２０１３年６月 第２期 河北工程技术高等专科学校学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＢＥＩ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｊｕｎ．２０１３ ＮＯ．２ 文章编号：１００８—３７８２（２０１３）０２—００４２—０３ ＧＰＳ—ＲＴＫ技术配合数字测深仪进行水下地形 测量方法的应用 卢吉锋 ，冯雪巍。，徐（１．沧州水利勘测设计院，河北沧州伟 ０６ｉ００１） ０６１０００；２．沧州市测绘院．河北沧州摘要：ＧＰＳ—ＲＴＫ技术和数字测深仪在水下地形测量中的结合，能够实现在计划线上按距离或时间间隔自动采集水下地形点 的三维坐标，不必进行验潮改正，数据成果可直接应用到专业绘图软件中成图。因其采集数据的密度高又保证了成图精度，极 大的提高了测量效率。 关键词：ＧＰＳ—ＲＴＫ技术；数字测深仪；水下地形测量 中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标识码：Ａ 水下地形测量工作主要包括定位和测深。传统的测量方法是利用全站仪等仪器获得水下地形点的平面 坐标，利用测深杆和回声测深仪等方法获得该点的水深数据，然后推算相应位置的水下高程，从而确定一点 的三维坐标。随着ＧＰＳ—ＲＴＫ技术的快速发展，使水下地形测量方法产生了质的飞跃，这种方法是利用ＧＰＳ— ＲＴＫ技术测定一个点的平面位置、水面高程的同时，利用数字测深仪测量的该点的水深数据，直接计算得到 该点的三维坐标，其测量的数据直接应用到绘图软件中成图。 ２０１２年沧州水利勘测设计院承担了北京市水库除险加固工程共１６座水库１：２０００地形图测量的任 务，在各库区水下地形测量时使用中海达ＨＤ３７０数字测深仪和Ｔｒｉｍｂｌｅ ＧＰＳ～ＲＴＫ测量库区水下地形，取 得了较好的效果。 １ 水下地形测量作业系统的组成 水深测量的作业系统主要由ＧＰＳ—ＲＴＫ接收机、中海达ＨＤ３７０数字化测深仪、数据通信链和便携式计 算机及相关软件等组成。测量作业主要包括测前准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理和最终输出 水下地形图。 ２测前准备（求转换参数） 利用测区内的三到四个平面、高程控制点和相应控制点在ＲＴＫ手薄中的经度、纬度、高度，利用中海达 ＨＩ—ＲＴＫ软件求得测深仪测量需要的四参数（ｄｘ，ｄｙ，旋转参数与尺度参数）——该参数为测深仪用参数。 ３外业数据采集实施布骤 ３．１ ＧＰＳ—ＲＴＫ基站架设 将ＧＰＳ基准站架设在已知点控制控制点上，设置好参考坐标系、投影参数、发射问隔及最大卫星使用 数。转换四参数（该参数为ＷＧＳ８４坐标与北京６３坐标转换参数），输入基准站坐标后设置为基准站。 ３．２ ＧＰＳ—ＲＴＫ测量工作检查 将ＧＰＳ—ＲＴＫ移动站架设在另外的一个平面、高程控制点上，采集该点的坐标及高程，与已知坐标高程 收稿日期：２０１ ３－０１—１０ ， 作者简介：卢吉锋（１９７４一），男，内蒙古自治区宁城县人，高级工程师，学士学位，主要从事工程测绘及测绘项目管理工作。 第２期 卢吉锋等：ＧＰＳ—ＲＴＫ技术配合数字测深仪进行水下地形测量方法的应用 ４３ 值互差满足规范要求后，准备进行ＲＴＫ测量。 ３．３ 中海达ＨＤ３７０测深仪工作设置 ３．３．１ 建立任务 设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。此处需要输入测前准备阶段所求的四参数。 ３．３．２做计划线 根据测量精度要求，每４Ｏ米布设一条测线。 ３．３．３水面高程校正 首先用ＧＰＳ—ＲＴＫ测量所测水域的水面高程，然后将ＧＰＳ—ＲＴＫ接收机、数字化测深仪和便携机等连接 好后，打开电源。设置好记录设置、定位仪和测深仪接ＶＩ、接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟 校正后，根据测深仪显示的水面高程与ＧＰＳ—ＲＴＫ测量所测水域的水面高程进行比较，将其差值改正到吃水 深度中，如测深仪显示的水面高程与ＧＰＳ—ＲＴＫ测量所测水域的水面高程仍不一致，还需进行校正，直致两 次测量水面高程一致。 ３．３．４测量工作开始前检查 正式测量前，在水面静止处将测量船固定，采用测深仪测量该位置的高程，然后用测深杆量此处的水深， 根据测设的水面高程求得测杆量测的水下高程，与测深仪量测的高程进行比较，满足《水利水电工程测量规 范（规划设计阶段）》［２ 要求后进行水下地形采集。 ３．４ 数据采集 在深测仪与ＲＴＫ设置、测量工作开始前的检查完成后，即可按计划测线进行外业采集工作。此情况下 外业采集的碎部点均已自动完成平面坐标转换、高程改正，其点位成果均为设置的平面和高程系统下的数 据，可直接提交内业进行内业处理。 ４数据的后处理 数据后处理是指利用相应配套的数据处理软件（如ＣＡＳＳ９．Ｏ）对测量数据进行后期处理，形成所需要的 地形图。 ５ 影响水深测量精度的几种因素及相应对策 在实际应用无验潮方式进行水深测量时，测量结果精度会受船体的摇摆、采样速率、ＲＴＫ与测深仪采集 数据同步时差及ＲＴＫ高程的可靠性等因素的影响。为保证水下地形测量精度，在测量过程中应进行控制或 修正。 ５．１ 船体摇摆姿态的控制 船体摇摆姿态的控制主要采取在无风或微时作业，作业过程中严格控制船速不超过３～５节，在拐弯处 船要求平稳、速度不超过３节。 ５．２ ＲＴＫ定位数据与测深数据不同步造成的误差 ＧＰＳ定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度，定位数据的定位时刻和水深数据的测量 时刻的时间差造成定位延迟。对于这项误差在延迟校正中加以修正，修正量采用中海达公司提供的经验数 据。 ５．３ 吃水改正 吃水改正包括静态吃水和动态吃水。根据换能器相对船体的位置，换能器可按照几何关系求解。动态吃 水就是要确定作业船在静态吃水的基础上因航行造成的船体吃水的变化，测量时采用霍密尔公式计算船只 ４４ 河北工程技术高等专科学校学报 ２０１ ３ 动态吃水。 ５．４ ＲＴＫ高程可靠性的问题 为了确保作业无误，可从采集的数据中提取高程数据绘制水下等深线，根据曲线的圆滑程度来分析水下 高程有没有产生个别跳点，然后使用圆滑修正的方法来修正个别错误的点。 ６ 结束语 在北京市水库除险加固工程测量中，我单位采用中海达ＨＤ３７０数字测深仪和Ｔｒｉｍｂｌｅ ＧＰＳ—ＲＴＫ较成 功地完成了水下地形测量，实现了不同厂家生产的测深仪和ＧＰＳ—ＲＴＫ的结合，较好地完成了两种设备的互 相配合，为以后类似的工程测量项目积累了丰富的工作经验。 参 考 文 献 ［１］ＣＨ／Ｔ ２００９—２０１０，全球定位系统实时动态测量（ＲＴＫ）技术规范Ｉ－ｓ－）． Ｅ２］ＳＬ／１９７—９７，水利水电工程测量规范（规划设计阶ａ）Ｅｓ］．北京：中国水利水电出版社，１９９７． ［３］ 中海达ＨＤ３７０数字测深仪产品说明书． ［４］王广，郭秉义，李洪涛．差分ＧＰＳ定位技术应用ＥＭ］．北京：电子工业出版社，１９９６． Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅａｎｓ ｉｎ ＧＰＳ—－ ＲＴＫ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｏｕｎｄｅｒ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｕｒｖｅｙ ＬＵ ｊｉ—ｆｅｎｇ ，ＦＥＮＧ Ｘｕｅ—ｗｅｉ ，ＸＵ Ｗｅｉ （１．Ｃａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，０６１０００，Ｃａｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｍａｐ，０６１ ００１，Ｃａｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＰＳ—ＲＴＫ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｏｕｎｄｅｒ ｉｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔｏｐｏ— ｇｒａｐｈｉｃ ｓｕｒｖｅｙ，ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｏｉｎｔ ３Ｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｒ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｌｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｎｅｅｄ ｔｉｄｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＴｈｅ ｄａｔａ ｒｅｓｕｈｓ ｃａｎ ｂｅ ．ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｄｒａｗｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｍａｐ，ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ＷＯｒｋ ｅｆ— ｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈｅ ｍａｐｐｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄａｔａ ｇａｔｈｅｒｉｎｇＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ—ＲＴＫ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｉｇｉｔａｌ ｓｏｕｎｄｅｒ；ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｕｒｖｅｙ ． （责任编辑：郝海森）
