无为市隆兴洲水下地形测量浅析

无为市隆兴洲水下地形测量浅析

方日升

安徽省长江河道管理局 安徽芜湖 241000

摘要：该文介绍了无为市隆兴洲水下地形测量的详尽方案，以及实施方法，并对测量成果进行了初步分析研究。

关键词：水下地形测量 平面控制 高程控制 数据分析

无为市隆兴洲属于亚热带湿润季风性气候，四季分明，气候年内温差较大，盛夏气温高达40℃以上，冬天最低气温在零下10℃以下，雨量充沛，以雨洪径流为主。每年的11月至次年的4月为枯季，5月至10月为汛期，年内有雾、霜、降雪等。

该测区地理位置位于无为市高沟镇，铜陵河段左岸，处于河段河势变化十分敏感的部位。因无为市实施护岸工程的需要，需要工程区域进行近岸水下地形测量。施测时江面打渔船只较多，水下地形受潮汐影响大，水下地形十分复杂。

1. 工作概述

本项目主要内容是近岸水下地形测量，测量区域长度约1000米，比例尺为1:1000，岸上测至岸坎内10米，外侧测至深泓线，测图面积约0.31平方千米。

本次测量工作具有测量精度要求高和水上作业等特点。为了本次测量任务能够按期完成，我们对本次测绘工作进行了周密部署和细致分工，本次测量共采用的主要仪器、设备有:测船一艘，交通车一辆， 海星达 GPS 接收机三套， TRIMBLE DINI-03电子水准仪一台，LEICA TC-705全站仪一台，便携式电脑三台，HY-1600测深仪一台，大功率对讲机三台，其它辅助设备若干。明确了项目负责人，严格执行有关《规范》，精心施测，及时提供成果资料。

2. 控制测量

2.1 平面控制测量

平面控制采用1954年北京坐标系，高斯正形投影，中央子午线为117°，3°分带。

利用测区附近原有的控制点HH2（E级）和HH3（E级）作为引据点，采用海星达 GPS接收机基线测量方法，按E级GPS网精度布设首级控制网。采用专用的测量平差软件进行数据传输、基线解算和严密平差，并提供完整的测量平差报告书。

在首级控制的基础上，采用海星达 GPS接收机按RTK控制测量方法加密图根控制，并以此作为测站点。实际工作中采用部分已有控制点作为图根点和设站点，在使用前均作了校核，误差均在技术设计和规范要求范围内。

RTK测量图根控制点在使用过程中均已校核，外业观测严格执行有关规范标准，各项限差均在允许范围之内。

2.2 高程控制测量

高程控制采用1985国家高程基准。利用测区附近原有的高级水准点HH2(IV)和HH3(IV)作为引据点，采用TRIMBLE DINI-03数字水准仪以V等水准精度要求接测水尺顶点高程。测量中严格按照《水准测量规范》和《水利水电工程测量规范（规划设计阶段）》标准执行，各项限差均在允许范围内。测量工作结束后，对高程控制测量进行了精度统计。详见表2-1

表2-1 高程控制测量精度统计表

2.3 水位控制

水下地形测量期间，按照感潮河段的要求每半小时观测一次水尺读数，观测精度均为0.01米，并以插补的方法推算出各测时的水位值，改正测点高程。

3． 水下地形测量

水下地形测量采用横断面法，断面方向大致垂直于主流方向。断面间距和测点间距严格按照规范执行。1:1000断面间距为不大于25米，测点间距为不大于15米，实际工作中适当变小，以确保数据在规范范围内。

测点的平面定位采用海星达 GPS卫星定位系统以实时差分的方法定位，水深采用HY-1600超声波测深仪进行测量；对于测船无法到达的码头区域，采用GPS-RTK采取平面位置，同时配合手提式测深仪HY-1500进行水深测量。测量过程中，GPS接收机接收天线和测深仪换能器安置于同一铅垂线上，并由计算机控制进行同步采集存储，确保平面定位与水深测量同时同位进行，以减少滞后误差。每完成一个断面均校对计算机与回声仪点数。当平面定位的水深测点或计算机自动采集的水深测点，漏掉地形转折变化的水深点或特征点时，均将特征点进行直线插补。

在水下地形测量区域布设足够水尺观测水位，利用符合要求的高等级水准点或校核点采用TRIMBLE DINI-03数字水准仪或同等精度水准仪按V等水准测量要求进行水尺零点高程的接测。测量期间，一般每半小时观测水位一次，高低潮时适当加密观测（15分钟/次），通过线性插补的方法推算出各测时的水位值，改算测点高程。水位观测值保留小数二位。当水位观测时间超过48小时后，该水尺零点须重新接测。

测点高程的推算方法可根据测区水位站的分布情况来确定，可采用单站直接推算或双站比降推算进行。

为了对水下地形测点精度进行有效控制，每天在所测范围内顺水流方向布设了2~3条侧线，对水下测点平面及高程精度进行统计，平面精度均小于图上0.5mm，高程精度不大于1/3等高距。

水下地形测量过程如下图：

G PS接收机天线

GPS

基准台

差分数据

发送电台

GPS接收机天线

差分数据

接收电台

GPS

流动台

计算机`

水深量化器

回声测深仪

绘图仪

4. 数据处理与分析

4.1 数据处理

1、控制成果整理

平面控制和高程控制的原始记录和输入计算机的数据，均进行校核和审查，且对计算成果进行精度评定和统计。

2、地形图编辑

（1）水下地形测量数据经水深特征值加密与修正后与水边数据一道进行水位改正,由专用成图软件进行地形图的生成并转换成AUTO CAD格式，在AUTO CAD下进行图形编辑。

（2）陆上地形输入计算机后转到AUTO CAD下进行地形图地物地貌符号的生成并编辑。然后进行水陆地形拼接，分幅和图幅整饰的编辑。

（3）地形图编辑完成后，验收人员在计算机的AUTO CAD下检查和验收，修改编辑查出的问题，并生成DWG文件，验收完毕后，通过HP750C绘图仪在0.07mm聚脂薄膜上打印成图。

4.2 测绘成果分析

1、平面控制、高程控制和成图均满足规范要求，成果质量可靠。

2、从外业观测、内业整理和成图看，设计方案考虑到了各个方面的因素，原始测量成果在外业期间做到了站站清、点点清，保证了成果质量。

3、水下断面航线是采用第一次测量断面，大致垂直于主流方向，水下断面间距和测点间距均匀合理，位置相对固定，便于成果分析和研究。

4、本次所测地形图陆上地形采用1985国家高程基准，水下地形采用航行基准，等高距0.5米。

5、综上所述，本次测量的成果正确可靠，质量等次定为优，可提供委托单位使用。

5. 结论和建议

本次测量包含水下部分和陆上部分，从控制测量到地形测量都严格按照规范施测，成果可靠。其中陆上部分主要采用GPS RTK方法测量，GPS RTK测量具有快速、不受通视条件影响等优点。GPS RTK测量的精度受离基准站的距离、转换参数、地形条件等影响。因此在GPS RTK测量时应注意以下几点：

1、每次作业开始前或重新架设基准站后，均应进行至少一个同等级或高等级已知点的检核，平面坐标较差应小于等于7cm。高程较差应小于14cm。

2、岸台控制范围不超过5千米，做好岸台记录，并进行不同流动站之间、流动站与全站仪采集的数据的比测。岸台平面精度不低于E级或一级图根点，高程不低于水准级。

参考文献

[1]汪鹤卫. 港口码头水下地形及岸坡稳定性观测和分析[J].科技资讯，2015,13(17)

[2] 潘庆燊.长江河流研究进展[J].人民长江，2010,41（9）：65-66