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测深仪水上测量应用

一、引言

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。

二、测深仪的原理

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，两者之和即为最终水深。

三、无验潮水下地形测量基本原理

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。

说明：

h为GPS天线到水面的距离（即天线高）。

a为吃水。

b为换能器杆子的长度（常数）。

s为换能器底部到水底的深度。

H为水深。

h0直接由RTK实时测得。

另外：Z=h0-h-H=水位-H其中h0-h即为常说的水位。

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。

四、水下地形测量要求及设备

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。

作业采用的仪器设备软件有：

华测X91GNSS(1+1)

华测D330单频测深仪

华测Hydronav导航软件

AUTOCAD辅助成图系统

五、水下地形测量的具体实施

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。

1、前期的准备工作。

a.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。

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。

c.任务的建立，设置坐标系、投影、转换参数。

d.施工区域计划线的绘制。

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、外业的数据采集

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。

b.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）。

c.RTK和测深仪的联机调试：

（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。

（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。

d.数据的采集和保存

（1）打开测深软件，将水深测量图像实时保存下来。

（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。

3、内业处理及成图输出

a.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）。

b.成图输出：将通过内业处理好的坐标文件