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技术设计书图表内容有：控制测量设计图应标出
已知点和待测点的位置、名称和等级；水准测量起
点和待测点的名称、联测路线、测量等级等；水深
测量设计图应标出测区范围、测图分幅编号、比例
尺、水位观测站名称和位置及附近重要城镇和道路 的名称；海岸地形测量设计图应标明测量比例尺及 实测、修测范围；附表包括技术说明书中各种统计 表格等。
深仪是不同的。原则上，采用单波束测深仪时，主测
线应垂直等深线方向布设；采用多波束测深仪时，主 测线应大致平行于等深线方向布设。 为了检查测深与定位是否存在系统误差或粗差，衡 量测量成果的质量，需要布设检查线，检查线应与主 测线垂直，分布均匀，分布在较平坦处，检查线一般 应占主测线总长的5%~10%。
续
2
（5）江河湖泊及水库区域的防洪、灌溉、发电和污 染治理等离不开水下地形图这一基础资料。
（6）在军事上，水下潜艇的活动、近海反水雷作战 兵力的使用、战时登陆与抗登陆地段的选择等，其相 关区域的水下地形图使作战指挥人员关心的资料。 （7）从科学研究的角度上看，为了确定地幔表层及 物质结构、研究板块运动、探讨海底火山爆发与海啸 等，也需要水下特殊区域的地形图。
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§3-2 水下测量点的平面定位方法
一、经纬仪前方交会定位
两台经纬仪同时照准目标、且与水深测量同步。
二、经纬仪后方交会定位 适合水速较小、测图比例尺较小。 三、全站仪定位 直接由岸上全站仪测定目标（测船）的平面位置， 与水深测量同步。
12
续
四、GPS定位 （一）单点定位 定位精度为几米到几十米，适合小比例尺水下地形 图的测绘；
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早期的载人潜水器和法国的Nautile 载人潜水器
一般讲，采用水下潜水器进行水下地形测 量工作同用水面船只测量的手段和方法大致一 样。只是在水下测量时，需要测定潜水器本身 的下沉深度。因此，一般需要使用液体静力深 度计和向上方向的回声测深仪。
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五、机载激光测深（LIDAR）
激光测深的原理与双频回 声测深原理相似，从飞机上向 海面发射两种波段的激光，一 种为红光，波长为1064nm， 另一种为绿光，波长为523nm。 红光被海水反射，绿光则透射 到海水里，到达海底后被反射 回来。这样，两束光被接收的 时间差等于激光从海面到海底 传播时间的两倍，由此可算得 海面到海底的深度。 激光测深的公式为： z 1 c t
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四、 基于水下机器人的水下地形测量 目前有利用水下载人潜水器、水下自治机器人 (AUV：Autonomous Underwater Vehicle)或 遥控水下机器人(ROV：Remotely Operated Vehicle)，集成多波束系统、侧扫声纳系统等船 载测深设备，结合水下DGPS技术、水下声学定位 技术实现水下地形测量的思想和方法。 水下机器人因可以接近目标，利用其荷载的测 量设备，可以获得高质量的水下图形和图像数据。 目前使用的潜水器以自动式探测器最先进，探测 器内装有水声定位系统。
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水位改正——将测量水深值改正到从规定的深度基 准面起算的深度。 深度基准面——水下地面点竖向位置的描述可使用 与陆地同样的高程系统，由此得到水下地形图。但有时 需用水深描述水下地面点竖向位置，则得到用等深线表 示的水深图或海图。水深计算的起算面称为深度基准面。 水位——指水面相对于某一高程基准面的高程。 水位观测——为确定水位而进行的测量。
收，测量覆盖程度高，对水下地形可100%覆盖，与
单波束比较，波束角窄，对细微地形的变化都能完全
反映出来，单波束是点、线的反映，而多波束则是面
上的整体反映。
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多波束的应用前景
由于多波束测深设备与常规单波束回声测深仪相 比，具有全覆盖、无遗漏的优势，在精度、分辨率与 水下地形成象质量上有大幅度的提高，改变了传统的 水下地形测量技术按比例尺作业的模式，该系统正在 为海洋和内河测绘带来一次技术革命，在江河、水库 、湖泊、海洋水下地形测绘，堤防护岸，港口、大坝 监测，海底电缆、管线、隧道以及沉船、水下物体打 捞搜寻等方面具有广阔的应用前景。
第三章
本章主要内容：
水下地形测绘
1、水下地形测绘精度要求与技术设计 2、测点平面位置的测定 3、水深测量 4、水位观测与水位改正 5、水深测量数据处理与成图
1
水下地形测绘的目的： （1）建设现代化的深水港，开发国家深水岸段和 沿海、河口及内河航段，已建港口回淤研究与防治等 需要高精度的水下地形图。 （2）在桥梁、港口码头以及沿江河的铁路、公路 等工程的建设中也需要进行一定范围的水下地形测量。 （3）海洋渔业资源的开发和海上养殖业等都需要 了解相关区域的水下地形。 （4）海洋石油工业及海底输油管道、海底电缆工 程和海底隧道以及海底矿藏资源的勘探和开发等，更 是离不开水下地形图。
（二）差分GPS定位（DGPS）-Differential GPS
DGPS系统主要由基准台（基准站）的GPS接收机、 数据处理与传输设备 以及移动站GPS接收机组 成。随着测船与基准站距 离的增加误差增大 1cm/km(非实时)
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（三）GPS RTK定位 GPS RTK定位是一种高精度实时动态载波相位差分 定位技术，由基准站、移动站及RTK差分数据链组成。 它的定位原理是:将基准站采集的载波相位发给移动 台,进行求差解算移动台的坐标(X、Y、H) ,也可以将基 准站的载波相位修正值(差分值) 发给移动台,改正移动 台接收到的载波相位,再解算移动台的坐标(X、Y、H) 。 采取以上的差分定位方法,其平面(X、Y) 的定位 精度可以达到±2 cm ,而高程H 的测量精度可以达到 ±5 cm ,这样的精度是非常高的,完全可以满足大比例 尺的测图要求及工程上的应用。作用距离10-20km。
LIADR测量原理
2 n
式中：c 为光速；n 为海水折射率； △t为所接收红外光与绿光的时间差。
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3-4 水位改正和水位观测
一、水位改正 在进行水深测量时，测深仪测得的深度是由瞬时水 面起算的，由于水面受水位或潮位的影响不断变化，同 一地点在不同水位时测得的水深是不一致的。 因此，必须对测得的水深做水位改正，将测量水 深值改正到从规定的深度基准面起算的深度。 测深与高程系统的联系，一般通过水位观测实现。 应在水深测量的同时进行水位观测。在水位观测中，可 根据测区的特点和测量目的选择深度基准面。
测深范围Z/m 0＜Z≤20 极限误差/m ±0.3
20＜Z≤30 30＜Z≤50 50＜Z≤100 Z＞100
IIHO国际海道测量组织 ,
±0.4 ±0.5 ±1.0 ±Z× 2%
4
对于定位精度的要求，通常是根据测图比例尺 和项目的特定要求来规定，基本要求应满足下表规 定：定位中心应尽可能与测深中心一致，当二者之 间的水平距离不大于定位精度要求的1/2时，应将定 位中心归算到测深中心。 测图比例尺 定位点点位中误差 图上限差/mm
每跑一条线只能获得一条测深线水深信息，变成能获
取多条线的水深信息。由于声波在水中的传播受水介
质理化特性的影响，在船正下方左右各45°开角的范
围内，测深精度较高，超出此范围，精度将受到不同
程度的影响。另外，从原理上可以看出，多波束记录
的每个信号只是反映了该波束水底反射信号的平均强
度值。
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该系统测量以带状方式进行，波束连续发射和接

原理：测量声波由水面至水底往返的时间间隔， 从而推算出水深：H=S+h
其中：S= v· △t / 2； h—换能器吃水参数。 v为超声波在水中的传播速度，约为1500m/s
h
S
H
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三、多波束测深仪 声呐阵列测深系统也称条带测深系统, 单波束测深仪只能沿测线测量水深值，而多波束 测深仪是一种能够一次给出与航向垂直的剖面内几十 个甚至上百个水下测点水深值的测量仪器。与传统的 单波束测深仪比较，多波束测深仪具有测量范围大、 速度快、精度高、记录数字化以及成图自动化等优点， 它把测深技术从点、线扩展到面，并进一步发展到立 体测深和自动成图，从而使水下地形测量技术发展到 一个较高的水平。高精度多波束测深系统具有“水下 摄影机”、“水下CT”之称。
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利用GPS RTK定位技术可实现无水位观测的水下地 形测量。如图， Z —绘图水深；
P
H—RTK测得的相 对基准面的高程；
H-h 瞬时水面至深 度基准面的高度， 即水位值
ZP=Z＋Z0－（H－h）
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（四）无线电定位
该方法是根据距离或距离差来确定测船位置，具有 精度高、操作方便、不受通视和气候条件的影响。
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关于深度基准面的问题： 水深图主要服务于航运，因此深度基准面的确定非 常重要。在我国海洋、港湾和河口以往主要采用最低潮 面，从1956年开始采用理论深度基准面（理论上可能出
一、水深测量的简单工具
测深杆（下部有铁底板），适用于水深5m以内 且流速不大的浅水区； 测深绳（锤），锤的重量3.5kg~5kg，适合水深 较大的区域（20m以内）、船速小、水流速小、水 底底质较硬的条件。 在测深杆或测深绳上一般每10cm作一标记，以 便读数。
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二、单波束测深仪测量（回声测深仪、测深声呐）
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（三）测线布设
主要考虑测线间距和测线方向。 测深线间的距离大小应顾及测区的重要性、水底 地貌特征和水深等因素。对于单波束水深测量来说， 测线间最大距离要求见下表： 测 区 图上测线间距/mm
沿
内河
海 重点水域 一般水域
10～20 10～15 15～20
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测线方向的布置对采用单波束测深仪或是多波束测
0
-500
双值问题？
(V= 300m/μs)
3000 2000
2000
2500 2500
-1000
500
P
P
P
D3 D1
D2