数字化测绘技术在水下地形测量中的应用
宋超
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宋超,. 数字化测绘技术在水下地形测量中的应用[J]. 测绘科学与技术,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157272.
摘要: 水下地形测量能够针对水下的情况进行地形图的绘制,可以充分了解水下的地貌情况以及地物情况,在资源开发、码头建设、水产养殖等行业中属于重点工作内容。本文对数字化测绘技术在水下地形测量中的应用进行了探讨。
关键词: 数字化测绘技术;水下地形测量;应用探讨
DOI:10.12721/ccn.2023.157272
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引言

数字化测绘技术可以充分发挥信息技术以及测绘方法的优势,对关联技术进行集成处理,可以针对水下地形情况进行精准测量。数字化测绘技术自动化水平较高,适应性较强,在水下地形测量作业过程中应用广泛。数字化测绘方式测图精准度较高,能够有效获得丰富的数据样本,充分解读测点属性,结合测点编码以及测点连接信息形成图形信息,使数据分析人员能够直观地了解水下地形情况。在测绘技术应用后期,测图成果以分层的方式进行存放,能够及时通过数据的调整对测图进行编辑。随着数字化技术不断迭代更新,开发出了各类数字化测绘技术,技术人员应根据技术特点进行分析,结合具体测绘要求,选择适宜的测绘方案。

1水下地形测量的内容与用途

水下地形测量是工程建设过程中一种特殊的测量作业模式,测量江河、湖泊、水库、港湾和近海水底点的平面位置和高程,通过获取相关数据绘制水下的地形图。水下地形测量会在陆地上方形成控制网络体系,对测深点进行位置定位,测量定位点水深以及水位数据,常用方法包括GPS定位法、无线电定位法等。水下地形测量的用途较多,在深水港建设桥梁工程、港口码头工程、沿江河铁路工程、公路工程等工程建设过程中占有重要地位。在海底铺设输油管道、铺设电缆或者开挖海底隧道时均需要对水下地形情况进行测量。

2数字化测绘技术的要点

2.1GPS和北斗高精度定位技术分析

GPS定位技术是指全天候的、空间基准的中距离圆形轨道卫星全球定位系统,使用GPS导航系统完成定位,利用GPS技术能够综合各类信息制定合适的线路方案。我国北斗卫星导航系统在多个领域均有深入应用,是我国独立完成的覆盖全球范围的卫星导航系统,是世界第三个成熟的导航系统,系统包含5颗地球静止轨道、30颗地球非静止轨道卫星组网,能够提供多频信号,为全球用户提供连续、稳定、可靠的定位、导航、授时服务,与系统相关的导航服务以及导航产品,已经广泛应用于高精度测绘、交通、形变监测、应急搜救等多个领域。相较于其他卫星导航系统,北斗卫星导航系统在我国境内星座分布好且卫星数量多,信号强。GPS和北斗定位技术的应用不易受气候以及地域因素影响,能够进行全天作业,可以实现全球定位,定位效率较高,成本投入较低,能够为水下地形测量活动的开展提供数据支持,有效提升了水下地形测量准确性。

2.2基于CORS的网络RTK无验潮模式分析

针对常规水深进行测量时需要实施验潮处理,确保可以在测量水深值过程中对水位进行调整和修正,适用于区域小、海况正常的场景下进行应用,可以取得较好的应用效果。若待测水域面积较大,且存在潮流风浪等复杂因素,会增加验潮的工作总量,也无法提升水位修正的精准度,易对水深成果质量造成不利影响。RTK在水深测量中的应用省去了验潮环节,可以直接获取水位改正值,并且可以对中船姿态计形测量,对船体的姿势进行调整,防止风浪对水深测量作业的不利影响,强化水深测量数据以及结果的精准程度。若在作业过程中遇到风浪大、潮差大的现象,RTK的应有优势将更加明显。近年来,随着GNSS技术的发展,各地先后建立了CORS,结合CORS网络RTK测量获取的平面坐标信息以及利用测深仪收集的水深高程信息,能够获取以水深点为核心的三维坐标体系,在短时间内完成水下地形图绘制,提高绘制效率。数字测深技术的不断迭代更新,为水深测量工作提供了技术便利,CORS与数字测深技术的结合,为水下地形提供了新的测量方法。

2.3GNSS-PPK技术分析

RTK技术在水下地形测量过程中应用广泛,但在地理环境较为复杂的区域进行作业时,需要反复调整基准站位置,才能够确保流动站不超过作业半径范围,这对水下地形的测绘效率造成了直接影响。GNSS-PPP技术仅需要使用单台接收机即可达到定位的目的,但在每次进行观测过程中需要经过较长的时间完成初始化。GNSS-PPK技术作业范围较广,且定位精准程度较高,适用于具有移动测量要求的作业内容。GNSS-PPK数据的可靠性较强,可以进行全天作业,测站之间不需要进行光学通视,可适用于不同的复杂环境,技术的自动化水平较高,操作方便,在个别特殊测量工程中具有独特的优势。GNSS-PPK技术在应用时不需要在基准站以及流动站之间构建实时通信线路,可以在更大的范围内进行作业,突破了作业范围的限制。

3水下地形测量中数字化测绘技术的应用

3.1基于CORS的GNSS-RTK技术的应用

在传统水下地形测量中,优先在测区附近岸边架设GNSS基准站确定平面点位,并配备GNSS流动站,搭配潮位改正模型获取测船处水位,通过具体计算获得水底高程。传统的测量方式可以获得水位高度,但测量以及基础工作量较大,且存在较大的顺势误差,易对最终结果准确率造成影响。为避免出现此类问题,技术人员应选择无验潮水深测量,即以CORS网为基础,实时完成潮位测量与水深测量。与传统测量技术相比,CORS网具有精度高、速度快、适用范围广等优点。CORS系统可以为不同需求的用户提供不同的GNSS观测值以及其他定位数据,可解决长距离测量精度失准的问题。工程建设过程中,技术人员采用CORS技术替代传统方式,将水位观测与导航定位进行技术融合,有效提高了测量精度,缩减了测量时间。

3.2探测技术与数据处理

目前,我国实现了水下地形测绘系统自动化操作。文章所选样本工程,地势较为平坦,多数测区深度在0.4~4m之间,水深较浅区域可以使用单频测深仪完成测量工作,此类测深仪由换能器与水深数字化输出接口装置两部分组成。在开展水下地形测量工作时,完成设备安装后,启动应测深仪导航软件,完成定位参数、水深参数设置,将DGPS、测深仪输出接口以及定位输出接口与计算机连接,将测量船安置在具体测量点位,使用相应技术完成测量工作,结合软件完成数据修正,确保航船可以在断面正常行驶,实现数据同步。完成数字化水下地形测量外业数据采集后,使用计算机技术进行数据处理,初步完成图形绘制,借此优化工作程序,提高工作精准度,提升工作效率。

4结束语

综上所述,随着我国经济发展速度的持续提升,各行业对水资源的使用需求持续提高,为了能够对水资源进行合理开发,需要对水下的地形进行测量,对可利用资源进行精准有效的勘探活动。在水下地形测量过程中测绘技术的使用极其重要,我国需要进行测量的水域范围较大,为了确保测绘数据可以为后续开发活动提供有效参考,需要对测绘技术进行创新。在测绘技术中融入数字化手段,可以及时准确地收集水下地形测量数据,且能够对数据进行高效分析,有利于提升测量质量。本文探讨了数字化测绘技术在水下地形测量中的应用,以供参考。

参考文献

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