长河段内河航道水深测量技术手段探析

长河段内河航道水深测量技术手段探析

冯金毅

广东省航运规划设计院 有限公司 广东省广州市 510000

摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，我国信息技术使用越来越普遍。水深测量与航道地形测量、航道控制同属于航道测量的基本构成部分，而最终的测量结果将直接应用于航道图的制作当中。与其他测量内容相比较，水深测量的内容较为复杂，且影响因素众多，实际测量难度也相对较高，为保证水深测量的准确性，就必须在准确把握测量技术的基础上，明确测量质量控制要点，按照既定的操作流程开展规范测量。

关键词：长河段；内河航道；水深测量；测量技术

引言

航道测量一般包含控制测量、地形测量、水深测量等工作内容；其中水深测量尤为关键，是航道测量的中心环节，其质量的高低直接决定航道图质量的优劣。在我国内河的航道工作中，航道水深测量非常重要，其主要是对水底到水面的高度以及点到平面的范围进行测定，目的是为船舶航行提供航道深度的相关数据，并对航行障碍物深度、位置和性质等进行确定。随着不断的研究和发展，航道水深测量技术也逐渐得到了研发，实现了对复杂的航道水深测量水平的有效提升。基于此，该文针对长河段内河航道水深测量技术要点进行了分析，希望对相似工程的水深测量提供一定的帮助。

1深度基准面复核与确定

深度基准面主要用于计算航道图水深，这也意味着深度基准面的取值将影响到航道图的数值计算结果。在航道水深测量作业当中，常规方法是依据航行基准面来对通航水位最低值进行计算，并在这一基础上确定水位、航道等级以及维护标准。需要注意的是，河床情况并非固态化，而是会持续受到人为因素和环境因素的影响，这也意味着早期阶段确定的通航水位最低值无法满足实时需求，故需要定期对航道的深度基准面进行复核。在开展航道深度基准面复核工作时，需要对相连航道的最新通航水位最低值进行收集，将其与目标航道原有的水位最低值进行对比分析。同时，还需要对目标航道的水位观测记录进行分析。最后，需要综合分析航道高低潮水面的比降情况，计算整个航道水面的比降数据，最终对比原有设计的通航水位最低值。

2智能无人船水下测量技术流程

水下测量作业流程主要包括准备工作、数据采集、数据处理、质量检查等几方面工作，根据智能无人船工作特点，其主要技术流程如下：（1）准备工作：制定工作方案，收集测区资料、编写技术设计书、准备测量设备、人员培训等；（2）测区踏勘，了解测区工作环境，对测区控制点点位情况进行踏勘；（3）基站架设（或网络RTK）、设备联通、按规划测线进行测量；（4）数据导出，将外业采集数据应用无人船自带数据处理软件进行数据噪点删除处理，导出数据后并进行数据汇总，检查所测区域数据是否完整；（5）数据整理与处理，对所测数据进行合并整理、数据格式转换等操作。如要将水下测量的WGS84坐标系大地高转换为1985国家高程基准，需利用似大地水准面精化软件进行转换，则需对数据按照软件要求格式进行编辑整理等；（6）DEM生产，应用GIS软件制作DEM成果；（7）成果质量检查、资料整理与成果提交。

3长河段内河航道水深测量技术要点

3.1水尺（水位站）布设

水尺为临时水尺，用于水深数据采集时同步观测记录水位。水尺应按《水运工程测量规范》（以下称《规范》）第7章的要求进行布设。在实施航道的水深测量中，我们按平均3km的密度布设了8条水尺，其位置是在前期踏勘时初步选定，在实施控制测量时计划好主要水准点和工作水准点的问题，水尺零点以不低于图根水准测量的要求测定。

3.2GPS-RTK水深测量技术

航道工程水深测量也就是对水下地形进行测量需要对水下的地形点的平面坐标和高程进行测定。GPS-RTK也叫实时动态测量定位技术，该种技术的一个显著特点就是方便快捷、全天候、全球性。因此作业过程中，技术人员可以在内河航道的测量过程中采用RTK技术来实施水下地形的测量工作。尤其是无验潮水下地形的测量其最大的特点就是在获取水下地形点的高程时并不需要具体的水位数据，一般主要是直接采用RTK技术来测得具体的高程值以及测深的数据继而求得。测深仪换能器可以不间断的向水下发射具体的声波，可以借助回声定位的这一原理来测得声波在水下的传播时间，继而可以得到相应的位置水深值，通过测量软件的处理，对于水下地形的特征点以及高程可以有效地获取。

3.3定位系统精度检验

航道水深测量工作所使用的定位系统为GPS系统，确定坐标后需要依据1980国家坐标系参数进行定位。前期阶段需要使用信标机完成静态数据的采集工作，每组数据的采集时间间隔为1h，并需在1h的时间范围内采集3600次数据。数据采集工作完成之后需要对定位数据误差进行估算，不同标准比例尺的航道图对于定位误差有着不同的要求，超过1∶5000比例尺航道图的极限图上误差为1.5mm，而低于1∶5000比例尺航道图的误差为1.0mm。

3.4水下测量外业施测

利用单波束无人船测深系统进行水下地形测量，一般采用断面法进行测量，通过在地面架设GNSS基站或利用网络RTK测量模式，以及无人船测深系统实时获取测深点的平面位置、水面高程和水深数据。水下测量外业施测，在进入测区，首先需进行库区水域的范围线测量，范围线测量主要服务于测线布设：范围线测量可采用传统的RTK测量、无人船+RTK测量、大船拖无人船+RTK的方法进行测量，实际作业中可根据库区实际情况灵活选择测量方式。无人船开机航行时，需满足一定的要求：（1）无人船航线尽量按设计线路保持匀速、直线航行，在转弯处要缓慢转弯；（2）在测量过程中，若遇大风天气要立即停止作业；（3）实际测线与规划航线偏移不宜过大，一般不超过测线间距的1/4。开始测量前，需首先将各设备进行规范连接，检查所有的通讯接口是否正常；然后打开控制软件，将设备与控制软件进行通讯连接，设置定位参数、记录参数、数据存储位置、航线布设等，所有设置经校对无误后即可让无人船下水开始按规划航线测量。外业施测结束后，作业组需当场对测线数据的完整性进行检查，检查测量记录是否完整、数据质量是否可靠，并进行数据传输与备份，检查合格后方可收工进行内业数据处理。

3.5水位改正

水深数据采集完成后，在测深软件内按《规范》的要求进行取样、剔除假水深，即可进行水位改正。航道水深测量时，每测段水深数据采集均采用了距离作业地点最近的两把水尺同时观测记录水位；因此，每测段的水位都是按照“单站+联合水位+单站”的方案进行改正，具体方法：各临时水尺的上下游各1公里的区域内用该水尺的水位观测值对瞬时水深数据进行单站改正。两把水尺之间的中间区域则用两水尺水位观测值的平均值对水深数据进行改正。该方法省去水位曲线图绘制、水位改正数量取等工作步骤，操作简便；与《规范》的方法对比，实际改正后误差较小；但在实施过程中，临时水尺的间距不宜过大。

结语

综合来看，长河段内河航道水深测量工作具有明确的技术要求，测量单位需要依据航道特征，准确把握技术要点和质量控制要点，切实提高测量精准度和效率。，该技术的应用效果较好，但是还需要不断地进行探索和改进，才能更好地发挥作用。希望通过笔者的阐述，能够为相关工程的开展提供参考。

参考文献

[1]朱加圣，王林攀.浅谈内河航道水深测量质量控制要点[J].江西建材，2016（16）：161.

[2]刘永跃.RTK三维水深测量在感潮河段航道测量中的应用[J].珠江水运，2018（6）：65-66.