工程測量學(xué)第三章

1、第三章 水下地形測繪1.水下地形圖的用途水下地形圖的用途2.精度要求和技術(shù)設(shè)計精度要求和技術(shù)設(shè)計3.水下地形圖測量的定位方法水下地形圖測量的定位方法4.水深測量及水位觀測水深測量及水位觀測5.水下地形圖測繪水下地形圖測繪l2.精度要求和技術(shù)設(shè)計l一、精度要求l水深測量的精度主要由測點的測深精度和定位精度決定，其精度必須滿足相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或特定測量項目的精度要求。l二、技術(shù)設(shè)計l技術(shù)設(shè)計首先要確定測區(qū)范圍，劃分幅圖和確定測量比例尺，標(biāo)定免測范圍或確定不同比例尺圖幅之間的具體分界線，明確實施測量工作中的重要技術(shù)保證措施，編寫項目設(shè)計書和繪制有關(guān)附圖。l（一）實地勘察l（二）制定技術(shù)設(shè)計書

2、l（三）測線布設(shè)l（一）實地勘察l實地勘察主要是了解測區(qū)的社會情況、自然地理以及生活條件、測量船?？康拇a頭的情況，測區(qū)已知控制點和水準(zhǔn)點位置、標(biāo)志類型及保存情況是否完好，所設(shè)水位觀測站站位和設(shè)站條件，是修正充實初步技術(shù)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。l（二）制定技術(shù)設(shè)計書l通過實地勘察，對初步設(shè)計進(jìn)行修改，制定技術(shù)設(shè)計書。l技術(shù)設(shè)計書由技術(shù)說明書，控制測量、水深測量和海岸線地形測量設(shè)計圖及有關(guān)附圖和附表組成。l（三）測線布設(shè)l測線布設(shè)是水下地形測量技術(shù)設(shè)計的主要內(nèi)容之一，測設(shè)布設(shè)主要考慮測線間距和測線方向。l測線間距是水下地形測量要求的一項重要指標(biāo)，測深線的間隔應(yīng)顧及測區(qū)的重要性、水底地貌特征和水深等因素。l

3、測線布設(shè)的方向?qū)Σ捎脝尾ㄊ鴾y深儀或多波束測深儀是不同的。原則上，采用單波束測深儀時，主測線應(yīng)垂直等深線方向布設(shè)；采用多波束測深儀時，主測線應(yīng)大致平行于等深線方向布設(shè)。l為了檢查測深與定位是否存在系統(tǒng)誤差或粗差，并以此衡量測深測量成果總的精度，需要布設(shè)檢查線。檢查線的方向應(yīng)盡可能與主測線垂直，分布均勻，要要求布設(shè)在較平坦處，能普遍檢查主測深線。l1.全站儀定位全站儀定位l傳統(tǒng)的光學(xué)儀器定位，以行駛的測船上與測深點在同一鉛垂線的標(biāo)志為觀測目標(biāo)，由岸上的兩臺經(jīng)緯儀同時照準(zhǔn)目標(biāo)，實施前方交會法定位，并且做到與水深測量工作同步。l近年來，隨著電子經(jīng)緯儀的普遍使用，用傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀前方交會法定位已很少采

4、用。l新的方法是直接利用全站儀，按方位距離的極坐標(biāo)法進(jìn)行定位。觀測值通過無線通信可以立即傳輸?shù)綔y船上的便攜機(jī)中，立即計算出測點的平面坐標(biāo)，與對應(yīng)點的測深數(shù)據(jù)合并在一起；也可儲存在岸上測站與全站儀在線連接的電子手薄中或全站儀的內(nèi)存中。到內(nèi)業(yè)時由數(shù)字測圖系統(tǒng)軟件，可自動生成水下地形圖。l2.GPS差分定位lGPS定位技術(shù)的應(yīng)用，可以快速地測定測深儀的位置。l測量時將GPS接收機(jī)與測深儀組合，前者進(jìn)行定位測量，后者同時進(jìn)行水深測量。利用電子手薄記錄觀測數(shù)據(jù)，并配備一系列軟件和繪圖儀硬件，便可組成水下地形測量自動化系統(tǒng)。l4.水深測量及水位觀測l水深測量是水下地形測量最主要的內(nèi)容。根據(jù)使用的測量工具，

5、測深方法主要有人工測量、測深聲納測量以及近年來發(fā)展起來的機(jī)載激光測深系統(tǒng)。l回聲測深儀由換能器和控制儀兩大部分組成。在控制儀指揮下發(fā)射換能器按預(yù)定的時間間隔發(fā)生短促的電脈沖，并轉(zhuǎn)換成超聲波向水下發(fā)射。該聲波自水底反射后向上，其中一部分反射波被接收換能器接收，并轉(zhuǎn)換為電脈沖，經(jīng)放大后輸入控制儀。發(fā)射脈沖和接收脈沖之時間間隔即t，從而就可以求出水深了。l3.多波束測深儀l回聲測深儀只能沿測線測量水深值，而多波束測深儀是一種能夠一次給出與航向垂直的剖面內(nèi)幾十個甚至上百個水下測點水深值的測量儀器。l多波束測深儀的特點：l（1）全覆蓋無遺漏測量（2）高分辨率測量（3）高精度和高效率測量（4）多用途、多信

6、息測量l4.水位的觀測l水位測量需將陸地上平面位置與高程聯(lián)系起來才具有水下地形測繪的實用價值。測深的平面定位可借助陸地測量技術(shù)，如方向交會、距離交會、極坐標(biāo)法和GPS法。測深與高程系統(tǒng)的聯(lián)系，一般通過水位觀測實現(xiàn)。l水位指水面相對于某一高程基準(zhǔn)面的高程，水準(zhǔn)觀測為確定水位的測量。最簡單的水位觀測站為立在岸邊水中的標(biāo)尺，標(biāo)尺零點高程H0通過與水準(zhǔn)點聯(lián)測求得，標(biāo)尺零點高程加上標(biāo)尺讀數(shù)即得水位。l水深測量期間，按一定時間間隔對標(biāo)尺進(jìn)行讀數(shù)，并繪制水位時間曲線，由此曲線即可得到測深時水面的瞬間高程，從而根據(jù)水深就可得到水底的高程。l5.深度基準(zhǔn)面的概念l水下地面點豎向位置的描述可使用與陸地同樣的高程系

7、統(tǒng)，由此得到水下地形圖。但有時需用水深描述水下地面點豎向位置，則得到用等深線表示的水深圖或海圖。水深計算的起算面稱為深度基準(zhǔn)面。l我國在海洋、港灣和河口以往主要采用略最低低潮面，從1956年開始采用理論深度基準(zhǔn)面；在內(nèi)河及湖泊采用最低水位、平均低水位或設(shè)計水位等作為深度基準(zhǔn)面。l6.誤差來源與質(zhì)量控制l測深誤差可以分為3類：粗差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。這里的粗差是指由于測深儀的機(jī)械或電子部件損壞引起的誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于測深儀換能器和測量船的姿態(tài)傳感器的安裝偏移產(chǎn)生的誤差。這些誤差主要通過系統(tǒng)的校準(zhǔn)來檢測，并根據(jù)檢測的誤差大小和符號加以補(bǔ)償改正。而隨機(jī)誤差則是采用統(tǒng)計方法來分析。l1）地形傾

8、斜引起的誤差l2）聲波引起的誤差l3）時間測量引起的誤差l4）測量船的姿態(tài)測量引起的誤差l5）換能器相對位置變化產(chǎn)生的深度誤差l6）對測深記錄的判讀和分辨誤差l7）深度歸化誤差l5.水下地形圖測繪l1.測深斷面線和斷面點的設(shè)計與布設(shè)l在水下地形測量之前，為了保證水下地形測量的成圖質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)測區(qū)內(nèi)水面的寬度、水流緩急等情況，在實地布設(shè)一定數(shù)量的斷面線和測深點。測深斷面線的方向一般與河流主流或岸線垂直。l測深斷面線一般規(guī)定在圖上每隔12cm布設(shè)一條，測深點的間距一般在圖上為0.6 0.8cm。l2.水下地形測量方法l斷面的方向可用儀器或目估確定，在所確定的斷面線上設(shè)立兩個標(biāo)志，以便測船瞄準(zhǔn)定向。

9、在實測前進(jìn)行試測，以便測定船在點間運(yùn)行時間和岸上與測船之間的協(xié)調(diào)指揮。一般的水域測量多采用前方交會法或極坐標(biāo)法。l外業(yè)工作結(jié)束后，即開始內(nèi)業(yè)工作，其主要內(nèi)容有：l（1）將外業(yè)測角和測深數(shù)據(jù)匯總并逐點核對。l（2）由水位觀測結(jié)果和水深計算各測點高程。l（3）展繪各測點位置，注記相應(yīng)高程。l（4）在圖上勾繪等高線或等深線表示出水下地形的起伏。l3.河流橫斷面測量l為了掌握河道的變化規(guī)律以及滿足水利工程設(shè)計的需要，需要在有代表性的河段上布設(shè)一定數(shù)量的橫斷面，定期在橫斷面上進(jìn)行水深測量并繪制成橫斷面圖供工程人員參考。其測量方法與測量水下地形圖類似，只是繪制成斷面圖，水平軸為水平距離，豎軸代表高程，并注明垂直和水平比例尺。l4.河流縱斷面圖編制l河床的最深點稱深泓點。沿河道深泓點剖開的斷面稱河流縱斷面。用橫坐標(biāo)表示河長，縱坐標(biāo)表示高程，將這些深泓點連接起來，就是河流斷面。l河流縱