水下地形測量

水下地形測量(underwater topographic surv-ey)是工程測量中的一種特定測量，測量江河、湖泊、水庫、港灣和近海水底點的平面位置和高程，用以繪製水下地形圖的測繪工作。主要內容是在陸地建立控制網和進行水下地形測繪，水下地形測繪包括測深點定位、水深測量、水位觀測和繪圖，測深點定位的方法有斷面索法、經緯儀或平板儀前方交會法、六分儀後方交會法、全站式速測儀極坐標法、無線電定位法、水下聲學定位和差分GPS定位法等。水深測量採用測深桿、測深錘和回聲測深儀等器具，水底高程是根據水深測量和水位觀測成果計算，最後用等深線(或稱等高線)表示水底的地形情況。

基本介紹

• 中文名：水下地形測量
• 外文名：underwater topographic surv-ey
• 學科：水利工程
• 領域：工程技術
• 屬於：測繪工作
• 釋義：工程測量中的一種特定測量

簡介

水下地形測量(underwater topographical survey)測量水下地貌以及地物的工作。水下地形測量的成果通常為水下地形圖。水下地形測量由於是在水上動態定位和測深，比陸上測量困難複雜。

主要工作

1.控制測量；

2.水深測量；

3.測深點的平面定位；

4.內業繪圖。

目的

通過水深測量方法獲取水體覆蓋下的水底地形圖， 為航運交通、港口碼頭建設、海洋漁業捕撈、水產養殖、水利設施建設、路橋建設、海洋資源開發、海底管道電 水利設施建設、路橋建設、海洋資源開發、海底管道電纜鋪設、國防軍事、海洋劃界等提供基礎數據和圖件。

用途

（1）建設現代化的深水港，開發國家深水岸段和沿海、河口及內河航段，已建港口回淤研究與防治等都需要高精度的水下地形圖；

（2）在橋樑、港口碼頭以及沿江河的鐵路、公路等工程的建設中也需要進行一定範圍的水下地形測量；

（3）海洋漁業資源的開發和海上養殖業等都需要了解相關區域的水下地形；

（4）海洋石油工業及海底輸油管道、海底電纜工程和海底隧道，以及海底礦藏資源的勘探和開發等，更是離不開水下地形圖；

（5）江河湖泊及水庫區域的防洪、灌溉、發電和污染治理等離不開水下地形圖這一基礎資料；

（6）在軍事上，水下潛艇的活動、近海反水雷作戰兵力的使用、戰時登入與抗登入地段的選擇等，其相關區域的水下地形圖是指揮作戰人員關心的資料；

（7）從科學研究的角度上看，為了確定地幔表層及其物質結構、研究板塊運動、探討海底火山爆發與地震等，也需要水下特殊區域的地形圖；

（8）為了進行國與國之間的海域劃界工作，高精度的海底地形圖是必備的。

特點

水下地形圖在投影、坐標系統、基準面、圖幅分幅及編號、內容表示、綜合原則以及比例尺確定等方面都與陸地地形圖相一致，但在測量方法上相差較大。

水下地形測量時，每個測點的平面位置與高程一般是用不同的儀器和方法測定。

水下地形測量時，水下地形的起伏看不見，不像陸地上地形測量可以選擇地形特徵點進行測繪，而只能用測深線法或散點法均勻地布設一些測點。水下地形測量的內容不如陸上的那樣多，一般只要求用等高線或等深線表示水下地形的變化。

定位方法

定位

水下地形測量點的定位方法一般有斷面法，角度交會法，斷面角度交會法，極坐標法，六分儀法，距離交會法（微波測距)，GPS全球定位系統定位，雙曲線無線電定位法和衛星都卜勒定位法等。

斷面法

沿斷面測量水深。在水流湍急的河段，測船難以循斷面行駛或錨定船位時，間或以鋼纜固定廚面，沿鋼纜遂點定位側出水深。

角度交會法

以2~3台經緯儀或平板儀在岸上已知點設站，同步測定方向、交會船在測深時的點位。常用於流速較大的河段。

斷面角度交會法

斷面祛和角度交會法的結合。測船沿確定的斷面航行，同時用1~2台經緯儀或平板儀測定方向，與斷面線相交，確定船上的測深點位。

極坐標法

以電磁波測距儀或經緯儀在岸上已知點設站並選定零方向，測最測深點的距離和水平角，確定點位。

六分儀法

在船上靠近測深點處以2台六分儀同步觀測岸上已知點，確定點位，適用於能目視觀測岸，上目標的較開闊水域。

距離交會法

測定船上測深點與岸上2個已知點之間的距離，以交會確定點位。微波定位測深儀就是根據這一原理套用現代電子技術的產物，它可以實時採集測距、測深數據，實時或事後繪製平面圖和斷面圖。水利和航道、港口部門在20世紀80~90年代曾推廣使用。

雙曲線無線電定位法

從船上主台測定與岸上副台的相位差，根據以岸台位置為焦點的兩簇雙曲線確定船上測深點位，適用於局部海域或全球性的航海導航定位，在歷史上曾發揮重要作用。

衛星都卜勒定位法

測量衛星通過上空時所發無線電信號的都卜勒頻移求定船位的方法。運用此法可以進行全球性的全天候導航和定位，在20世紀60~80年代曾是軍事、民事航海和海洋測量的主要導航定位手段，現已被GPS全球定位系統所取代。

GPS全球定位系統定位法

採用GPS差分實時定位技術，包括局城GPS差分定位(LADGPS或DGPS)技術和廣域GPS差分定位(WADGPS)技術，用以確定船上測深點位。DGPS實時定位由基準站、數據通信鏈和用戶站(如船)組成。當基準站和用戶站的GPS接收機同步觀測若干相同衛星，將基準站GPS接收機觀測所得的三維位置與已知值進行比較，便可獲得定位誤差信息，稱為差分改正信息。如通過數據通信鏈及時將此差分改正數傳遞給用戶站，對其觀測值進行改正。根據差分改正數計算模式的不同，DGPS定位有不同的工作模式，主要有：位置差分，偽距差分，相位平滑偽距差分和相位差分等。其中偽距差分套用最為普遍。

測量

水深測量的傳統工具是測深桿和測深錘。現代普遍使用回聲測深儀，精度和效率均大為提高，最大測深可達10000m，並已從單頻、單波束髮展到多頻、多波束，從點狀、線狀測深發展到帶狀測深，從單純測深發展到圖像顯示和實時繪圖。例如海底地貌探測儀(又稱側掃聲納)，可探測礁石、沉船等船底航行障礙物的概略位置、範圍、形狀、性質和海底表面形態，並以圖像顯示。多被束測深系統能同時發射數十個相鄰的窄波束，配合微處理機精確測出，並以圖像顯示一定寬度的航行線水下障礙物位置，深度、範圍、形狀以及海底的地貌，由機助繪圖儀繪出等深線圖。此外，還在探索利用雙頻雷射、衛星像片或航空像片測量解譯水深，為水深測量技術的發展開闢新的途徑。