水下地形测量技术设计书

Development and Innovation | 发展与创新 |·229·2020年第23期水下地形测量技术分析刘士付（山东正元航空遥感技术有限公司，山东 济南 250101）摘 要：无论是海洋还是内陆河湖的航道港口建设、水利工程、水域管理等，都需要进行水下地形的测量，由于水底的不可见性、不易直接接触的特性，水下测量与陆地地形测量的方法有很大的不同。

对此，文章结合生产实际，探讨了常见的水下地形测量方法，为开展相关的水下测量项目提供有益的参考。

关键词：水下地形图；测量技术；定位方法中图分类号：TV221.1；P217 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）23-0229-02作者简介：刘士付，男，本科，工程师，研究方向为测绘工程技术。

地球大部分区域被海洋覆盖，海洋开发前景广阔，比如越来越多的海洋工程建设和航运的需要，以及内陆河流、湖泊、水库等的开发利用及治理管护，对于水下地形的探测需求将会更多。

随着卫星导航定位、声学探测、数据通信、计算机数据处理与可视化、图像学和图形学以及现代测量数据处理理论和方法等相关领域的发展，水下地形地貌信息获取技术正在向高精度、高分辨率、自主集成、综合化和标准化方向发展。

文章结合生产实际，对几种常见的水下地形测量方法进行探讨。

1 水下地形测量基本原理无论是海洋还是内陆河湖的水下地形，相对于陆地地形地貌都是偏简单的，基本没有什么建筑物和植被，因此水下地形的测绘主要工作就是定位和水下高程的测绘，个别要求探测水底土质或淤泥厚度。

由于有水体的阻隔，水下测量要素虽然不多，但是测绘难度不小。

在定位方面，基本上多数是通过GNSS 卫星进行定位，部分通过传统的光学测量定位实现。

测绘水下高程时，由于水面高程是易于测量的，多数通过测量水深实现水下高程的解算。

2 水下地形测量定位方法2.1 传统光学定位方法在短距离内或者GNSS 卫星信号不好的区域，可以采用传统光学定位方法进行测量，主要仪器有测距仪、经纬仪、全站仪等，定位方法有前方交会法、后方交会法、极距法。

水下地形测量技术方案的探讨摘要：随着时代的发展和整体技术的提高。

在开展水下地形测量工作时，要测定水域下点的平面位置和高程，以此为条件构建DEM模型。

水下地形测量工作所获得的成果在水利工程建设和河道冲淤分析中都能发挥关键作用，水下地形测量工作要获取平面位置，也要采集水深。

此时需要用到多波束测量系统和单波束测量系统，该类仪器的测量精度受到换能器吃水量的影响，此外还会受到水下声速改正工作的影响。

关键词：水下地形；测量技术方案引言随着空间技术的快速发展，水下测量技术也发生了根本性变化。

在水下地形测量过程中，每个水域的实际情况都各有不同，例如在沟壑、池塘分布较密集区域的水下地形测量，如果继续采用传统测量方法会导致精度、效率达不到理想的要求，这就需要我们测绘人员结合水域的实际情况选取适合的测量方法，以提高施测精度和效率。

近几年，基于COＲS网的GNSSＲTK技术迅速的发展及无人船的普及，促进了水下地形数字化测绘技术的革新。

1水下地形测量中的GPS误差分析①差分GPS定位误差。

为了使移动台动态的定位准确，首先需确保基准站与移动GPS接收机之间的误差关系，其次要通过差分技术将公共误差降低，从而实现定位的精准性。

而将差分GPS技术应用到30km内，可消除卫星轨道与大气层间的延迟性，不过当卫星轨道与大气层之间的距离越来越大时，两者之间存在的误差将会越来越大。

同时也说明了差分GPS定位技术只有在一定范围内，才能使移动台的定位达到一定的精确性。

②深度基准面确定误差。

深度基准面对于水面通行的船只具有重要意义，在一定程度上能保证船只的顺利通行，为船只出行提供便利。

而水面深度的计算与水面船舶航行的相关要求大致符合，从而使水面深度能在较短时间内计算出来。

现阶段我国针对此方面的研究着重点为深度上的基准面。

运用深度基准面技术时，由于我国的地域面积大、地质复杂、水文因素多样且进行实时观测时会受到多种因素的干扰，从而使观测数据不达标。

如何进行水下地形测量与地图制作水下地形测量和地图制作是一个非常重要的领域，它不仅在海洋科学和环境保护方面具有重要意义，同时也在海洋资源勘探、海上交通规划以及海洋工程施工等方面扮演着不可或缺的角色。

本文将探讨如何进行水下地形测量与地图制作的相关技术和方法。

一、水下地形测量技术简介水下地形测量是指利用各种测量设备对水下地貌特征进行详细测量和记录的过程。

常用的水下地形测量技术包括声纳测深仪、多波束测深、浮标测高仪和激光扫描测深等。

1. 声纳测深仪：声纳测深仪通过发送声波信号并接收其回波，利用声速和时间差来计算出水下地形的深度。

它广泛应用于海洋科考、水下考古和海洋资源调查等领域。

2. 多波束测深：多波束测深是一种通过同时发射多个声波束进行测量的技术，可以提高测量精度和效率。

通过分析多个回波的特征，可以获取更为精确的水下地形信息。

3. 浮标测高仪：浮标测高仪是一种通过记录海面到测高仪浮标位置的距离来计算水下地形高度的方法。

它适用于近海和河流等较浅的水域，能够提供详细的地形高程信息。

4. 激光扫描测深：激光扫描测深利用激光束穿透水体并被水下对象反射回来进行测量，可以获取高精度的水下地形数据。

它在水下地形测量和海底地貌研究中具有重要应用价值。

二、水下地图制作方法探讨水下地图制作是基于水下地形测量数据的基础上，利用地图制作软件对水下地貌进行细致的描绘和展示的过程。

在水下地图制作中，需要考虑数据处理、地图样式设计和精度验证等环节。

1. 数据处理：水下地形测量数据通常为海底地形数据和水下物体数据。

在进行水下地图制作前，需要对这些数据进行处理和清洗，包括数据校正、滤波处理和异常值剔除等。

这样可以提高地图的准确性和可读性。

2. 地图样式设计：水下地图的样式设计需要考虑可视化效果和信息传递的需要。

可以通过不同颜色和线条的运用来表示不同的地貌特征，同时添加图例和比例尺等元素，使地图更具有可读性和美观性。

3. 精度验证：在完成水下地图制作后，需要进行精度验证以确保地图的准确性和可靠性。

人工水下测绘方案1. 简介人工水下测绘是一种利用人工手段进行水下环境测量和绘图的技术。

通过使用测量仪器和设备，结合测量方法和算法，可以获取水下地形、物体及水下设施等方面的数据，为水下工程、海洋科学研究和资源勘测提供重要的支持。

本文将介绍一种常用的人工水下测绘方案。

2. 设备和工具以下是人工水下测绘常用的设备和工具：•声呐系统：声呐是水下测量的核心设备，通过发射和接收声波信号来测量水下地形和物体的信息。

常见的声呐系统有多波束声呐和侧扫声呐。

•GPS定位系统：GPS定位系统用于获取测量仪器在水下的位置信息，以便对测量数据进行准确的定位和处理。

•潜水器：潜水器（ROV）是一种远程操作的水下机器人，可携带测量设备进行水下勘测。

•计算机和软件：计算机和相关软件用于数据处理、绘图和生成测绘报告。

3. 测绘步骤人工水下测绘一般包括以下步骤：3.1 网格划分首先，需要将测绘区域划分为一定大小的网格。

网格的大小根据测绘精度和测绘任务来确定。

3.2 声呐测量通过声呐系统获取水下地形和物体的数据。

多波束声呐可以提供更高精度的测量结果，而侧扫声呐可以提供更广范围的覆盖面积。

3.3 GPS定位通过GPS定位系统获取测量仪器在水下的位置信息。

这个步骤是为了将测量数据准确地定位在地理坐标系中。

3.4 数据处理通过计算机和相应的软件，对测量数据进行处理和分析。

这包括数据筛选、数据修正和数据配准等操作。

3.5 数据可视化将经过处理的数据进行可视化展示。

可以生成地形图、等深线图和物体分布图等，以便更直观地了解测绘结果。

3.6 生成测绘报告根据测绘结果和需要，生成详细的测绘报告。

报告中应包括测绘目的、方法、数据分析和结论等内容。

4. 应用场景人工水下测绘在以下领域有着广泛的应用：•海洋科学研究：用于海底地貌调查、海洋生物分类和海洋生态研究。

•水下文物调查：用于水下考古和文化遗产保护，帮助发现和保护水下文物。

•海洋工程建设：用于海底管道、电缆敷设和港口建设等工程项目。

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。

如何使用测绘技术进行水下地形测量和导航水下地形测量和导航是测绘技术的重要应用领域，它在海洋科学、海洋资源开发利用、海底工程建设等方面起着关键性的作用。

本文将探讨如何使用测绘技术进行水下地形测量和导航，以及相关的技术方法和工具。

一、水下地形测量的重要性水下地形测量对于海洋科学研究和海洋资源开发利用具有重要意义。

通过对水下地形的测量，可以获取海底地形信息、水深数据等重要数据，为海洋的资源调查、海底工程建设、潜水运动等提供基础数据支持。

二、水下地形测量的主要方法1.声纳测量技术声纳测量技术是最常用的水下地形测量方法之一。

它通过发送声波脉冲并记录其回波时间以及回波信号的幅度，来测量水深和水下地形。

声纳测量技术具有测量范围广、精度高的优点，被广泛应用于海洋科学研究和海洋勘测工作中。

2.激光测量技术激光测量技术是一种快速准确的水下地形测量方法。

它利用激光束照射水下目标，并通过接收激光回波来测量水下地形。

激光测量技术具有高精度、高分辨率的特点，可以获取精细的水下地形数据。

3.卫星遥感技术卫星遥感技术是一种远程感知技术，可以获取大范围的水下地形数据。

利用卫星传感器获取的水下地形数据可以通过电子地图等方式进行展示和分析。

卫星遥感技术对于大规模的水下地形测量具有重要作用。

三、水下导航的重要性水下导航是指在水下环境中进行位置和方向的确定，它是水下工作和潜水运动中的关键技术。

水下导航的准确性和精度直接影响到水下作业的安全和效率。

四、水下导航的主要方法1.水下声波导航水下声波导航是一种常用的水下导航技术。

它利用声纳系统发送声波信号，并通过接收回波信号来测量目标的方向和距离。

水下声波导航技术具有精度高、适用于长距离导航的特点。

2.水下磁导航水下磁导航是利用地球磁场在水下环境中进行导航的技术。

通过测量目标周围的磁场强度和方向，可以确定目标的位置和方向。

水下磁导航技术适用于长距离导航和无线电导航无法覆盖的区域。

3.水下无线电导航水下无线电导航是利用无线电信号进行水下导航的技术。

水下地形测量内容水下地形测量内容什么是水下地形测量？•水下地形测量是指对水下地表特征进行详细观测和测量的科学和技术方法。

•它通过获取水下地形信息，包括水深、地形等数据，以帮助人们更好地了解水下环境并进行相关应用。

水下地形测量的重要性•水下地形测量对于海洋研究、水下工程、资源勘探等领域具有重要意义。

•它可以帮助人们了解海洋生态系统、水文气象变化等科学问题，为环境保护和海洋科学研究提供数据支持。

•同时，水下地形测量还广泛应用于水下工程的规划、设计和施工过程中，确保工程的顺利进行。

水下地形测量的方法和工具•水下地形测量可以使用多种方法和工具进行，具体选择取决于测量目的和环境条件。

•声学测量是最常用的水下地形测量方法之一，利用声波在水中传播的特点进行测量。

•声纳、多波束声纳和测深仪是常见的水下地形测量工具，可以提供高精度和高分辨率的地形数据。

水下地形测量的应用领域•水下地形测量在海洋科学研究领域具有广泛的应用。

•它可以帮助科学家了解海底地质、地形、生物多样性等信息，推动海洋生态系统保护和海洋资源研究。

•水下地形测量还在海洋工程领域得到广泛应用，包括海底管道铺设、海底电缆布设、海洋油气勘探等。

水下地形测量的发展趋势•随着科技的进步，水下地形测量技术正不断发展和创新。

•近年来，激光测距、卫星遥感等新技术的应用逐渐增多，为水下地形测量提供了更多的选择和可能性。

•同时，数据处理和分析技术的进步也使得水下地形测量结果的精度和可视化效果有了显著提升。

以上是关于水下地形测量内容的简要阐述，水下地形测量作为一门重要的科学和技术领域，将继续为人类深入探索水下世界提供强大的支持和帮助。

水下地形测量的挑战和解决方案•水下地形测量与陆地地形测量不同，存在一些独特的挑战，如水下环境复杂、水流影响、遮挡效应等。

•为应对这些挑战，科研人员提出了一些解决方案，如优化测量设备和方法、改进数据处理算法等。

•同时，加强水下地形测量技术的研发和应用，也需要政府、学术机构和企业的共同努力。

水下地形测量培训课件水下地形测量培训课件水下地形测量是一项具有重要意义的技术，它在海洋工程、河流水利、水下考古等领域具有广泛应用。

为了提高水下地形测量的准确性和效率，培训课件的设计和内容应该经过精心策划和组织。

本文将探讨水下地形测量培训课件的设计要点和内容安排。

一、课件设计要点1. 清晰明了的目标：在设计水下地形测量培训课件时，首先要明确课件的目标。

课件的目标应该明确指出学员将学习到哪些知识和技能，以及课程结束后能够达到什么样的水平。

2. 结构合理的内容：课件的内容应该按照逻辑顺序进行组织，结构合理。

可以将内容分为导论、基础知识、测量方法、数据处理和案例分析等部分，每个部分都应该有明确的主题和重点内容。

3. 多媒体辅助：水下地形测量是一项复杂的技术，为了更好地向学员传递知识，课件应该充分利用多媒体辅助工具。

可以使用图片、动画、视频等形式展示实际操作和测量结果，以增强学员的理解和记忆。

4. 实践操作的训练：水下地形测量是一项实践性较强的技术，理论知识的学习必须与实际操作相结合。

培训课件应该提供实践操作的训练环节，让学员亲自操作测量仪器，进行实地测量，从而提高他们的实践能力。

二、课件内容安排1. 导论部分：导论部分应该介绍水下地形测量的背景和意义，激发学员的学习兴趣。

可以介绍水下地形测量的应用领域和技术发展现状，引导学员对该技术的认识和理解。

2. 基础知识部分：基础知识部分应该介绍水下地形测量的基本概念和原理。

可以讲解水下地形测量的测量单位、坐标系、误差分析等基本概念，以及测量仪器的原理和分类。

3. 测量方法部分：测量方法部分应该介绍水下地形测量的具体方法和技术。

可以分别介绍声纳测深、激光测距、卫星定位等常用的测量方法，并详细讲解每种方法的原理、适用范围和操作步骤。

4. 数据处理部分：数据处理是水下地形测量中不可或缺的环节。

数据处理部分应该介绍水下地形测量数据的处理方法和技巧。

可以讲解数据的清理、校正和分析等过程，以及常用的数据处理软件和工具。