为二、三、四等，当需布设一等时，应另行设计，经主管部门审批后实施。城市高程控制网布设范围应与城市平面控制网相适应。

城市地面沉降观测的精度，可根据需要和年均沉降量的大小、沉降区域的面积、复测周期长短按二等或三、四等水准测量的要求进行。应采取有效措施消除或削弱沉降过程中水准点或沉降点之间的不均匀沉降所产生的影响。

2.3水位控制一般规定

内河两相邻水位站或沿海港口潮汐性质相同的两相邻水位站，应按实测瞬时最大水位差或潮汐调和常数计算有效控制范围。当有效控制范围互相重叠时，水位站有效控制范围内的瞬时水深应采用该站水位改正;当有效控制范围互不重叠时，水位站间的瞬时水深应采用分带内插改正。

水位观测应采用北京时。沿海港口及感潮河段水深测量时每 10～30min 观测一次，内河水位观测根据日水位变幅按规范规定观测，使用水位遥报仪应符合规范规定。

3 测深技术要求

3.1一般规定

水深测量前应检查平面控制点，校对基准面与水尺零点或自记水位计零点的关系。水深测量应采用有模拟记录的单波束或多波束回声测深仪。在浅水区宜采用测深杆或测深锤。测深宜在风浪较小的情况下进行。

测深定位点点位中误差，应满足限差规定：测图比例>1：5000，限差不大于图上1.5mm;≤1：5000，限差不大于图上1.0mm。在不考虑平面位移的情况下。水深测量的深度误差不应大于：水深H≤20m，限差±0.2m;H>20m，限差±0.01h。

航道基本测量应充分利用已有测量成果，控制网和地形应根据实际变化进行复测、局部补测或修测，并提交完整的控制点成果及地形资料。航道检查测量或维护性测量可根据实际情况确定测量内容。

3.2测深线布设

主测深线宜垂直于等深线总方向、挖槽轴线或岸线，也可布设成平行线、螺旋线或45°斜线。测深线间距：在沿海地区，图上10mm;内河重点水域，图上10～15mm;内河一般水域15～20mm。测深检查线宜垂直于主测深线，其长度不宜小于主测深线总长度的5%。不同测深组测深的相邻测段应布设一条重合测深线;同一测深组不同时期测深的相邻测深段应布设两条重合测深线。

3.3定位

测深定位点间距应根据项目类型及仪具类型应符合图上最大间距规定。定位中心应与测深中心一致，其偏差不宜大于圖上0.3mm，超限时应进行归心改正。GPS定位，在水深测量开始前应在高级点上对差分GPS接收机进行检验和比对，比对时间不应少于1h。利用DGPS定位系统测得的WGS-84坐标，应转换为测图或施工所用的坐标，并应满足定位精度要求。

3.4测深

测深前测量船应与水位站及定位观测站校对时间。水位观测应在测前 10min开始，测后 10min 结束。

3.5测深仪应定期检验

每次测深前、后应在测区对测深仪进行现场比对。检查手段有声速仪、水听仪、检查板等技术性手段和水文资料计算深度改正数等经验型手段。测深仪换能器应安装在距测量船船艏 1/3～1/2 船长处。当使用机动船测深时，应根据需要测定测深仪换能器动吃水改正数。测深仪记录纸的走纸速度应与测量船的航速相匹配。

4 某河段测量实例

4.1测深线布设

主航道测深线间距100m，总计372条;重点区域内采取加密测量，测深线间距50m，内插37条;在港口处布设一条，向内测深线的间距为50m，至港内第一座桥外侧一条共计12条。在平行于航道中心线的方向布设一条检查线，其长度约37km，用以检查测量成果准确性。

4.2测量方法

采用SDH-13D回声测深仪进行测深，采用RTK-DGPS、VRS方法进行平面定位，专用水道测量软件HYPACKMAX完成水深及定位点数据采集。由于河段码头作业区船舶众多并且两岸滩地过浅，测量断面两端无法一次测足，为此，测量组通过在测量小艇上安装GPS接收机或采用导标距离法完成定位，在高潮位时进行两岸浅滩的测量，码头前沿水深则用测深锤测量。

4.3验潮及水位改正

采用人工方式进行验潮，即在验潮站采用皮尺人工量取，每十分钟记录一次，精确至0.01m。水位改正则按单站改正，改正的区域划分按照图幅来确定。

5结语

本文旨在通过分析城市河道测绘工程中测深仪的原理，测深技术的要求以及对测深关键误差的分析，获得改进城市河道测绘工程工艺、流程的优化方法，从而为科学规划、合理开发河道建设提供精确技术及数据保障。

参考文献：

[1] 袁世中.现代测绘GPS技术在疏浚工程中的应用.上海测绘，2004（1）：6～11.

[2] 张正禄.工程测量学.武汉：武汉大学出版社，2002.

（作者身份证号码：340824199103113838）