一、引言
/ S ~- N4 l4 b$ M3 `) _随着RTK的普及和水上导航测量软件的成熟，一种新型的水上测量方式---无验潮水下地形测量应运而生，因其具备全天候、精度高、作用距离远、效率高的特点，与传统的测量方式相比有着巨大的优势，极大地提高了工作效率，被广泛的应用于各种工程测量之中，本文结合实践经验，介绍无验潮水下地形测量方法及应用。
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二、测深仪的原理
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6 G- t3 t, q, v利用超声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用超声波换能器（探头）发射超声波，测出发射波和反射波之间的时间差来进行测量水深。 声波在水中的传播速度为V，换能器（探头）发出超声波，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；同时根据探头上固定杆的刻度可获知水面与探头之间的距离，即吃水深度，两者之和即为水深。
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9 N) l/ r2 D" g' k三、无验潮水下地形测量基本原理( b3 i7 J r9 I7 R
水下地形测量的主要任务是确定水下某一点的泥面标高，即下图A点的平面坐标(X, Y,Z) 普通的DGPS测量的高程值h0精度比较差，满足不了要求，为了解决水下地形测量，在精度要求不高的地方需要人工的方法检验潮位，这就是常规的验潮方法。
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' Z6 h& ]& J: O* _说明：/ r/ H# v7 k! V
h为GPS天线到水面的距离（即天线高）。+ P. q' d% q. }. Z3 T" N
a为吃水。0 C$ F2 A2 B/ [! `
b为换能器杆子的长度（常数）。- c* T0 D2 g, u. C O& p
s为换能器底部到水底的深度。. a/ Z- W; ?3 m8 m
H为水深。
6 `, R5 Z. G: i1 @h0直接由RTK实时测得。4 I! ~% R, F# v2 i
另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
+ u Q- `9 _+ _; T- N% ~( ^如上图所示可知Z=h0-b-s 其中水底高程Z只和h0及S相关，与潮位无关，从而达到无验潮效果。
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( {/ C: ^" c& \6 g四、水下地形测量要求及设备
. d+ P6 U9 O N, X水下地形测量的工作主要由RTK接收机、 数字化测深仪 、内置导航软件等组成。为满足码头施工的需要，根据项目设计要求，需对该水域进行1:500水下地形图测量。9 u' U, a7 S( h. g1 O8 \4 t
作业采用的仪器设备软件有：* S" C2 E% f: Q1 x: {+ N f
华测X91GNSS(1+1) . q3 R- c1 @# ^4 |! @
华测D330单频测深仪
P& E$ l4 R N5 F华测Hydronav导航软件
5 S) t$ D0 y- M. c5 JAUTOCAD辅助成图系统 1 ^0 t% O7 R; o8 L/ V* c1 v; u( O' h
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五、水下地形测量的具体实施# W! L. Q1 k5 o; L' ^
水下地形测量分三部分：前期的准备工作，外业数据采集，内业处理及成图输出。
* \& D+ k, F6 u1 ?8 s1、前期的准备工作。
# a; m; g7 ~( Pa. 控制点数据的收集，施工区域位置的确定，施工区域计划线的绘制。
v& `1 a ]. q7 L+ C2 `b. 测深仪换能器的绑扎，换能器一般绑在距离船尾1/3为宜，吃水深度以超过0.5米为佳。
) S, d' E( V, |+ M3 \c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。
" S* Q0 x, f7 P5 Wd. 施工区域计划线的绘制。
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如下图按1:500的要求，将施工区域按5米间隔将整个区域分布好。2 Z* e5 X; r5 s b
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2、外业的数据采集
8 Q- q- W4 c& C6 x$ Q: Fa.RTK作业：将GPS基准站架设在固定的位置，启动基准站，用移动站采集控制点坐标，进行点校正，再找另外一个控制点进行比对，检测结果符合要求后，方可进行数据采集工作。
* G% [* o& r4 j- ?% Z: Pb.测深仪水深的比对：在进行水深记录之前，需进行水深的比对工作，调节测深仪的声速，确保测量深度在误差范围内（一般在静水条件下，用比对板在不同的深度进行比测，也可用测深锤比对，通过调节声速，达到要求）。
+ K5 L) z1 Y. y- Oc.RTK和测深仪的联机调试：1 w9 h& S6 L7 c$ E; |+ T- ^3 o
（1）将RTK接收机通过数据线连接上D330测深仪,设置好GPS和测深仪的数据格式，通过串口调试助手将信号连接通。
1 j, F u! Y; m& f: V1 ~4 `（2）坐标的检测：将RTK点校正的参数输入到导航软件中，检测软件显示坐标和手簿显示的坐标是否一致（注意：设置好天线高后导航软件显示的高程即为水位），检测合格后方可进行数据采集。; A/ G; D: y# j! q+ L
d.数据的采集和保存
0 [7 |: d/ x- X3 l$ a（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
* P& o5 T v$ \/ m7 B4 R! l（2）打开导航软件，按设计好的计划线，按2米一个点进行数据采集，采集结束后保存。
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3、内业处理及成图输出
. e$ X$ M$ m Qa.内业处理：将记录好的原始数据，通过数据取样，去掉有粗差的水深点，通过后处理软件生成坐标数据文件,数据格式为（点号，X,Y,Z）。
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b.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件通过绘图软件，直接可以显示位置信息，生成等高线，断面图，三维立体效果图，并可进行土方量的计算和统计。
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& z* d: ~5 v" N. m; j8 Q六、成果的检验
8 s2 `! e2 o) F3 C) j$ Y2 j同一地方不同方式比较：在距离码头1公里位置设立自动潮位仪，人工验潮的方式，对同一段进行3次水深测量，无验潮方法测得的数据经过比对，水底高程差值基本小于0.1米。 同一地方交叉测量：在测量的时候先纵向测3条线，再横向测3条线，其中位置相交的地方进行水深比较，水深互差在0.1米之内。
$ }# Y' A7 ?8 x$ s七、无验潮水下地形测量的优点
% v# F" c8 B) k6 O E) v$ _1、无须验潮数据，减少工作量。验潮法需要专人测量水位，建立验潮站或者花钱从水文部门获取水位数据。8 J) Z2 \& h G/ O
2、每个水位与GPS通过软件自动同步，极大提高精度，GPS数据更新速度达 10 Hz ，每个水深点都对应的水位值，无须内插或外推。
0 {5 t$ g1 W2 g6 ?3、减少波浪等引起的误差。验潮法测量中由于波浪影响，换能器上下起伏使得测的水深有误差，在数据处理时无法消除，而无验潮法是通过GPS天线高程来推算水下高程的，天线与探头的相对位置固定，船舶的上下波动跟结果无关。
+ ^3 H+ `( z% g" {' P: i4、数据处理方便、快捷。无验潮采集的数据全部集中在一个文件里面，无需输入潮位信息，即时能进行后处理，编辑水下地形图或断面图。 2 L4 ?8 T6 l4 {/ I$ X3 o
八、结束语. ~8 q f8 E3 `& ]
利用测深仪无验潮技术进行水深测量，使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、，极大的提高了生产效率，结合华测的Hydronav导航软件，真正实现了全自动测量。值得在水深测量乃至其它水下地形测量中大力推广应用。9 x' R& K0 u2 D! O$ v$ a) [: Z
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