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摘要：随着我国的经济发展，我国的海外贸易额逐渐扩大，为了满足海上贸易的需要，港口建设项目逐渐增多。但是，在港口航道的建设中，其受到水波、人员、环境等因素的影响，使得港口航道建设在进行水下地形测量中存在很大的误差，为此，需要将误差控制在合理的范围内，以保证航道的正常建设和使用。为此，本文就港口航道工程中精密水下地形测量的实现进行探讨，在指出误差问题的基础上，提出了解决措施，以供参考。
关键词：港口航道工程；精密水下地形测量；实现
随着技术的发展，很多高精密设备被研发出来，其中不乏一些测量仪器，这些仪器的使用使得我国的水下测量技术获得发展。但是，就目前的发展形式而言，虽然水下测量仪器精度有了很大的提升，但是仍然低于水上测量精度。而在港口航道建设中，需要使用高精密仪器，以保证航道的正常使用。为此，针对这种情况，必须要提高水下测量仪器的精密度，以保证港口航道工程中精密水下地形测量的实现。
一、港口航道工程中精密水下地形测量中存在的误差问题
1.1在测深仪声纳测深中存在测深误差
传统使用的测深工具和仪器，主要是测深杆、测深锤和回声测深仪，但现在这些设备只能作为辅助工具使用。现代进行水深测量主要是使用测深仪声纳测深。影响测深仪的测深精度因素有测速仪本身的误差、水温、水深等因素，但是跟比例尺没有关系。引起测深误差的原因有很多种，其中主要有波浪误差、读数误差、换能器吃水误差等。其中，在海面上行驶的船舶经常会受到海浪的拍打，使船只出现纵摇、横摇、首向的变化及升沉等姿态变化，并且船舶航行时有一个下座的过程，这些都会导致换能器发射和接收波的方向和距离出现变化，改变了测深仪记录器的回波信号，从而导致波浪误差的产生。另外，如果测深仪设备只有模拟的记录，那由于人为因素在摘录水深数据时候就会带来读数误差。最后，船舶在测量时，测出的深度是换能器的表面到海、河底之间的距离再加上换能器的吃水深度。而当船舶在海面上停止运行时，换能器的吃水深度可以通过用钢卷尺测量出来，所测量出来的误差就是换能器吃水的误差。
1.2在进行平面定位中存在误差
高精度的平面定位是进行精密水下地形测量的必要条件。随着中国现代高新技术的发展，GPS 定位技术已经广泛应用于各行各业，传统的水上定位方式已经被抛弃，取而代之的是GPS 定位。还有一种定位系统是差分全球定位系统，即 DGPS，通过在一个精确的已知位置（基准站）上安装 GPS 检测接收机，接着计算出 GPS 卫星与基准站的距离改正值。这个差值叫做伪距离修正主义值，基准站通过数据传送给用户接收机作为误差修正，使定位的精度得到提高。DGP 可以提高 GPS 定位的精度，克服 SA 的不利影响，精度可以达到三级及三级以上。但是，在进行 GPS 定位时，首先要了解引起定位误差主要是因为坐标转换误差和偏心改正误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现在使用的 GPS 定位系统采用的是地心坐标系，就是以地球质心为原点的大地坐标系，GPS 定位系统所得出的数值就是地心坐标系值。而在 GPSRIK 的测量中，必须实时得到待测点的实用坐标系（1954 北京坐标系或 1980 西安坐标系统）中的坐标，所以如何减少坐标转换的误差就成为了一个至关重要的问题。如果定位中心（比如 GPS 接収天线）和测深中心（比如换能器）在装载的时候，在空间上不在同一个中心点是，就会出现偏心值，这个偏心值是由定位中心和测深中心引起的差值。
1.3在定位系统与测深系统共同使用时存在误差
定位系统和测深系统是两个独立的技术系统，在水下地形测量系统工作的时候，两个系统由于时间的不同步导致了测深图像进行偏移，这种现象称为延迟效应；而如果定位中心与测深中心不再同一个中心点上，则会出现偏移效应。延迟效应和偏移效应所引起的误差，是由定位系统和测深系统匹配时所导致的。延迟效应产生的误差可以通过对同一个水下目标往来观测所获得的水下位置的互差计算，计算出系统时延的大小，并且进行改正。偏移效应产生的误差则可以运用定位系统与涌浪滤波器同步后的共同作用来改正。
二、减少误差，实现港口航道工程中精密水下地形测量的有效措施
2.1校正传感器的系数，做好检查和测试工作
为了减少误差，实现港口航道工程中精密水下地形测量，在进行水下地形测量前，首先要校正多波束测深系统的各个传感器，测试、检查和校准各传感器。对于定位系统，可以使用全站仪比测、已知点检测、系统定点连续观测等方法，然后分析处理手机到的定位数据和比测数据，检查传感器的误差、稳定性、接受卫星数和差分信号质量是否达到精度要求。同时，要注意检查和测试电罗经测、姿态传感器，以保证信号连续、正常。
2.2对误差提前进行评估，并进行误差测算
对收集的测深点进行系统试验时，主要对水深和位置进行 95%的置信度的误差评估，察看是否达到所需精度的要求。可以利用多条检查线来对位置进行对比，从而观察精度是否达到规范和设计的要求。通过结合测线来对水深进行精度的估计，并且观察主检不符值的误差分布特点。由于各个传感器在姿态、定位、电罗经等具有不同的误差特点，所以在采集试验数据时要独立分析各个传感器抽取的数据，这样发现问题后可以立即解决。
2.3收集被测区的资料，并进行实地勘察
以多波束测量为例，多波束测量设计和观测布置主要通过对资料的收集和测区的查勘。在进行多波束测量前，要先对收集被测区的资料，并且对测区进行实地的查勘。收集资料主要有地形图资料、水文资料和测区的控制成果这三方面。查勘测区主要以过往的船舶、测区的水流、礁石浅滩和水悬物的分布为主。当对新的测区进行多波束测量时，要在多波束测量前对新测区进行一次比较小比例尺的单波束测量。
三、结束语
总而言之，虽然随着各类精密测量仪器的出现，水下测量数据变得更加准确精密，但是，在实际的港口航道工程水下地形测量过程中，还存在一些误差，这些误差如果不加以控制，将会影响实际的测量数据，影响港口航道工程的建设。为此，面对这些误差，要采取合理的措施加以控制，这对港口航道工程中精密水下地形测量的实现有着重要意义。
参考文献
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[3]姚鸿斌.港口航道工程中精密水下地形测量的实现[J].中国水运（下半月），2013，13（12）
论文作者:杨利勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/10
标签：误差论文; 测量论文; 水下论文; 航道论文; 精密论文; 地形论文; 港口论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;