工程測量學.第三章

第三章水下地形測繪§1.水下地形圖的用途§2.精度要求和技術設計§3.水下地形圖測量的定位方法§4.水深測量及水位觀測§5.水下地形圖測繪§2.精度要求和技術設計一、精度要求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的國家標準、行業(yè)標準或特定測量項目的精度要求。二、技術設計技術設計首先要確定測區(qū)范圍，劃分幅圖和確定測量比例尺，標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保證措施，編寫項目設計書和繪制有關附圖。（一）實地勘察（二）制定技術設計書（三）測線布設（一）實地勘察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)已知控制點和水準點位置、標志類型及保存情況是否完好，所設水位觀測站站位和設站條件，是修正充實初步技術設計的重要環(huán)節(jié)。（二）制定技術設計書通過實地勘察，對初步設計進行修改，制定技術設計書。技術設計書由技術說明書，控制測量、水深測量和海岸線地形測量設計圖及有關附圖和附表組成。（三）測線布設測線布設是水下地形測量技術設計的主要內容之一，測設布設主要考慮測線間距和測線方向。測線間距是水下地形測量要求的一項重要指標，測深線的間隔應顧及測區(qū)的重要性、水底地貌特征和水深等因素。測線布設的方向對采用單波束測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，主測線應垂直等深線方向布設；采用多波束測深儀時，主測線應大致平行于等深線方向布設。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，需要布設檢查線。檢查線的方向應盡可能與主測線垂直，分布均勻，要要求布設在較平坦處，能普遍檢查主測深線。1.全站儀定位傳統(tǒng)的光學儀器定位，以行駛的測船上與測深點在同一鉛垂線的標志為觀測目標，由岸上的兩臺經緯儀同時照準目標，實施前方交會法定位，并且做到與水深測量工作同步。近年來，隨著電子經緯儀的普遍使用，用傳統(tǒng)的光學經緯儀前方交會法定位已很少采用。新的方法是直接利用全站儀，按方位—距離的極坐標法進行定位。觀測值通過無線通信可以立即傳輸?shù)綔y船上的便攜機中，立即計算出測點的平面坐標，與對應點的測深數(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存中。到內業(yè)時由數(shù)字測圖系統(tǒng)軟件，可自動生成水下地形圖。2.GPS差分定位GPS定位技術的應用，可以快速地測定測深儀的位置。測量時將GPS接收機與測深儀組合，前者進行定位測量，后者同時進行水深測量。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)。§4.水深測量及水位觀測水深測量是水下地形測量最主要的內容。根據(jù)使用的測量工具，測深方法主要有人工測量、測深聲納測量以及近年來發(fā)展起來的機載激光測深系統(tǒng)?；芈暅y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)射換能器按預定的時間間隔發(fā)生短促的電脈沖，并轉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，并轉換為電脈沖，經放大后輸入控制儀。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。3.多波束測深儀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幾十個甚至上百個水下測點水深值的測量儀器。多波束測深儀的特點：（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、多信息測量4.水位的觀測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，如方向交會、距離交會、極坐標法和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)。水位指水面相對于某一高程基準面的高程，水準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尺，標尺零點高程H0通過與水準點聯(lián)測求得，標尺零點高程加上標尺讀數(shù)即得水位。水深測量期間，按一定時間間隔對標尺進行讀數(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。5.深度基準面的概念水下地面點豎向位置的描述可使用與陸地同樣的高程系統(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面。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面；在內河及湖泊采用最低水位、平均低水位或設計水位等作為深度基準面。6.誤差來源與質量控制測深誤差可以分為3類：粗差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差。這里的粗差是指由于測深儀的機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生的誤差。這些誤差主要通過系統(tǒng)的校準來檢測，并根據(jù)檢測的誤差大小和符號加以補償改正。而隨機誤差則是采用統(tǒng)計方法來分析。1）地形傾斜引起的誤差2）聲波引起的誤差3）時間測量引起的誤差4）測量船的姿態(tài)測量引起的誤差5）換能器相對位置變化產生的深度誤差6）對測深記錄的判讀和分辨誤差7）深度歸化誤差§5.水下地形圖測繪1.測深斷面線和斷面點的設計與布設在水下地形測量之前，為了保證水下地形測量的成圖質量，應根據(jù)測區(qū)內水面的寬度、水流緩急等情況，在實地布設一定數(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。測深斷面線一般規(guī)定在圖上每隔1～2cm布設一條，測深點的間距一般在圖上為0.6～0.8cm。2.水下地形測量方法斷面的方向可用儀器或目估確定，在所確定的斷面線上設立兩個標志，以便測船瞄準定向。在實測前進行試測，以便測定船在點間運行時間和岸上與測船之間的協(xié)調指揮。一般的水域測量多采用前方交會法或極坐標法。外業(yè)工作結束后，即開始內業(yè)工作，其主要內容有：（1）將外業(yè)測角和測深數(shù)據(jù)匯總并逐點核對。（2）由水位觀測結果和水深計算各測點高程。（3）展繪各測點位置，注記相應高程。（4）在圖上勾繪等高線或等深線表示出水下地形的起伏。3.河流橫斷面測量為了掌握河道的變化規(guī)律以及滿足水利工程設計的需要，需要在有代表性的河段上布設一定數(shù)量的橫斷面，定期在橫斷面上進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。4.河流縱斷面圖編制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。用橫坐標表示河長，縱坐標表示高程，將這些深泓點連接起來，就是河流斷面。河流縱斷面