水下地形测绘与变形位移监测

黄益忠

广东邦鑫勘测科技股份有限公司

摘要：随着科技的进步与时代的发展，我国的水下地形测量技术已经被广泛应用到各个行业的各个领域当中。不管是城市的防洪还是河道的整治、港口的建设与海底的探矿都需要对水下的地形进行合理的勘测并进行准确定位。目前我国的水下地形测量技术仍旧存在许多不足与缺陷，这就要求我们必须对其加以完善，来进一步制定出更加符合时代与社会需要的测量技术方案。同时也对港口桥梁进行了沉降变形监测。

关键词：水下地形测绘；技术方案；变形监测

引言

随着我国计算机技术的不断创新与通讯技术的迅速发展，我国的水下地形测量技术也取得了进一步的完善。通常情况下，我们所说的水下地形测量技术指的是，由工程测量人员运用相关的测量仪器来对水底点的三维坐标进行合理划定，并对水下的地形进行有效的勘测与定位。

一、水下地形测量技术分析

1.无线电定位测量技术

无线电定位技术多运用于海洋的测量定位中，将岸台作为无线电定位的基础，来进行测距差定位与测距定位的划分工作，其中测距定位系统具有明显的高精确度特点，但是由于其作用距离过短，且用于信号接收的接收船数量有限，使其只能用于近程的定位工作中。而测距差定位又被称作双曲线定位，其具有明显的作用距离大和接收船台数量不限的优势，但是其自身的定位精确度很难提高，且始终无法克服测量数据的多值性特征。

2.光学定位测量技术

光学定位技术往往只能运用于视线距离能够涉及的范围内，运用光学定位需要使用各种各样的光学仪器，如测距仪、经纬仪和六分仪等，并通常采取后方交会法与前方交会法的测量方法，来进行水下地形的定位与勘测工作。光学定位测量法是一种便于操作且经济性能较高的定位方法，但是由于其在进行后方交会时通常需要在陆地上设置三个以上的测量标志，且作用距离相对较短，使得定位的精确度不高，测量读数困难。

3.深度测量定位技术

在回声探测仪出现之前，我们只能使用探测锤和探测杆来进行水深的测量活动，而回声探测仪的发明出现，使得水下地形的测量工作开始运用水声换能器来进行垂直声波发射，并通过对水底回波的有效接收，来进一步确定被测点中水的深度。

4.卫星定位测量技术

现阶段，卫星定位测量系统主要包括控制部分、空间部分和用户部分这三个方面。其中控制部分主要由主控站、监控站和注入站组成，主控站主要对监控站所传输过来的数据进行有效计算，来确定卫星的轨道参数，而注入站则主要用于纠正卫星的轨道信息，并对其发布控制命令，卫星定位测量的精确度较高具有明显的可靠性。

二、水下地形测量技术方案探讨

2.1水下地形测量技术的测量设备选择

（1）水下地形测量中测深仪的选择：传统的测深仪器与工具主要包括测深锤、测深杆和回声探测仪等，而现阶段这些设备通常被当作辅助工具来进行选用。现阶段的水深测量工作都是通过回声探测仪来完成的，测深仪的机型主要分为双频测深仪和单频测深仪两种，其中单频测深仪能够满足普通的深度测量需要，但一旦碰到需要进行土方计算的测量就显得比较困难，所以通常需要两个测深仪的配合使用才能更好的进行水深的测量工作。

（2）水下地形测量中GPS的选择：在水下地形的测量设备中，GPS主要用于完成水上的导航与定位工作，这就要求我们必须依照测图比例尺来进行GPS的机型选择工作，同时要对测距精度和定位精度等进行充分考虑，结合实际选用的应用系统和探测仪，来进一步提高所采用的技术线路的可操作性。

（3）水下地形测量中测深船的选择：在波浪等的影响下，使得测深船容易形成前后与上下波动，导致架设在船体上的GPS天线也会受到一定的波动影响，从而进一步影响到垂直方向的测量结果。专业的测量船对于各个方位的波动情况都能够进行准确的仪器测定，如果测深船体积过大，虽然能够确保船体的稳定性，却影响到其灵活性，不能有效的进行浅水区的水深测量工作，因此，测量人员必须依据作业环境的实际情况，来对测深船进行有针对性的船型选择。

2.2水下地形测量技术的测量线路选择

所有的测量工作都需要在技术确定之前，充分的结合客户需要以及测区的实际特点来进行测量线路的合理规划，进行水下地形的测量工作也不例外。在对大型的河道进行水下地形的测量工作时，受到水域面积与水域特征的影响，提高了测量工作的难度，加大了测量工程的安全隐患，这就需要测量人员对测量点进行充分的调查了解，来确定出一条更加合理的测量路线，从而保障测量工作能够顺利开展。

2.3水下地形测量技术的测量软件选择

现阶段，一般的水下地形测量仪器都有与之配套的后处理软件系统，而依据测量仪的探头数量，我们又可以把测量系统划分为单波束测探系统和多波束测探系统这两种主要形式。多波束测量具有明显的测探速度更快，测探点更多，且测探覆盖范围更广泛等特点，有效的运用了旋转定向技术，提高了系统的测量效率与测量精度，降低了数据的处理时间，能够更好的保证测量的成图质量。

2.4水下地形测量技术的测量方式选择

我们常见的水下地形测量方式主要是踏勘测区，即运用先前掌握的数据资料来进行控制点的布设，在进行控制测量的计算之后，有效的利用全站仪岸上的观测，将测深数据整合成一份完整的操作报告，最后将数据输出到编辑软件中进行合理的修改，从而得到一副符合1：10000国际分幅的水下地形图。

三、港口、桥梁变形位移监测

3.1概述

南通港地处长江口区，近岸地下水位变化大，港区均为第四纪冲积层，稳定性差，使港口建筑物在运营过程中必然产生变形。这种变形在一定限度内是正常的，但如果超过了规定的变形限度，则会产生不良后果。为了及时掌握重要港口建筑物变形程度，尽早发现不安全因素并查明原因采取措施，我局从1984年开始委托测绘队定期对本局的万吨级码头、办公大楼、仓库等重要建筑物进行了变形监测。

3.2变形监测的实施及依据

一般来说，影响办公大楼、仓库等陆上建筑物的不安全因素，主要是基础的不均匀沉降，对这些建筑物主要进行沉降监测；影响码头的不安全因素，除地质条件外还有船舶的撞击、重载卸运等横向作用力的影响，所以对于码头除应进行沉降监测外，还应进行位移监测。变形监测应按有关规范进行，做到人员、仪器、线路三固定，年度观测的月份、旬期应尽可能相同，使观测的外界条件尽可能相同。1974年国家测绘局制定的《国家水准测量规范》和1985年城乡建设环境保护部颁发的《城市测量规范》均应作为监测工作的依据。观测必需在通视良好时进行。

3.2平面位移监测

平面位移监测点应按三等三角测量精度要求进行，采用在两个工作基点上按前方交会的方法观测各个平面位移监测点（如图la、b、c、d）水平角观测采用方向观测法。

其技术要求为：

①三等三角：型仪器6测回；测角中误差1.8"；光学测微器两次重合读数差1"；半测回归零差6"；一测回二倍照准差（2C）互差9"；同一方向值各测回互差6"。

②四等导线：型仪器6测回；测角中误差2.5"；方位角闭合差±√5h光学测微器两次重合读数差3"；半测回归零差8"；一测回2C互差13"；同一方向值各测回互差9"。

四、结束语

水下地形测量是我国测绘科学技术中的一个重要组成部分，是进行河流与湖泊以及海道测量的主要内容。为了更好的实现水下地形的测量工作，就必须要选择恰当的测量仪器，不仅要充分考虑仪器的精确度，也要对其他的测量方面进行充分的兼顾，帮助测量人员与技术管理人员能够有效的把握测量技术的发展趋势，来对其进行更加科学的管理与决策，不断推动新技术在我国的水运工程建设中的有效应用。

参考文献：

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[2]关于水下地形测量技术的分析[J].李娜.科技与创新.2016（22）

[3]浅析水下地形测量中存在的问题[J].牟云勇.黑龙江科学.2014（02）

[4]沉箱重力式码头施工期间沉降位移观测与分析[J].周文.水运工程.2005（12）