水下地形测量技术探讨
- 格式:doc
- 大小:32.00 KB
- 文档页数:5
海底地形测量的关键技术与方法海底地形测量是一项对海洋科学和海洋工程领域至关重要的任务。
准确测量海底地形的关键技术和方法无疑对于海洋研究和资源开发具有重要意义。
本文将探讨几种重要的海底地形测量技术和方法。
1.声纳测深技术声纳测深技术是最常用的海底地形测量技术之一。
它利用声纳波束在水下传播的原理来获得海底地形的信息。
测深仪通过发送声波信号,根据声波信号的往返时间来计算海底的深度。
这种技术不仅可以精确测量海底的深度,还可以获取地形特征如海底峡谷、山脉等的描述。
声纳测深技术的主要优点是非侵入性,且适用于大范围的海域。
然而,由于声波的传播速度受到多种因素的影响,如水温、盐度和压力等,因此在进行声纳测深时需要进行校正和补偿。
2.多波束测深技术多波束测深技术是声纳测深技术的一种改进方法。
该技术利用多个声波发射器和接收器,并通过计算声波波束的散射点来推断海底地形。
相比传统的单波束测深技术,多波束测深技术能够提供更加精确和详细的海底地形信息。
多波束测深技术的应用领域广泛,包括海洋测绘、海底管道敷设和海底地质研究等。
然而,在复杂的海底地形条件下,多波束测深技术的应用可能存在一定的局限性。
3.定位技术准确的位置信息对于海底地形测量也是至关重要的。
全球定位系统(GPS)和LORAN(低频无线导航系统)是两种常用的海底定位技术。
GPS通过卫星定位技术精确测量探测器的位置,从而提供准确的海底地形测量数据。
而LORAN则利用地面和海底基站之间的时间延迟来确定探测器的位置。
这些定位技术可以与声纳测深技术结合使用,以提供更加准确和可靠的海底地形数据。
4.激光扫描技术激光扫描技术是一种近年来得到广泛应用的海底地形测量技术。
这种技术利用激光束测量海底地形的高程信息。
激光扫描技术具有高精度、高分辨率和高效率的特点,可以获取精确的海底地形数据。
通过激光扫描技术,可以获取海底地形的地形线图和三维模型,为海洋研究和工程提供重要参考。
然而,激光扫描技术在应用中需要考虑光线在海水中的传播和散射问题,因此在复杂的海底环境中可能存在一定的挑战。
关于水下地形测量技术探讨1、简述水下地形测量的相关概念在码头、水库以及桥梁、港口等等项目工程建设中,有效地实施水下地形测量是十分必要的,其重要性不容忽视,尤其是其在防洪减灾应用中能够获取十分巨大社会经济效益。
水下地形测量可谓是现今较为重要的一种工程建设技术。
传统意义上的水下地形测量主要指的是通过经纬仪设备的合理使用,历经前方交会后实现相关地形点数据的有效获取,现如今,伴随着现代化GPS技术的快速普及运用,使得水下地形测量技术发生质的飞跃,并逐渐步入较为成熟的阶段,其测量模式定型为“GPS+计算机+测深仪”。
一般来说,水下地形测量涵盖有定位以及测深两个方面的内容。
具体来说,现今常见的几种水上定位手段包括无线电定位、卫星定位、光学仪器定位、水声定位以及组合定位。
针对具体的平面位置实施控制的基础在于陆地上已经存在的国家级别控制点,卫星定位若是运用差分形式,则岸台建议使用已知的控制点,力求实现坐标系统的一致统一。
在水上实施定位的同时针对水深进行测量可谓实现水下地形有效确定的关键内容。
回声测深仪是一种主要的水深度测量工具,在使用水声换能器的基础上朝向下方垂直地进行声波发射,同时进行来自于水底的回波的有效接收,依据声音速度以及具体的回波时间将被测点的水深情况确定下来,而后参考水深的实际变化情况充分了解水下地形的相关概况。
2、水下地形测量技术应用2.1进行测量设备的合理选择通常而言,相较于单频接收机来说,双频GPS接收机能够实施精确度较高且十分快速可靠的结算,在水下地形测量中能够获得更为理想的应用效果。
譬如说南方公司的灵锐$80 、瑞士的Leica1200以及美国的Trimble5800等等。
仪器自身固有的误差、水温情况、水深度以及盐度等等相关因素均会导致测深仪精度受到影响,其中所形成的主要误差来自于深度比例误差,所以说在进行设备仪器的合理选择时需尽可能选择灵敏度相对较高且量程较大的测深仪仪器。
为针对所获取的数据展开实时记录则需进行计算机设备的有效配置,充分考虑容易携带这一因素,建议选择小而轻巧的掌上电脑设备PDA,且在计算机上需进行相关软件安装,并使用数据线将测深仪跟GPS连接在一起,实现对GPS以及测深数据的及时记录。
如何进行水下地形测量与绘制水下地形测量与绘制是一项重要的技术,它在海洋科学、航海导航和海洋工程等领域具有广泛的应用。
水下地形测量与绘制的目的是通过收集与分析水下地形数据,生成准确的地形图,为相关领域的研究和工程设计提供参考依据。
本文将介绍水下地形测量与绘制的基本原理、常用的测量方法和绘制技术,同时还会探讨未来水下地形测量与绘制技术的发展趋势。
在水下地形测量与绘制中,使用的主要工具是声纳。
声纳是一种利用声波进行探测的设备,它可以通过测量声波在水中传播的时间和速度,来确定水下地形的形状和特征。
声纳测量分为单波束和多波束测量两种方式。
在单波束测量中,声纳发射器只向一个方向发送声波信号,然后接收器接收反射回来的声波信号。
通过测量声波的传播时间和接收到的声波的强度,可以绘制出一个点,表示水下地形的海底高程。
通过在不同位置进行多次测量,最终可以得到一个完整的水下地形图。
但是单波束测量的覆盖范围相对较窄,需要较长的时间才能获得全面的地形数据。
而多波束测量则可以同时向多个方向发送声波信号,并接收多个方向的反射信号。
这样可以大大提高测量的效率和准确性。
多波束测量可以采用线性阵列或矩阵阵列的声纳,通过调整声纳的发射与接收阵列的角度,可以获取更多的地形数据。
多波束测量可以提供更详细的地形图像,可以显示出水下地形的细节和特征。
在进行水下地形测量时,需要注意一些技术和方法。
首先,要确保声纳设备的准确校准,包括声速与压力的准确度、声纳的位置和姿态的准确度等。
此外,测量时需要考虑水下植被、底质和海洋动物等对声波传播的影响,尽量减少干扰,保证测量结果的准确性。
在进行水下地形绘制时,需要使用专业的软件来处理和分析测量数据。
这些软件可以将测量数据进行处理和整理,生成高质量的水下地形图。
在绘制过程中,可以选择不同的图像风格和颜色方案,以突出地形特征和绘制需要的目标。
同时,也可以在地形图中标注重要的地理信息,以供参考和分析。
随着技术的不断进步,水下地形测量与绘制的方法也在不断发展。
使用无人船进行水下地形测绘随着科技的快速发展,无人船作为一种具有高度智能化和自主性的船只,被广泛应用于海洋调查和测绘工作中。
尤其是在水下地形测绘领域,无人船的优势和突出表现使其成为测绘工作的理想选择。
本文将探讨使用无人船进行水下地形测绘的优势和技术,并讨论其在实际应用中的一些挑战和发展前景。
无人船在进行水下地形测绘方面有着丰富的优势。
首先,无人船具备高精度的定位、导航和遥测系统,可以实时获取航位、姿态和水下数据等信息,从而确保测绘数据的准确性和可靠性。
其次,无人船采用先进的传感器和测量设备,可以高效地获取水下地形、水质、海洋生态和海底生物等相关数据,为科学研究和环境保护提供重要支持。
此外,无人船还具备灵活性和自主性,可以根据测绘任务的需要进行路径规划和自主决策,在复杂海洋环境中实现高效的测绘工作。
在无人船水下地形测绘技术方面,目前主要采用的方法包括声纳测量、激光测距和摄影测量等。
其中,声纳测量是最常用的技术,通过发送声波信号,并根据声波的反射信号计算出目标物体的距离和形状。
这种技术适用于测量海底地形、水下障碍物和沉船等。
激光测距则利用激光束进行测量,可以获取更为精确的地形数据,但其受水质影响较大。
摄影测量则通过拍摄水下图像,利用图像处理和测量算法进行地形测量,这种技术在测绘水下生物和海洋生态、水下文物和沉船等方面具有广泛应用。
虽然无人船水下地形测绘技术具有广泛的应用前景,但在实际应用中仍面临一些挑战。
首先,水下环境复杂多变,无人船需要具备足够的适应性和稳定性,以应对不同的测绘任务和海洋环境。
其次,无人船的自主决策和路径规划技术需要进一步加强和完善,以实现更高效、智能的测绘工作。
此外,数据处理和分析的算法和软件也需要不断改进,以提高测绘数据的质量和效率。
在未来,随着无人船技术的不断发展和突破,这些问题将逐渐得到解决,无人船水下地形测绘将成为测绘领域的重要手段和工具。
无人船水下地形测绘在各个领域都有着广泛的应用前景。
水下地形测量水下地形测量,是指利用各种科学技术手段对水下地形特征进行测绘和分析的过程。
水下地形测量在海洋科学、水文学以及海洋工程等领域具有重要的应用价值。
本文将围绕水下地形测量的方法、工具、应用以及未来发展进行探讨。
一、水下地形测量的方法水下地形测量有多种方法,主要可以分为船载测深和潜水测量两种。
1.船载测深:船载测深是指通过在测量船上安装测深仪器,通过发射声波或电磁波束,测量声波或电磁波束在水下反射后返回的时间和强度来确定水下地形特征的一种方法。
常用的船载测深仪器有单梁测深仪、多梁测深仪等。
2.潜水测量:潜水测量是指通过潜水员携带相关测量设备,直接下潜到水下目标位置进行测量的方法。
潜水测量常用的设备包括潜水测量取样器、潜水相机等。
二、水下地形测量的工具水下地形测量的工具包括测深仪器、声纳系统、潜水取样器、测深航线规划软件等。
1.测深仪器:测深仪器是进行船载测深的关键设备。
常用的测深仪器有单梁测深仪和多梁测深仪。
单梁测深仪主要通过发射声波束实现测深,并能够得到水下地形的精确信息。
多梁测深仪则可以通过多个声波束的工作实现更精确的测量结果。
2.声纳系统:声纳系统是一种通过声波发射和接收来实现对水下地形测量的设备。
利用声纳系统可以快速获取水下地形特征,并且具有高分辨率和较远探测距离的特点。
3.潜水取样器:潜水取样器是一种用于潜水测量的设备,潜水员可以通过潜水取样器获取水下地形的物理样本,例如岩石、海底沉积物等,以便进行后续分析。
4.测深航线规划软件:测深航线规划软件是用于计划和设计测深船航线的软件工具。
通过输入航线的起点、终点和测深仪器的参数等信息,软件可以自动规划出最优的测深航线,提高测量效率和准确性。
三、水下地形测量的应用水下地形测量广泛应用于海洋科学、水文学以及海洋工程等领域。
1.海洋科学:水下地形测量用于研究海底地形、海岸线的演变、海底地形的起源和形成过程等方面。
通过水下地形测量可以了解海洋的地貌特征,为海洋地质学、海洋物理学等学科提供重要的数据支持。
测绘技术水下地形数据处理方法随着科技的发展和人类对海洋资源的不断探索,水下地形测绘的重要性日益凸显。
在水下地形测绘中,数据处理是不可或缺的一环。
本文将探讨几种常用的水下地形数据处理方法,涵盖了测量、数据处理和应用等方面。
1. 水下地形数据的测量水下地形数据的测量可以利用声纳、激光雷达等技术手段。
声纳技术是测量水下地形的主要手段之一。
通过发射声波并记录其回波时间,可以得出水下地形的形态和深度信息。
另外,激光雷达也可以用于水下地形测量,其优点在于高精度和高分辨率。
通过扫描水下地形,激光雷达可以快速获取大量数据。
2. 数据预处理在实际的水下地形测量中,由于各种环境因素的干扰,数据中常常包含了噪声和杂散信息。
因此,在进行数据处理之前,需要对原始数据进行预处理。
数据预处理的目的是消除噪声和杂散信息,增强有效信号。
预处理的方法有很多种,比如滤波、去噪等。
滤波是一种常用的方法,可以通过选择合适的滤波器和参数来抑制噪声,提取有效信息。
3. 数据处理方法在数据处理中,首先需要对数据进行配准和校正。
配准是将不同时间、不同位置或不同类型的数据对准,以便进行后续的处理。
校正是对测量误差进行修正,提高数据的精度和准确性。
水下地形数据的配准和校正可以利用各种算法和模型,比如地形匹配算法、误差拟合模型等。
4. 数据处理的应用水下地形数据处理的应用非常广泛。
首先,它可以用于海底地质的研究。
通过分析水下地形数据,可以了解海底地质的形成过程和地貌特征,为海洋资源的开发和利用提供科学依据。
其次,水下地形数据还可以应用于海洋环境的保护与管理。
通过监测和分析水下地形的变化,可以及时发现和预测海洋环境的变化,为海洋生态系统的保护提供参考。
此外,水下地形数据还可以应用于海洋工程的规划和设计,比如港口的建设、海底电缆的敷设等。
总结起来,水下地形数据的处理方法涉及了测量、数据预处理、配准和校正等多个环节。
通过合理的数据处理方法,可以提高水下地形数据的精度和准确性,为海洋资源的开发和利用提供了有效手段。
水下地形测量技术方案的探讨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。
本文主要通过对水下地形测量技术进行有效分析,来进一步对水下地形测量的技术方案进行深入探讨。
标签:水下地形测量;技术方案;探讨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。
1 水下地形测量技术分析1.1 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[1]。
1.2 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。
1.3 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。
水下地形测量技术分析论文•相关推荐水下地形测量技术分析论文摘要:由于城市防洪、河道整治、港口建设、海底探矿等工作的开展均要依据具体的水下地形测量数据进行,所以,提升水下地形测量的准确性和可操作性至关重要。
在此背景下,在具体分析现阶段应用较为广泛的多种水下地形测量技术的基础上,结合具体项目,对其实际应用过程进行了论述,以期为水下地形测量技术的应用提供参考。
关键词:水下地形测量技术;GPS;光学定位;测深杆水下地形测量即在对水下地质地貌进行测量的基础上,用图形和数据进行水下地形还原和描述的过程。
在过去较长的一段时间内,我国水下地形测量只能通过测深锤和测深杆实现,难以保证测量的精准性,无法结合测量数据绘制地形图、断面图,严重抑制了水下工程的开展,所以,在相关技术发展的过程中,对水下地形测量技术进行优化具有重要的现实意义。
1水下地形测量特点分析水下地形测量的结果既可以用水下地形图、断面图等图形形式展现,又可以利用存储器数字存储或表格的形式直接展示。
但需要注意的是,水下地形图与常规的海图并不完全一致,在水下地形图中需要利用水下等高线、高程等对水下地形的变化进行描述,而非等深线。
在水下地形测量进行的过程中,需要直接在水上完成,所以,测量的难度比陆地地形测量大得多。
在水下地形测量中,选用的测量方法要结合水体的流速、深度、水域的宽度等实际情况确定。
通常情况下,如果对水域宽度和流速相对较小的河流湖塘进行水下地形测量,应选用经纬仪、标尺、标杆等测量工具,利用极坐标法、断面法等对所获取的数据进行处理,完成定位过程;情况相反时,则需要利用断面角度交会法等进行相关参数的计算。
在实际选择测量方法的'过程中,也要考虑测量标准,比如测量任务对精度要求非常高,可选择微波测距交会定位系统或电磁波测距极坐标定位系统等;而在测量任务对精度要求较低的情况下,可直接通过无线电双曲线测定法等进行测量。
2常见的水下地形测量技术为了提升水下地形测量技术使用的灵活性和合理性,笔者针对现阶段较常见的几种水下地形测量技术展开了研究。
水下地形测量技术探讨摘要:目前,随着社会生产对水下地形测量的质量要求越来越高,水下地形测量作业中有一些问题值得我们学习与探讨。
本文介绍了水下地形测量的特点,探讨了现代水下地形测量技术。
关键词:水下地形特点测量技术所谓水下地形测量, 就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。
由于水上无任何参照物, 在水域较大时, 船只只有在导航仪器的指导下, 才能利用测量仪器来获得均匀布满测区的测点。
水深测量主要靠回声测深仪进行,利用水声换能器垂直向下发射声波并接收水底回波, 根据回波时间和声速来确定被测点的水深, 通过水深的变化就可以了解水下地形的情况。
一、水下地形测量的特点1、按断面法采集水下地形测点由于水下地形的不可见性,施测时其地形点没有选择取舍的余地,且在流动的水中还容易产生重测或漏测的情况,因此,按比例尺的要求水下地形点只能沿着于岸上预选好的断面方向均匀布设。
如果水面流速过大,无法沿断面布设时可采用散点法。
水下地形点的断面间隔,一般为图上1~1.5cm。
2、水下地形点的平面位置测定方法与常规测量方法有所不同生产中常用的方法:(1)断面索定位法:在测绘1:500 比例尺水下地形图时,由于水面窄、测深浅、测深点的密度大,测量精度要求高,如采用其他方法很难满足要求,故多采用断面索定位法。
(2)交会法:可分为前方交会法和后方交会法。
(3)极坐标法:为经纬仪配合平板仪的极坐标法,适用于水面不宽、流速很小、无风浪的水域上。
(4)无线电定位法:适用于水域宽广的湖泊、河口、港湾和海洋上进行的测深定位。
此方法是根据电磁波测距原理进行的。
精度高、操作方便、不受通视和气候条件的影响。
(5)GPS 定位:我们将在下面重点讨论GPS 定位方法。
3、水下地形点的高程是间接求得的陆域地形特征点的高程可直接测定,而水下地形点的高程是由水面高程减去相应的水深间接求取的,H=W-d其中H—图上高程;W—相应水位;d—水深。
这样,水下地形点高程测量由水位测量和水深测量两部分组成。
4、水下地形测量的同步性在进行水下地形测量时,地形点的平面位置和高程(水位和水深)的测定是分别进行的,此时应特别注意平面位置、水位、水深在时间上的同步性,以保证水下地形测量的精度。
由上述可知,水下地形测量的主要内容是:测定水下地形点的平面位置,并同时进行水深测量,以及在水深测量期间的水位观测。
水下地形点测定的精度,取决于定位、测深、水位观测的质量以及三者的同步性。
二、现代水下地形测量技术1、卫星定位技术前苏联从20 世纪80 年代开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS ( Global Or-biting Navigation Satellite System) ,是由24 颗卫星组成,现由俄罗斯空间局管理。
美国和俄罗斯的卫星定位系统分为军用码和民用码两种信号。
民用用户只能接收精度较低的民用信号。
民用信号的定位精度为10 m。
美国出于国家自身利益的考虑, 在敏感时期会对GPS 信号实施加密、人为降低定位精度, 如在科索沃战争和阿富汗战争期间, 欧洲军队使用的GPS 技术在实施上都受到了限制。
为摆脱对美国GPS 系统的依赖, 2002 年3 月24 日, 欧盟首脑会议冲破美国政府的干扰, 批准了建设Galileo ( 伽利略) 卫星导航定位系统的实施计划。
该系统计划于2008 年完成。
我国也参与了Galileo 计划的实施。
2000 年10 月31 日, 我国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗一号”成功发射。
2007 年2月3 日发射了第4 颗卫星。
北斗卫星导航系统空间段由5 颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星组成, 提供开放服务和授权服务两种服务方式:开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务, 定位精度为10 m, 授时精度为50 ns, 测速精度0.2 m/s 每秒; 授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
以上介绍的卫星定位系统单点定位的精度都为10 m 左右, 不能满足需要较高定位精度的用户的要求。
为提高用户端的定位精度, 可使用差分定位(Differential Global Positioning System) 技术。
DGPS测量至少需要2 台GPS 信号接收机, 分别安设在运动载体( 移动站) 和 1 个已知坐标的地面点( 基准站) 上。
2 台接收机对相同的卫星进行同步观测, 基准站上的接收机根据已知的坐标计算出改正数, 再将改正数发送到移动站, 移动站根据接收到的改正数解算三维坐标。
按照基准站发给移动站的数据类型不同, 可分为位置DGPS 测量、伪距DGPS 测量、载波相位DGPS 测量3 种类型。
1995—2000 年, 中国海事局组织建立了覆盖我国沿海海域、由20 个航海无线电信指向标构成的RBN ( Radio Beacons) - DGPS。
该系统的基准站测定各颗在视卫星的伪距差分改正数, 并通过播发台以最小频移键控调制到无线电信标载波频率上, 发给GPS 用户。
用户接收GPS 信号和差分信号便可实现DGPS 测量。
测量精度随着移动台与基准台之间的距离增加而降低。
在100 km 范围内, 定位精度优于3 m 的置信度为91%, 在300 km 范围内,定位精度优于5 m 的置信度为97%。
目前, RBNDGPS测量定位方式在我国海洋测绘中被广泛采用。
2、水声定位水声定位技术是近30 年来发展起来的一种海洋测量定位手段。
其原理是在某一局部海域海底设置若干个水下声标, 首先利用一定的方法测定这些水下声标的相对位置, 然后在测量确定船只相对陆上大地测量控制网位置的同时, 确定船只相对水下声标的位置, 依这样同步测量的处理结果, 就可以确定水下声标控制点在陆地统一坐标系统的坐标。
实施测量定位时, 水下声标接收到测量设备载体( 可以是测量船或水下机器人) 发出的声波信号后发出应答信号( 也可以由水下声标主动发射信号) 。
通过测定声波在海水中的传播时间和相位变化, 就可以计算出声标到载体的距离或距离差, 从而解算出载体的位置。
水声定位系统的工作方式主要有长基线定位系统和超短基线定位系统。
长基线定位系统原理通过安装在船底的一个换能器向布设在水下、相距较远的 3 个以上水下声标发射询问信号并接收水下声标的应答信号, 测距仪根据声速和声信号的传播时间计算出换能器至各声标的距离从而确定船位坐标。
长基线定位系统的定位精度为5~20 m; 短基线定位系统是在船底安装由3 个水听器组成的正交水听器阵和1 个换能器, 在海底布设1 个水下声标。
通过测定声标发出的声脉冲到不同水听器之间的时差或相位差计算测量船的位置; 超短基线定位系统的工作原理与短基线相同, 只是 3 个正交水听器之间的距离很短, 小于半个波长, 只有几厘米。
3、单波束水深测量数字化、自动化我国于20 世纪90 年代初开始广泛采用数字化测深仪进行水深测量, 这就使得水深测量的数字化、自动化成为可能。
单波束水深测量自动化系统包括数字化测深仪、定位设备( 通常为GPS) 、数据采集和处理设备、数据采集和处理软件。
在有较高精度要求的测量中, 还使用了运动传感器实时测量船舶姿态并通过软件对测得的数据进行姿态改正。
在自动化测量系统中, 测深仪测得的水深数据和GPS 测得的定位数据通过RS232 接口传输到计算机, 计算机通过数据采集软件将收到的数据以一定的格式形成电子文件存储到计算机硬盘。
外业测量结束后利用数据处理软件剔除假水深、加入仪器改正数和潮位改正, 形成水深数字文件, 再由软件的绘图模块驱动绘图机自动成图。
4、侧扫声纳侧扫声纳应用于海底地貌探测是在20 世纪50年代由英国海洋地质学家提出的, 60 年代后, 英、美、法等国陆续开发出侧扫声纳的实用产品。
80年代以后, 计算机技术广泛应用于侧扫声纳, 90年代, 出现了数字化的侧扫声纳, 使这一技术得到了进一步的发展。
侧扫声纳可以显示微地貌形态和分布, 可以得到连续的具有一定宽度的二维海底图象。
侧扫声纳由拖鱼式换能器、拖曳电缆和显示控制平台组成。
侧扫声纳的换能器线阵向拖鱼两侧发出扇形声波波束, 可以使声波照射拖鱼两侧各一条狭窄的海底( 照射到海底的宽度与水深成正比) , 海底各点的回波以不同的时间差返回换能器, 换能器将声信号转换为不同强度的电脉冲信号, 各脉冲信号的幅度高低包含了对应海底的起伏和海底底质的信息。
依靠测量船向前的移动完成两侧带状海底的扫描, 通过显示器可得到二维海底的伪彩色或黑白声图, 可以显示出海水中和海底的物体轮廓和海底的地貌。
传统的侧扫声纳只能形成二维的声图, 而得不到水深数据, 为了提高测量效率, 开发出了三维侧扫声纳, 其工作原理是在每侧至少使用两条接收换能器阵元, 通过测量信号到达两阵元间的相位差, 得到侧向水深数据。
5、机载激光测量机载激光测深技术是在20 世纪70 年代初由澳大利亚国防科学技术机构提出来的, 经过数十年的研制、试验, 机载激光测深技术已进入实用阶段。
由于它的灵活机动性、高效率以及管理和使用上的方便性, 这一技术被认为是当今快速完成浅水测深最具发展潜力的手段之一。
机载激光测深技术是以飞机作为测量平台, 向海面发射激光波束, 激光穿透海水到达海底后返回机上接收装置, 通过测量飞机的空间位置、姿态、激光波束的旅行时间可得到海底水深。
激光测深系统一般由测深系统、导航系统、数据处理分析系统、控制监视系统、地面处理系统5 部分组成。
测深系统使用红、绿两组激光束,红光脉冲被海面反射, 绿光则穿透到海水中, 到达海底后被发射回来, 根据两束激光被接收的时间差可以得到水深; 导航系统采用GPS 定位设备;数据处理分析系统用来记录位置数据、载体姿态数据和水深数据并进行处理; 控制监视系统用于对设备进行实时控制和监视; 地面数据处理系统用来对采集的数据进行滤波、各种改正计算, 得到正确水深。
机载激光技术的测深能力受水体浑浊度的影响较大, 在理想条件下穿透深度可达30~100 m。
测深精度0.3~1 m。
目前世界上机载激光技术比较发达的国家有澳大利亚、美国、加拿大和瑞典。
我国也于2001 年在上海研制成功了机载海洋测深系统, 主要技术指标如下: 激光器重复频率200Hz, 测量航高500m, 飞行速度 6 070m/s, 测深点格网密度10m×10m, 测线带宽240m, 测深能力2~50m, 测深精度0.3m。
参考文献:[1] 刘忠强,杨清臣.GPS RTK配合测深仪在水下地形测量中的应用[J]. 吉林水利. 2010(11)[2] 沈诚学.GPS RTK技术在水下地形测量中的应用[J]. 甘肃水利水电技术. 2008(05)[3] 高斌,吴向阳,刘娟.GPS在水下地形测量工程中的应用[J]. 测绘科学. 2009(S2)。