摘要：充分利用上海建立的高精度CORS 基准模型，采用GPS网络VRS模式配合测深仪、测深杆（塔尺、测绳），实现GPS-RTK数据与测深数据同步采集，有效提升测量工作效率，同时能够保证数据成果的准确性。
关键词：GPS网络RTK ；CORS模型；测深仪；水下地形；河道断面
前言
上海是一座水系发达的城市，河道纵横，水网稠密，城市水域面积达697平方公里，占上海市总面积的9.9%，拥有大小河、湖千万条。水系的沟通、调整以及对河道的长效管理在整座城市水网的发展建设承担着重要角色，也是“十三五”规划的重要课题。青浦区某水系沟通工程为黑臭河道整治，水系沟通调整，建设开发综合治理水环境。项目共涉及河、湖6条段，河道总长58公里，河口宽度约50m，河道两岸未实施护坡加固，水域约面积3.6km2，系沟通镇村级河道的重要水系枢纽。为了改善现状河、湖黑臭、浮萍污染、淤积以及对两岸污染源排放口实施排查摸底，对现状河道水下地形、地貌以及整治疏浚工作量能有进一步了解，便于规划设计，某水务管理部门决定对现状河湖实施1:100河道横断面测量与1:1000河道地形测量。
1 技术方案设计
1.1 控制网的建设
经现场查勘，项目实施区域附近控制点情况如下:总共有五个控制点，三个高精度平面控制点和两个高程控制点。但平面控制点年久失修，破损严重，且没有高程数据，距离都比较远，无法利用。两个高程控制点保存完好，且精度比较高，可以用作本项目的水位观测站首级控制。
根据现有控制成果具体情况，采用现有上海市测绘院CORS模型，GPS网络VRS模式配合回声测深仪实施,可以满足项目精度需求，并且在施测前、后做好与已知控制点数据成果比对，从比对中误差可以看出，采用网络GPS网络VRS控制平面精度是可以满足本项目需求，同时也满足《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73-2010中6.1.5 RTK测量时，开始作业或重新设置基准站后，应至少在一个已知点上进行校核，并符合控制点上检核平面位置较差不大于5cm；在碎部点上检核，平面位置较差不大于图上0.5mm的相关要求。
采用四等水准测量方式将已知高程点数据引测至各水位观测位置，并做好固定标识。通过引测的高程数据，采用水准测量方式对施测过程中的瞬时水面高程,按照等比例间隙实施水位数据采集，并记录时间与实时水面高程（水位）。
1.2 优化工作流程与提升工作效率
1.2.1野外数据采集
野外数据采集分为陆域数据采集和水下数据采集以及验潮数据采集三种。
（1）陆域数据采集。陆域数据是按照现状河口线外延伸50米范围内的地形、断面数据。陆域地形数据短时间内变化不大，可以在水下数据采集前或水下数据采集后施测，也可以与水下数据同步进行。本次采用Trimble R8网络VRS测量模式，一台GPS施测陆域数据，另一台GPS配合回声测深仪采集水深数据，两台GPS同时采集水陆两部分地形数据，不仅可以确保水深数据与陆域数据的同步性，同样可以有效提升工作效率，加快工作进度。
（2）水域数据采集。水域数据分为平面位置数据和水深数据。平面位置数据采用Trimble R8 GPS 网络VRS模式采集实时城建坐标。GPS模块与测深仪换能器处于同一铅垂线上，这样可以有效避免水深数据与平面数据的纵向偏差，保证了测量精度。水深数据采集采用双频测深仪，施测前对换能器吃水深度进行改正，并通过测深杆（塔尺）对水深数据进行检核比对，比对数据在允许误差范围后，采用自由行测深软件，按照预先布设的航线实施水深数据采集。当水深较浅或水下障碍物较多，影响测深数据时，也可采用测深杆、绳、锤施测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（3）水面高程数据采集。水面高程数据数据采集采用水准测量方式，数据采集间隙根据水位变化大小按照每10分钟采集一次水面高程，另外水面高程数据采集必须在水深数据采集开始前10分钟开始和水深数据采集结束后10分钟结束，过程中执行水准测量限差要求。
（4）数据采集的同步性。定位采用GPS网络RTK技术，能够实时获取毫米精度的平面位置；测深依托回声测深仪实施，使用水下测深软件，很好的解决定位和测深数据的同步问题，并且全过程为自动存储，按照设定的采样间隔，设定的测量水深和定位间隔为2米。
1.2.2 数据处理
数据处理包括原始数据分析处理和数据后处理。原始数据处理分析主要包括以下几项:
（1）检查定位数据与水深数据，是否存在异常值，对异常值实施剔除。
（2）根据水位观测站采集的水面高程数据，通过自由行软件内置验潮改正模式，将施测完成的水深数据换算成河底高程。在利用相关制图软件，按设计要求绘制水下地形图和河道横断面图。
H水下=h水位-h水深
（3）发现问题和错漏及时检查、修改。数据后处理包括河道横断面图，河道纵断面图，河道水下地形图的绘制。纵横断面图的绘制采用南方公司开发的制图软件处理，通过制作纵横断面数据格式文件，成图检查分析数据的有效性，及时修订。
1.3问题的处置
（1）测线规划设定
测线即自由行测深软件内的设计航线，测量船通过标定的测深航线，沿航线行驶，并按照等距定位测深，进而绘制地形图、断面图。测线的标定是根据设计要求制定，以100米间隙布设河道横断面测线，水下地形施测、河道突变位置加密布线，并且布设两条河道纵断面线作为水深数据的检查线，并且水深检查数据在0.5倍等高距限差范围内，即0.5m。
一般水深采样密度越大，水下地形地貌就能表示的更准确。测深密度由测深航线间隔与水深采点间隙确定，采用回声测深仪测深，深度点的密度完全可以满足。当测深线间隔一定时，如何更加完善的显示水下地形、地貌，取决于测深线方向，水底地貌一般垂直河道护岸方向坡度较大，地貌变化更复杂；平行于河道护岸防向坡度较小，地貌变化更简单。所以在布设测深线时，应当选择垂直于河道护岸布设测深线。
（2）数据的检查与分析
观测数据的准确与否，关系到项目成果资料提交和GPS 网络VRS配合声纳测深仪在水下地形与河道横断面测量中应用的可行性。为此我们对观测数据进行了重合点检查和对比检测，控制点检查和陆域地形检测采用GPS网络VRS技术，结果满足《水利水电工程测量规范》SL197-2013要求。水深数据获取采用声纳测深技术，为求数据的准确性，采用布设检查线方式对水深数据进行检查分析。
检查线是检查测深线水深数据是否准确的一种措施，故布设2条正交测深线的检查线，取正交节点水深数据作为检查数据，并进行比较分析，从比对数据中误差可以看出，测深线数据与检查线数据均小于0.5m限差，满足项目设计书要求。
2 结论
（1）通过对CORS基准模型的利用发现，采用GPS网络VRS配合回声测深仪可以有效提升河道水下地形及河道横断面测量工作效率，同时可以保证数据成果的准确度。
（2）测深航线、检查航线的布设优化了测量路径，保证水下地形、河道横断面的施测精度，提升工作效率。
（3）通过自由行水深测绘软件，达到GPS数据与测深数据自动化同步采集，保证了测量精度，很好的提升工作效率。
（4）GPS网络VRS在河道水下地形与断面测量的应用不但可以保证测量精度，运用方便快捷，同时可以缩减人员、仪器设备数量，降低成本。
参考文献：
[1]卢吉锋, 冯雪巍, 徐伟. GPS-RTK技术配合数字测深仪进行水下地形测量方法的应用[J]. 河北工程技术高等专科学校学报, 2013(2):42-44.
[2]姜仁辉, 佰春明. GPS结合测深仪在水下地形测量中的应用[J]. 甘肃水利水电技术, 2011, 47(12):43-44.
[3]马成武, 赵红旭, 陈和权,等. GPS RTK技术联合数字化测深仪在水下地形测量中的应用[J]. 东北水利水电, 2010, 28(7):49-51.
论文作者:罗振忠,李斌杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/21
标签：数据论文; 河道论文; 水深论文; 水下论文; 测量论文; 高程论文; 地形论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;