河道测绘工程质量影响因素的误差分析

河道测绘工程质量影响因素的误差分析

周毅

(辽宁省阜新市规4,1设计研究院，辽宁阜新123000)

喃要】本文就如何提高城市河道测绘工程的质量，对影响其质量的误差因素进行了分析，总结了关键环节的质量影响因素(误差)和所有

影响项目实施质量的因素，并在存在误差的方面给出了比较合理的改进．措施。

D徽】城市河道；测深技术；质量控制

城市河道建设与河道整治是生态城市建设与城市生态恢复的重要组成部分。精确的基础测绘为生态城市建设的科学规划、合理开发提供

了技术和数据保障。但是城市河道测绘的质量控制问题始终是困扰测绘

求，超过宽深比范围后所采集的数据精度会低一些。一般来说是宽深比

越大边缘波束的精度越低。其精度低到什么程度就不可以使用，这要看测量数据的标准偏差大，j、和测量的精度要求。一般把大于宽深比600％时的数据只用来查看大致水下地形情况，比如用于扫寻沉船。

4声速改正

人员的一大难题，特别是对水下地形的测量。目前水下测深技术也由常

规的回声测深仪的基础上发展到全覆盖多波束测深，更可靠便捷地描绘出水下地形地貌。引起测深定位误差的关键因察在于外部环境，包括测量船舶的船速、船舶动吃水、设备安装偏差、风浪影响等。

1船速影响

实际上水在声学性质上不可能是均匀的，所以声波在穿越不同介质层的时候必然会发生折射，导致声线弯曲。它们的空间曲线位置反演遵循SNELL定律。通常我们只考虑声速剖面是二维的，即声速剖面是只在垂线方向的—个平面内变化。这样我们只要在垂线方向上最大限度

的分层得出精确的声速剖面，以二维的平面几何就可以描述它。但是，声速在同一层上的不同水平位置也有不同。所以对每—个波束来讲弯曲不止发生在垂直方向，也存在于水平方向上。可以看出，声速的误差会同时导致水深和平面位置的误差。所以在测量中一定要选择合适的声速剖面，归算声线的弯曲。这要求测量者要熟悉测区范围的声速变化情况。拿出合理的声速改正方案。对河道测量来说，不但要划定区域，划

在实际测量过程中，船速影响测深精度是一个重要因素，船速过

低则测量的工效就低：船速太快则导致精度降f医。原因是水深测量是动

态的，声波从发射到被接收的时间差里，自翻自已行进了一定的距离，必

然会导致误差的产生。而且船速过快，会导致测深噪音增大，回波信号

变弱，从而影响水深测量。在进行城市河道测量时，因为需要横穿河

道，避让来往船只：同时河道的水下地形变化较大，出于安全和精度的考虑，船舶均应尽量慢速航行。对于测深延迟效应的问题，因为测深与定位主要依靠测深仪与GPS系统，二者数据采集会因为数据的接口、

定时间，还要掌握潮水的变化特点才能获得高质量的数据。

5水位控制

传输等影响导致不同步，造成测深延迟。近年来，随着计算机技术的发

展，数据延迟效应基本得忧肖除但在数据采集量极大，如多波束测深、

浅底层剖面测量时，还是可能会出现延迟问题。解决测深延迟的主要方法就是经韦IJ{}喊k比较常用的方法是：在河势平缓地段，取一条固定断面测线，测量船在测线七来回测点比对，根据相邻两点定位时间和距离

可算出船速。

2船舶动吃水

当使用机动船测深时，因为船舶自重影响，在航行时会造成船舶

一般情况下，消除原始测深数据中的潮汐因素的方法就是在一定基准控制下对测深数据逐时逐点进行水位改正。城市河道测量的水位控制问题的关键就是基准问题和水位改正问题。这里重点就如伺减小水位控制的误差问题进行探讨。水位站的布设应满足，能充分反映测区的水

位变化：无沙洲、浅滩隔阻，回流现象；不直接受风浪、急流冲击影

响，不易被自a只碰撞；能够牢固设置水尺或自记式水位计，便十水位观

Z-脉-F沉，必须进行动吃水改正。船型不同、航速不同，船舶动吃水量

也不同。目前测定测深仪换能器动吃水改正数的方法主要有水准仪定点观涎法和水准仪固定断面法。这里主要介绍定点观测法。水准仪定点观测法：选定合适的观测水域，在岸上选择高度适当的观测站，架设水准

测和水柱测量。在城卉嗣j酋要注黼急苟可段，设在码头上的水尺尽

可能放在码头外角，可避免被船舶碰撞、又无浅滩隔阻之忧。水尺的设置应注意：设置应稳固：相邻水尺的重叠部分在内河为0．1～02m，沿海

不易，j、于03m：水位站零点肩泻深度基准面一致；水尺的设置范围应

高于高水位、低于低水位。用瞬时水面法求取水尺间相互关系时，应在

倪测船在观测点静止状态，水准尺竖立在换能器安装处，连续观测五

次以上标尺读数，取平均值为静态观测值；测船以测深时的航速连续通过观测点五次以上，取标尺读数平均值为动态观测值：进行五次以上静态观测。动值与静值的差值即为动吃水改正数。因为实际测深过程中，

水面平静时连续观测水位三次，高差的互差不应大于20mm。水位观测应做到：观测值精确到1Omm，当上下比降断面，J、于02m时，应精

确到5mm：水位观测次数要满足规范要求，尤其要注意与测量开始、结束时闻的前后关系，注意沿海地区及感潮河段的平潮时间段需要加密

船速受往来船只、测区地形、水流、风浪等因素影响，造成实际动吃水

变化，所以测定的动吃水改正数仅仅是减小测深误差的理论性数据。在

观测；水位读数应取波峰、波谷的平均值：读数均应归算到基尺零点上

的水位。自记式水位计、水位遥报仪的观测均应满足规范要求，并及时

实：j9啦罐中，要求船舶航行尽可能匀速、慢速，才是减小误差的根本。

3设备安装

-GPS天线和测深仪换能器在船上的安装位置是否在同一垂直位上，是影响测深精度的主要因素。在实际操作中，设备可能会因为船型影响，使GPS天线与测深仪换能器存在固定误差，必须在后处理中予以改正。大比例尺测量、多波束测量等高定位精度要求的测量作业，尤其

人工校核。水位分带改正问题：—般情况下，城市河道水位改正以单站

改正为主。在新兴开发城区和沿海地区，可能会涉及到水位分带改正问题。分带改正的原则：分带的界线方向与潮波传播方向垂直，两潮位站之间分带—般不超过10带。

6结论

本文通过分析城市河道测绘工程中影响质量的关键因素，针对城市河道易受复杂环境因素影响，获取高精度基础测绘数据难度较大特

要求设备安装的精度控制。高精度测深需要建立船体坐标系，主要用来表示测量船上的多波束换能器、所有的传感器(电罗经、三维运动补偿

器j以及GPS天线与测量船的相对位置关系。从而确定水底测点的空间关系，实现波束的空间位置转化。为保证测深精度，要求测深仪换能器垂直安装在距船首1／：3—1／2船长处，该位置受船舶姿态影响最小，可最大限度减少系统误差。换能器发射的声波具有波束角，测深仪收到的信号可能是这个波束角覆盖的任何水深，正确深度应该是波束覆盖区

点，找出了利于改进城帝可道测绘工程工艺、流程的优化方法。从而为

科学规划、合理开发河道建设提供精确的技术和数据保障。

【参考文盍”

11】1黄茂华．GPS概述及其应用．上海测绘．2002．12】程绪红．常规KTK定位技术与多基站RTK．上海测绘。2002．

86丽弭丽

域的中心点水深，要求换能器尽可能垂直。多波束宽深比设置有标准要