一、引言
+ ^, s! I+ P& A' g4 L) B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。0 S" L: X' H Y
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0 ?, d) a, ]" K; l& g. O二、测深仪的原理
- m5 m q. l2 _2 a& A( Q2 ~ L. E4 `# W: R* |: E* U
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8 F, V( L2 |; q3 c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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三、无验潮水下地形测量基本原理
# \2 `! {- m2 W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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. Q8 r( I1 v& U/ C说明：
! H" s0 }2 F# @3 Q5 ch为GPS天线到水面的距离（即天线高）。+ M+ O! `7 N( u' v: z. X
a为吃水。9 x/ `! p! P3 V$ u- D" W
b为换能器杆子的长度（常数）。8 H' T2 M4 z7 L! |
s为换能器底部到水底的深度。3 @4 R r& z. n" V2 J5 E5 D
H为水深。
2 [6 }3 w, M+ f9 j6 I% @* r; g8 q/ D @h0直接由RTK实时测得。" g% t! s' M3 r
另外：Z=h0-h-H=水位-H 其中h0-h即为常说的水位。
9 X: _ s4 o6 K) e4 k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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四、水下地形测量要求及设备
' q8 O, T( ?2 f3 d! Q8 Z( i' W2 `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。1 X: N2 j) d' ~. c$ m4 ^# `6 W
作业采用的仪器设备软件有：
7 q* d, T+ F2 i1 A华测X91GNSS(1+1)
+ g+ Q! U: ]5 I7 u J, U华测D330单频测深仪
, Y; _( [6 z5 D4 k6 l华测Hydronav导航软件
0 i g2 o l, N6 `. j" nAUTOCAD辅助成图系统
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五、水下地形测量的具体实施/ V, M' M! v: k% z* k% H! D; d% C
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。
7 B* t6 M: F4 Q( n4 j1、前期的准备工作。
4 c( y4 v5 f7 l* ?: |0 @( Oa. 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。
/ ^. R2 `3 _' N5 `" j/ p% tb. 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。 " i' u! I, R, `, C- b
c. 任务的建立，设置坐标系、 投影、 转换参数。
- W& _8 L. x1 w- b; b/ Y9 p% E* G' [d. 施工区域计划线的绘制。 ; x* a" o0 c3 r8 \6 x
' ~) ^) ]* R" B9 c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。
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2、外业的数据采集( V4 s. M3 e: N! K9 j* z4 t& Q
a.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。
1 \" s/ ~: @+ R& `2 p L3 xb.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）。
7 h5 m& m) G: h5 Dc.RTK和测深仪的联机调试：
1 }( o3 ]' l& Q（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。( `( y" f1 I; F1 {: R
（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。" q# d( C4 @7 V* d8 m V
d.数据的采集和保存. y' Z# O% q g; s
（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。
0 Z- q* N7 `1 E& n. _（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。) b) \" w, o0 d; j, e- D% h
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+ v. i: N1 m4 z/ m R3、内业处理及成图输出
% ?& h+ B; s1 A2 l" K) J% {* ga.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）。. r- U" N2 R0 K
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8 r( p% p1 |, T' f8 jb.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。7 S: t1 s0 E$ `
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* h/ d( f- P3 C- g六、成果的检验2 j4 S6 f0 s0 L5 s* t4 N
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。* @, H$ ]- ^$ _) T2 S) p$ ?
七、无验潮水下地形测量的优点
% [2 R ?# T+ ]4 j S2 i- G' \" u1、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。6 q- p1 ?* \# r9 P* c
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。
# `" L8 W- N0 U, p R! T7 K* m3、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。
+ W: b! ^+ J- R" G+ M4、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 }+ Z( E/ l: V6 F! c
八、结束语
8 @! k5 `4 P4 k- K) k8 a6 [* v+ p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。2 J' b: F# S4 Z" a r* Y
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