水深测量技术在航道工程中的简单应用

张猛

摘要：随着经济的发展，水深测量技术在航道工程中得到了广泛的应用。因此，探讨水深测量技术在航道工程中的简单应用具有重要的作用。本文首先对水深测量的基本原理进行了概述，详细探讨了提高航道工程水深测量精度的措施，旨在促进航道工程的快速发展。

关键词：航道工程；水深测量；技术应用

GPS技术在陆地测量中的应用已经比较成熟，在水深测量中的应用也已经兴起。公司以往的水深测量多采用陆地全站仪测量定位，测量绳和测深锤测量水深的方法，精度难以保证，工作难度大，外业测量人员也很辛苦，且成图时间长。使用GPS技术后，特别是RTK技术的出现，使得水上测量可以采用无验潮方式进行工作，减少了测量人员的劳动强度，自动化程度高提高了测量精度，也提高了工作效率。

1水深测量的基本原理

1.1测深系统基本原理

常规测深法是利用水准测量方法，计算水面与深度基准面之间的关系，用回声定位法测出水面到泥面距离，计算出泥面高程。无验潮测深法是利用GPS接收天线中心获得测点的位置和基准面的关系，与常规测深法相同，量取GPS接收天线中心到测深仪换能器距离以及测深仪换能器测得与泥面的距离，得出泥面高程。

测深仪换能器连续的向水下发射声波，利用回声定位的原理测得声波在水下传播的时间，从而得到相应位置水深值，经过测量软件处理，可得到水下地形特征点高程。

1.2回声测深原理

假设声波在水中的传播水面速度为V，当在换能器探头加窄脉冲声波信号，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程所经历的时间为t，则：Z=VT/2

z就是从探头到水底的深度，再加上探头吃水就是水深了。

1.3水底信号识别技术

虽然回深测深的原理很简单，但水中的情况却是很复杂的，有干扰回波、有鱼群出没或杂物的回波，水底的反射条件各不相同，在浅水区还有可能出现二次、三次回波，如何从众多的杂波中跟踪得到真正的水底回波信号，需要采用相关的水底门跟踪技术（也叫时间门跟踪技术）、脉宽选择、信号门槛、自动增益控制、时间增益控制（TVG）等技术。

2航道工程水深测量误差产生的原因

2.1水深测量中测深和定位仪器本身产生的系统性误差

在水深测量中，数字化的测量精度非常容易受到信号的遮挡，因此产生的影响相对比较大，测量过程中特别容易发生超出仪器误差标称值的范围，有的甚至在水深测量过程中无法正常地进行。其与基站的影响，基本与距离形成正比的关系，一般说来，距离如果越远，那么其产生的影响则就越大，一般是在5km的范围之内就能够更好地满足小于或等于1：500水深测量精度的根本要求。

2.2测深仪换能器杆安装出现偏差造成的误差

因为换能器杆连接了RTK的天线以及换能器，当安装的换能器杆如果出现不够垂直的情况，那么则将形成的偏角最终将造成测深仪测量的水深值产生了系统性的误差。此外，因为RTK天线不垂直从而造成RTK测量得到的高程要比实际测量的数值要偏小一些，因此也就会产生了系统性的误差。

2.3采样速率以及延迟问题所产生的误差问题

GPS定位输出的更新率会直接影响到瞬时采集的数据的精度及密度，要是定位的设备以及测深设备的数据通讯没有同步一致，那么就会导致测深值出现位移，造成所测量的区域内航道的水底形状发生失真的情况。出现的不同步状况最为主要的表现就是，在软件发送给RTK接收机的定位时刻与发送给测深仪的测深标记时刻不同步，最终因为出现延迟而导致误差情况的出现。

3提高航道工程水深测量精度的措施

3.1可以将测深延迟效应产生的影响加以消除

现如今，在航道工程中，使用的测量导航软件基本都具有的功能是实时改正，然而这就需要用户在进行测量作业之前就必须进行要对其必要性进行相关的测试，在一定航速之下两者之间存在的时间关系准确计算出，同时可以在后续的水深测量工作中尽可能地确保测量的船速以及测定的船速是一致的，最终对于这一部分的误差可以有效地减少。

3.2对于测量仪器自身存在的系统误差应尽量消除

测量过程中应当选择精度能够满足基本要求同时还能经过相关的计量部门进行检定后属于合格的设备和仪器。为了确保测量技术的定位以及高程测量的精确度，需要保证进行测量的区域周围最少应当要有三个己知的高等级的测量地点，而且待测定的区域应当在这些点连接的范围之内，并且应当控制基准站以及移动站之间的作业距离，通常而言，不应大于5km。实施每日的测量作业时，需要对水深进行对比测量，对测深仪器进行校验时可以采用检查板法，进行每天测量之前需要将人工观测的水位与测量的水位进行对比，分析其是否具有可靠性。

3.3针对测深仪换能器杆的安装必须要确保其是竖直安装

在航道工程水深測量过程中，测深杆的倾斜度一旦超过了10度，那么这就会对测量的结果产生非常大的影响。所以要想有效地确保测深杆能够处于竖直向下的状态，在水深测量中可以采用垂球标定的方法，从而实现对测深杆角度的调整。因为在航道工程的水深测量工作中，因为在行进的过程中，船会出现抬头的状况，因此标定工作需要要在船处于匀速行驶的状态中进行，然后对测深杆的角度进行调整，这样可以有效地保证船在航线测量的过程中，其测深杆的状态一直是处于竖直向下的状态中。一般操作过程中，主要是在每天的上午和下午进行测量之前各标定一次，避免因为测深杆拉线松动继而导致测深杆发生倾斜的情况。一般而言，水深测量需要在风浪情况相对较小的状态之下进行。

4结束语

综上所述，探讨水深测量技术在航道工程中的简单应用对提升水深测量技术的水平具有重要的作用。因此要进一步提高航道工程水深测量精度的措施，这样才能促进航道工程的快速发展。