[科普中國]-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，用以繪制水下地形圖的測繪工作。主要內(nèi)容是在陸地建立控制網(wǎng)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(jīng)緯儀或平板儀前方交會法、六分儀后方交會法、全站式速測儀極坐標法、無線電定位法、水下聲學(xué)定位和差分GPS定位法等。水深測量采用測深桿、測深錘和回聲測深儀等器具，水底高程是根據(jù)水深測量和水位觀測成果計算，最后用等深線(或稱等高線)表示水底的地形情況。

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。水下地形測量由于是在水上動態(tài)定位和測深，比陸上測量困難復(fù)雜1。

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(nèi)業(yè)繪圖2。

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(shè)、海洋漁業(yè)捕撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水利設(shè)施建設(shè)、路橋建設(shè)、海洋資源開發(fā)、海底管道電 水利設(shè)施建設(shè)、路橋建設(shè)、海洋資源開發(fā)、海底管道電纜鋪設(shè)、國防軍事、海洋劃界等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖件2。

用途（1）建設(shè)現(xiàn)代化的深水港，開發(fā)國家深水岸段和沿海、河口及內(nèi)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）在橋梁、港口碼頭以及沿江河的鐵路、公路等工程的建設(shè)中也需要進行一定范圍的水下地形測量；

（3）海洋漁業(yè)資源的開發(fā)和海上養(yǎng)殖業(yè)等都需要了解相關(guān)區(qū)域的水下地形；

（4）海洋石油工業(yè)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(fā)等，更是離不開水下地形圖；

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

（6）在軍事上，水下潛艇的活動、近海反水雷作戰(zhàn)兵力的使用、戰(zhàn)時登陸與抗登陸地段的選擇等，其相關(guān)區(qū)域的水下地形圖是指揮作戰(zhàn)人員關(guān)心的資料；

（7）從科學(xué)研究的角度上看，為了確定地幔表層及其物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究板塊運動、探討海底火山爆發(fā)與地震等，也需要水下特殊區(qū)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1。

特點水下地形圖在投影、坐標系統(tǒng)、基準面、圖幅分幅及編號、內(nèi)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征點進行測繪，而只能用測深線法或散點法均勻地布設(shè)一些測點。水下地形測量的內(nèi)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2。

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(tǒng)定位，雙曲線無線電定位法和衛(wèi)星多普勒定位法等2。

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(cè)出水深。

角度交會法以2~3臺經(jīng)緯儀或平板儀在岸上已知點設(shè)站，同步測定方向、交會船在測深時的點位。常用于流速較大的河段。

斷面角度交會法斷面祛和角度交會法的結(jié)合。測船沿確定的斷面航行，同時用1~2臺經(jīng)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(jīng)緯儀在岸上已知點設(shè)站并選定零方向，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臺六分儀同步觀測岸上已知點，確定點位，適用于能目視觀測岸，上目標的較開闊水域1。

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(jù)這一原理應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)的產(chǎn)物，它可以實時采集測距、測深數(shù)據(jù)，實時或事后繪制平面圖和斷面圖。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臺測定與岸上副臺的相位差，根據(jù)以岸臺位置為焦點的兩簇雙曲線確定船上測深點位，適用于局部海域或全球性的航海導(dǎo)航定位，在歷史上曾發(fā)揮重要作用。

衛(wèi)星多普勒定位法測量衛(wèi)星通過上空時所發(fā)無線電信號的多普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?qū)Ш胶投ㄎ?，?0世紀60~80年代曾是軍事、民事航海和海洋測量的主要導(dǎo)航定位手段，現(xiàn)已被GPS全球定位系統(tǒng)所取代。

GPS全球定位系統(tǒng)定位法采用GPS差分實時定位技術(shù)，包括局城GPS差分定位(LADGPS或DGPS)技術(shù)和廣域GPS差分定位(WADGPS)技術(shù)，用以確定船上測深點位。DGPS實時定位由基準站、數(shù)據(jù)通信鏈和用戶站(如船)組成。當(dāng)基準站和用戶站的GPS接收機同步觀測若干相同衛(wèi)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(shù)據(jù)通信鏈及時將此差分改正數(shù)傳遞給用戶站，對其觀測值進行改正。根據(jù)差分改正數(shù)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。其中偽距差分應(yīng)用最為普遍1。

測量水深測量的傳統(tǒng)工具是測深桿和測深錘?，F(xiàn)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，并已從單頻、單波束發(fā)展到多頻、多波束，從點狀、線狀測深發(fā)展到帶狀測深，從單純測深發(fā)展到圖像顯示和實時繪圖。例如海底地貌探測儀(又稱側(cè)掃聲納)，可探測礁石、沉船等船底航行障礙物的概略位置、范圍、形狀、性質(zhì)和海底表面形態(tài)，并以圖像顯示。多被束測深系統(tǒng)能同時發(fā)射數(shù)十個相鄰的窄波束，配合微處理機精確測出，并以圖像顯示一定寬度的航行線水下障礙物位置，深度、范圍、形狀以及海底的地貌，由機助繪圖儀繪出等深線圖。此外，還在探索利用雙頻激光、衛(wèi)星像片或航空像片測量解譯水深，為水深測量技術(shù)的發(fā)展開辟新的途徑3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)