南方SDE-28S测深仪在水下地形测量中的应用

南方SDE-28S测深仪在水下地形测量中的应用

黄珍雄

广东南方职业学院广东江门529000

摘要：水利工程兴建前期通常要进行水下地形测量，水下地形测量成果质量关系到工程的正常施工与安全。本文中，介绍了GNSS-RTK无验潮单波束水下地形测量的基本原理及方法。以江门某山塘水库水下地形测量为例，介绍了南方SDE-28S型测深仪作业流程。探讨了GNSS-RTK与数字测深仪集成技术在水下地形测量中平面定位和水深测绘数据采集、数据处理、内业成图等方面的内容。

关键词：测深仪；GNSS-RTK；水下地形

1概述

水下地形测量的两项基本工作是定位和测深。测深目前使用主要仪器为测深仪，测深仪又分单波束测深仪与多波束测深仪。单波束测深仪一次只能测定水下一点水深值，多波束侧深仪一次能测出与航向垂直的垂直面内几十甚至上百个待测点水深值。因此多波束测深仪在测量速度、测量精度、测量范围上都优于单波束测深仪。同时多波束测深仪与单波束测深仪相比又存在系统复杂、操作不便、价格昂贵等缺点。因而单波束测深仪，仍然是目前内陆河流湖泊水库测深的主要设备[1]。随着科技的进步水下地形测量的定位方法从早期的天文定位、经纬仪定位、无线电定位发展到现在的全站仪定位、GNSS定位。全站仪定位和GNSS定位是目前最为常用的两种定位方法。全站仪定位精度高但是存在定位范围小、操作不便等缺点，因而仅适用于港口及沿岸水深定位。GNSS定位相对于传统定位方法具有精度高、全覆盖、全天候等优点，其中基于载波相位差分技术的GNSS-RTK因其能够在野外测量时实时获到厘米级定位精度，是目前使用最为广泛的水上定位方法[2]。

2测量原理

GNSS-RTK结合测深仪水下地形测量基本原理如图1所示。为了保证测量过程中流动站测量点位与水下待测点处于同一铅垂线，将RTK流动站通过连接杆安装在测深仪正上方。测量过程中，RTK接收机的平面坐标即为换能器平面坐标，RTK流动站高程减去接收机到换能器距离h1为换能器高程，与此同时测深仪测定待测点的水深h2，则待测点高程计算公式为：

3测量实施

为了进行水库安全鉴定，需测量水库大坝1:500地形图，水上部分采用GNSS-RTK结合全站仪完成，水下部分采用南方SDE－28S数字测深仪与随机《水上工程软件-自由行》软件完成。

3.1GNSS基准站设置

将GNSS基准站架设在坝体左侧GNSS观测条件良好、交通便利的控制点上。对中整平，连接天线，打开电源。使用随机手簿连接基准站，完成项目新建，设置椭球参数、完成数据链、RTK差分模式、电文格式CMR、GNSS卫星高度截止角等设置。

3.2GNSS移动站设置

首先将换能器安装在测量船船头一侧，以减少发动机震动对换能器测深影响。将GNSS移动站通过连接杆架设于换能器上。利用手簿完成移动站工作参数设置，数据链必须与基准站一致。选择电位格式CMR，采样间隔1秒。选择测量，当解状态为RTK固定解后，移动站设置完成。

3.3水深测量

如图所示，将GNSS移动站与换能器连接到一体化接收机上。新建工程，运行自由行主程序，输入坐标系统名称、选择椭球和投影方式输入测区中央子午线。根据实际输入坐标转换参数，对GNSS和测深仪端口波特率进行设置，设置完后检查设备是否接通。设置GNSS采集条件和打标方式，采集条件一般为固定解，打标方式有按时间间隔打标，按距离打标和手工打标三种。本次项目打标方式为手工打标。数据存储格式一般默认即可。

测量船如需按测区计划线测量，可以导入dxf2000格式计划线，也可在软件里布设计划线。本次测量没有设置计划线。最后完成GNSS天线高设置，点击开始测量，进行数据采集[4]。

4数据处理

数据采集完成后，点击软件后处理菜单，检查原式测量数据，修改有问题的数值。按设定取样方式选取需要的坐标和水深值。坐标数据处理完成后，将观测数据导出为*.dat格式。最后运用南方CASS9.0数字成图软件完成地形图的绘制。图3为本次测量成果。

5结束语

本文介绍了南方SDE-28S测深仪结合GNSS-RTK无验潮水下地形测量原理与作业流程。此种作业方式能够同时采集平面位置、高程和水深值，自动存储观测数据。具有操作简单、效率高，大大减轻了劳动强度等优点。随着测绘技术的发展，应用前景将更加广泛。

参考文献

[1]汪志明.差分GPS和测深仪组合系统在水下地形测量中的应用研究[D].武汉大学,2003.

[2]王飞,尹晓斌.水深平差系统设计及其在水深测量中的应用[J].江西理工大学学报.2006,27(6):1~4.

[3]马小计,何义斌,赵建虎.无验潮模式下的GPS水下地形测量技术[J].测绘科学，2003，28(2):29-30.

[4]广东南方卫星导航仪器有限公司.自由行操作手册.2016.