实验六 水下地形测量江河湖海水面以下常呈现复杂的地形。
为了研究河床、海岸的演变，确定河道整治方案，修建闸坝等水工建筑物，要有水下地形资料。
水下地形用等高线表示，除施测方法与陆地上有差异外，施测原理基本相同。
水下地形测量是利用船艇在水面上探测河道地形的一种方法，包括水位观测、测深和定位等内容。
水下地形测量与陆地地形测量一样，首先确定点的平面位置（称定位），再确定点的高程。
定位测量可采用经纬仪，六分仪进行；高程即测深可用回声测深仪，超声波测深仪，测深杆，测深锤等进行。
一、施测步骤1、首先在岸上布设平面控制点，即六分仪标杆所立之点（此项工作事先由老师安排作准备），见图所示；2、测深点布设，本次采用断面法，断面间距和测点之间的距离均为10--15米，每个小组要完成7--8个断面的测量任务；图6-15 水下地形测量示意图3、用六分仪后方交会法测定测点平面位置：A、在岸上首先确定好六分仪标杆，如图所示的A、B、C、D标杆，另外岸上须立起两根断面标杆，以供测船瞄准断面线用；B、测船沿端面线行驶，每隔一定距离，船上两名观测员各持一架六分仪，在同一位置分别测出角和角（如图所示），负责测深者也同时测出该点的水深，记录者根据点次依次记下观测角和测点水深，照此办法测完每个断面为止；C、要求各测点对两个六分仪标杆之间的夹角和大于20、小于130，以便测点位置交会准确；D、需要注意的是，角和角一定是六分仪标杆之间的夹角，这样才能在图纸上定出测点的位置；4、水深及水位测量：水深用测深锤测量；水位按假定水位，这里假定水位为30米；测点高程=水位-水深5、业内及成果整理：A 、整理测量记录，算出测点高程；B、利用三臂分度规将各测点高程展绘在图纸上；C、勾绘等高线，绘出水下地形图。
图6-16 某河段水下地形图二、要求用手持式激光测距仪进行定位，用便携式超声波测深仪量测水深，然后用三臂分度规将所测的点的平面位置绘在图纸上，并标上相应点的高程，据此勾绘出等高线，即水下地形图。
河道地形测绘服务方案一、项目背景河道地形测绘是指通过使用相关的测绘技术和设备，对河道的地形进行精确测量和绘制。
河道地形测绘的目的是为了获取关于河道形态、地貌特征、水深变化等方面的准确数据，为水利工程规划、环境保护、水资源管理等提供有力的支持。
本文档将详细介绍河道地形测绘的服务方案。
二、测绘方法2.1 遥感影像获取使用遥感技术获取河道地形数据是一种高效且成本较低的方法。
通过卫星遥感影像或航空摄影图像，可以获取到大范围的河道地形图像。
采用遥感影像获取的优势在于可以全面记录河道的地貌特征、附属水域和植被等信息。
2.2 导航测量利用全球定位系统（GPS）技术和惯性导航技术，对河道地形进行高精度的导航测量。
导航测量可以实时获取船只或设备的位置、速度和方向等信息，结合地形特征，可以在地理坐标系中对河道地形进行精确测量。
2.3 船载测量设备通过在船只上安装测量设备，可以对河道地形进行精确测量。
常用的船载测量设备包括多波束声纳、激光测距仪、浮标测量系统等。
这些设备可以测量河道的水深、地形高程和底质类型等信息。
2.4 潜望镜观察对于浅水区或特定区域，使用潜望镜可以观察到水下的地形特征，如河床状况、水生物生长状态等。
通过潜望镜观察的数据可以辅助其他测量方法的结果，提高测绘数据的精确度。
三、数据处理与分析3.1 数据预处理对采集到的原始数据进行预处理，包括数据清洗、纠偏、校正等操作。
通过去除噪声和不良数据，使得测绘数据更加准确可靠。
3.2 地形模型生成利用测量数据，通过地理信息系统（GIS）软件或三维建模软件，生成河道地形模型。
地形模型可以直观地展示河道的地貌特征，帮助用户更好地理解和分析河道地形。
3.3 水动力学分析基于地形模型和水流模拟算法，进行水动力学分析。
通过模拟河道水流的流速、流量和水位等参数，对河道的水力特性进行分析和评估。
这对于水利工程设计和防洪规划等方面具有重要意义。
3.4 地形变化监测通过定期测量和对比分析河道地形数据，可以监测河道地形的变化情况。
浅析水下工程测量技术 摘要：随着时代的飞速发展，水下测量技术从传统的测绘技术发展到数字化测绘时代。摘要结合水利工程测量的生产实践，总结水下测量的经验，简要介绍现代水下测量的方法，以指导水利工程测量的生产实践。 关键词：水下测量；GPS；测深仪
一、概述 水下地形作为测绘科学技术的重要组成部分，是航道测量、河湖测量的主要内容。GFS定位技术、声学测量技术和计算机技术的发展,水下地形测绘技术从传统的光学定位、单波束测深,手工数据处理和映射,结果一个时代的GPS定位,使用各种测深方法,数据处理和绘图自动化,各种各样的新时代。多年来，笔者参考相关规定，结合自己的工作实践，积累了一定的水下测量经验。 二、传统测量方法水下地形测量最基本的工作是定位和测深 定位工作是水下地形测量的基础。无论是测量地球的某一几何量还是物理量，都必须把这些量固定在某一种坐标系统相应的格网中，否则是毫无意义的。传统水下地形测量的载体为测量船。根据测量船离陆地的远近和定位精度的要求可采用不同的定位方法。 2.1 经纬仪相交法两经纬仪同时开始测量深度，用手测量的方法将测深锤或测杆放下。定位方法可用于前交会、后交会、侧交会和极距法。水下地形测量的原理和计算方法与陆地测量方法基本一致。在工作过程中，要求站、船、深紧密配合，通过对讲机相互沟通，共同完成测量任务。由于移动载体的定位，定位精度没有地面测量精度高，读数也容易出现误差。该方法适用于不需要测距仪或全站仪的任务，适用于低流速和基面变化。 2.2 横断面法首先，在两岸布置大体相互平行的测深断面，其两端点按图根点精度施测。测深时，在断面的一端安放经纬仪、测距仪或全站仪。仪器前视另一端点，时刻注视并指挥测船方向；测距仪或全站仪跟踪测距，根据比例尺不同，当点距差不多时，测站命令测船停船、测深，同时测出距离或坐标，各项记录后，进行下一个地形点。如此反复完成测深任务。该方法适用于水面较窄的水域，遇到地形变化时，先试着测深后定位，能够比较准确地测出地形变化的特征点。 2.3 散点法水域面积较小、较窄的测区，或水陆交接处，宜采用该方法来完成测量任务。施测时，如果水较浅，可以采用直接立镜，如果水较深时，可以借用测船在船上立镜，确定其位置，同时量出立尺点到水底的距离，即可得出其高程。 2.4 简易断面索法本方法适用于水面宽小于50m，且无水草的小水域。施测时，首先确定两个端点的位置和高程（在横断面测量或地形测量中，分别测到两个水边并做一标记志），然后两人各立一端，拉紧断面索，由一岸开始，一人放，一人收而移动绳索。测点时，两人应适当松索，让测深锤自然下降，估计到底时（此时竖直的测深绳刚好不弯曲），根据测深绳上的标志读取水深，距离根据岸上测绳的移动读取。人工河道比较规则，可根据实际情况选择部分断面测量，以便“摸”出水底变化情况，找出特征点位置，其他断面测量时可以参考它，达到准确、省时的目的。若水面较宽时，拉着绳索在水中极难行走，可以采用如下的施测办法：首先预留两个端点同前，然后两人分别立于两端并拉紧百米绳，施测时，由测船或其他代用品沿着断面绳进行测深，距离可以从百米绳上直接读取，水深用测船或其他代用品测量。 2.5 冰上测量由于时间紧或其他原因，在我国北部地区入冬后可以进行冰上测量。测量时，在冰上凿一小孔，测出其位置和冰面高程，然后量出冰面至水底距离即可确定水底高程。另外，也可直接立尺于水底。同样，其定位方法有散点法和断面法：对于河道而言，应首先横向探出坡脚、河底及深泓点位置，以下断面和散点可以参考之，使立点准确并能很好地反映水下地形。有经验时，可以根据不同颜色判断水深，然后立尺、量深。该方法工作量大，但定位准确，测深精度高。工作中应注意人身、仪器安全。 2.6 回声测深仪测深回声测深仪是一种应用回声测距原理测量水深的仪器。其工作原理为：换能器从水面发射声波，声波传到水底界面被反射，再回到换能器被接收。测定声波从发射，经水底反射，到被接收所需时间T就可确定水深，即H= CT/2（其中H为水深，C为声波在水中的传播速度）。我们最初使用的是SDH - 13A型测深仪，该设备有精度校正装置，使各挡发射时间得以精确控制，因此测深精度高。为便于良好工作，在机动橡皮舟的船底上铺有面板，在船上固定有工作架，工作中将测深仪安放在工作架上。施测前，应作好断面控制和仪器调试等工作。断面控制：断面布设为相互平行，个别地方布置成扇形，其两端应按测站精度施测；仪器调试：主要包括如下内容：（1）调声波微调R，使零线和校准线距离“XI”量程时为15cm，“X2”量程时为7.5cm；（2）按下定标键后应出现一条垂直于迹线的直线，否则更换打印针或皮带及调紧固螺拴等；（3）有时很难将零线调到0处，可以将其调到0.5cm或1.0cm位置。施测时，在断面一端安放全站仪，当船离开水边适当距离，方向准确速度均匀后，跟踪定位，记录的同时让司仪员按下“定标”键，以后测站指挥测船匀速直线前进，当快到对岸时，双方进行联系，再跟踪定位，记录时通知司仪员按下“定标”键，这样一个断面就结束了。当距离较远无法跟踪时，可以在按定标时仍下浮漂（其下悬有适当重锤），然后调头停船定位。通过施测，我们发现娴熟的驾驶技术和密切的配合是确保精度的关键。内业工作中，通过实测距离和记录纸上断面长度换算比例尺，取迹线变化处并满足规定间距处量取各点距离进行换算，最终确定其平面位置，高程由水面高程减去水深即可。 三、现代测量方法 3.1 测深仪配合GPS进行水下测量 随着时代的飞速发展，测绘技术不断更新，GPS RTK已广泛应用到工程测量中，测深仪出现了模拟数字信号和数字测深仪。测深仪能与GPS RTK配合使用，可与GPS全球定位系统及计算机直接进行通讯，很好地完成了一般的水下测量任务。水下测量时在船上安置GPS接收机和天线，再配合测深仪和笔记本电脑联合使用。GPS接收机测得的坐标和测深仪测得的水深以及断面线方向实时显示在计算机屏幕上，驾驶员按计算机显示的断面线方向行驶，测量员将计算机设为每30 m或其他固定间距自动记录坐标和水深。同时测量当天水面高程，内业处理时由水面高程减去水深，即得断面点的水底髙程。由于回声测深仪是通过声纳反射从而测得水深，因此当遇到水草或其他物质时，容易产生偏差，在水草稠密且面积较大时，单频回声测深仪无法正常测量，需改用双频回声测深仪或其他测深工具测量。随着近几年来水下地形测量技术的发展，单波束回声仪已不能完全满足需求，进而开发了多波束测深仪，国外发达国家早已经开始使用多波束测量技术。多波束水下测量系统以其全覆盖、无遗漏的测量方式，在效率、精度、分辨率及水下地形成图质量上有了大幅度提高，整个系统从外业到内业全过程真正实现了自动化、智能化和数字化，彻底改变了传统的水下测量手段，具有广阔的应用前景。该系统适应于内河、水库、湖泊及海洋等水域水下地形测量，水下目标搜寻及监视，特别适合江岸险工险段水下监测等。 3.2 水下摄影测量除以上水下测量方法外，也可采用水下摄影测量对水底目标或局部地形进行测敏，以确定水下摄影目标的形状、大小、位置和性质，或局部地形的起伏状态。
一、水位改正在进行水深测量时，测深仪测得的深度是由瞬时水面起算的，由于水面受水位或潮位的影响不断变化，同一地点在不同水位时测得的水深是不一致的。
因此，必须对测得的水深做水位改正，将测量水深值改正到从规定的深度基准面起算的深度。
测深与高程系统的联系，一般通过水位观测实现。
应在水深测量的同时进行水位观测。
在水位观测中，可根据测区的特点和测量目的选择深度基准面。
一、水位改正水位改正——将测量水深值改正到从规定的深度基准面起算的深度。
深度基准面——水下地面点竖向位臵的描述可使用与陆地同样的高程系统，由此得到水下地形图。
但有时需用水深描述水下地面点竖向位臵，则得到用等深线表示的水深图或海图。
水深计算的起算面称为深度基准面。
水位——指水面相对于某一高程基准面的高程。
水位观测——为确定水位而进行的测量。
水深、高程、深度基准面之间的关系：若水下某地面点的高程为HA ，深度基准面位臵的高程为H，则该点处的水深值SA 为：SA＝H-HA一、水位改正当内河非感潮河段用于船舶航行、航道维护和航道开发时，深度基准面采用航行基准面。
潮汐长波进入河口后，等到潮波上溯到某一地点，潮流流速正好和河水下泄速度相抵消，潮水停止倒灌，此处称谓潮流界。
在潮流界以上，潮波仍继续上溯，这是由于河水受壅积的结果，但潮波的波高急剧减低，至潮差等于零处为止，称为潮区界。
河口至潮区界的河段即为感潮河段。
一、水位改正海图所载水深的起算面，又称海图基准面，通常取在当地多年平均海面下深度为L 的位臵。
求算海图基准面的原则是：既要保证舰船航行安全，又要考虑航道利用率。
由于各国求L 值的方法有所不同，因此采用的深度基准面也不相同。
我国在1956年以后采用理论深度基准面。
平均海面深度基准面图载水深值L一、水位改正理论深度基准面是理论上可能出现的最低潮面，位于平均海水面以下高度为L的平面处。
它是根据８个主要分潮组合可能出现的最低水位，可以根据一定的公式计算求得。
