关于对水下地形测量的研究
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摘要：随着近些年我国经济的发展，作为交通运输的重要组成部分，水运越来越受到重视，要想提高水运安全系数，则必须对水下的地形进行测量，本文在此背景下，通过对水下地形测量进行研究，相信本文有一定借鉴作用。
关键词：GIS；水下地形测量；DEM模型
中图分类号：U412.24+1文献标识码： A 文章编号：
Abstract:In recent years with the development of our national economy, as an important part of the transportation,
water more and more be taken seriously, to improve the water transportation safety coefficient, it must be of
underwater topography measurement, this paper on the background,
through the study of underwater topography measurement, believe a reference for this article.
Key words:GIS; Underwater topography measurement; DEM model
引言
近些年随着人们都已充分了解水电站所产生的能源具有环保特征，还兼具有抗旱和抗洪的功效，并且与国计民生有着直接关系的有对航道的整治和管理，从而确保水运的畅通。而在对江河湖泊进行开发的过程当中，这离不开水下地形测量这个基础性的测绘工作。如在进行航道的选择过程当中，就必须对水下障碍物的情况充分了解，水下地形图还积极的应用到港口的相关整治和清淤等工作，由此可见水下地形图所具备的重要作用。
一、在水下地形测量当中对GIS的应用
GIS也就是地理信息系统的简称（Geographic Information System），该系统是在计算机软硬件的支持下，以地理空间数据库作为基础，对信息科学和系统工程的相关理论充分运用，对具有空间内涵的地理数据进行科学管理和综合分析，从而能够提供给相关部门进行管理和决策所需要的信息的技术系统。作为计算机化的数据管理系统，GIS所建立的初衷是为了对空间数据进行显示、检索、存储、分析、模拟、获取。而这里所指的空间数据则是指通过对不同方式的遥感或者是非遥感所得到的数据，在这些数据模型当中，主要包括统计数据、地图和遥感等，空间位置确定这是这些数据模型所具备的共同特点。而且空间实体这是GIS所要处理的对象，处理过程则是对空间实体的空间关系和位置作为依据实施。
而在当今社会飞速发展的信息技术的促进下，当前依靠原有的水下地形测量数据管理和分析方式不能够对现代测绘的客观发展需要进行满足，所以势在必行在进行水下地形测量数量进行现代化管理当中引进GIS技术。而通过对GIS技术的应用，则可以管理水下地形测量数据的效果，并且对水深测绘信息化进程起到明显的加速作用。在进行处理变换和综合分析从数据库当中所提取出来的地形、航运状况、水文特征以及地貌等数据则使用GIS空间分析的手段，以便对于相关知识的获取，并且做到直观的使用图形形式进行表达给予科学合理的辅助信息来对规划建设方案进行确定。
在水下地形测量当中管理和分析当中所进行GIS应用所具有的目的主要出于两方面因素：一方面是有序性在存储管理大量的测量数据以及相关的辅助数据，另一方面是在分析测量数据的时候借助于GIS所具备的超强的空间分析功能。
（一）对水下地形测量数据进行管理
通过将水下和水深的地层测量当中的所有数据进行归纳后分为原始数据和处理数据这两个部分的内容，这两个部分内容的关系是在原始数据基础上产生处理数据。对原始数据进行归纳其主要内容为：通过GPS、RS等常规测量手段所获得的野外数据，通过数据测深仪对水深所测量获得的数据等。对处理数据进行归纳其主要内容为：根据水深数据基础上所获得的水深值，通过各种常规测量手段所获得的数字高程数据（DEM），关于水深点位的三维坐标等。
由于有着很多的不便在对关于水下地形的测量数据进行管理所采用文件的形式，而通过使用GIS有着明显的优势在进行数据的存储管理当中，根据对现有的GIS平台进行研究发现，主要有面向对象的地理数据库和关系型数据库这两种，通过在GIS数据库当中录入属性和水下地形测量数据这两种，从而做到高效管理和存储水下地形测量数据和属性数据的要求。
（二）立足于GIS技术对水下地形数据进行分析
在水下地形测量这项工作当中一个重要的环节就是分析水下地形。通过前期大量数据的掌握之后，要对这些所掌握的信息进行加工处理，使得生成的信息有用，这就是所谓的水下地形分析的环节。通常来说，对于水下的地形测量进行数据分析的主要内容有：水下飞行模拟，生成任意剖面线，分析缓冲区，通过对DEM的运用分析冲淤，建立起行之有效的数字高程模型，分析叠置现象，对整个工程进行计算分析，生成等值线等。
在进行计算工程量以及分析水库的淹没等应用当中，对于计算表面积和体积显得尤为重要，同来来说，对体积的计算所采用的是近似的方法进行，立足于GIS软件平台作用的发挥，在进行计算制定区域范围内的土体表面积和体积必须和已经占有的数据相结合。
通过对DEM的运用分析冲淤。对于同一地方而时间不同的冲淤量的问题这是在进行水下地形分析当中重点关注的问题，这可以提供依据进行相关的生产和研究。对已经建立起来的DEM模型进行充分的利用，在利用过程当中，DEM模型所选取的数据是直接建立或者是直接从所得到的数据库当中打开模型的数据资料，在此基础上，对需要比较的两组数据进行确定，利用所建立起来的DEM模型进行叠加相减处理，比较的结果就是得出的差数值。在进行两个模型的叠加分析利用的过程当中，要重点注意以下两方面的因素：一方面是在进行DEM模型的叠加过程当中，这两个模型必须具有相比性，也就是说这两个模型必须具有的格网参数相同，叠加并不是所有的都可以任意叠加。只有这样才能够完全对应两个模型的格网，并且可以直接进行内插值网格点的相减，这样才能够得到相应格网所需要的差值，如果不满足以上条件，那么相应对应的格网点就不能够得到差值；另一方面是在计算冲淤量的计算所采取的方法是断面法，这也就是对断面的面积和间距进行相乘之和累加之后得到。
分析缓冲区。通过对缓冲区的分析则是进行一定范围的缓冲区分析，这主要是通过面、线、面目标的划分，从而使得对所影响的范围进行判断。例如对码头进行选址，则必须要对其周围的运输、储运等周边环境的影响进行充分的考虑，这个时候就可以将码头作为一个点从而画出缓冲区的半径，在分析缓冲区。GIS空间分析操作当中，其中一个重要的模块就是GIS当中分析缓冲区，所以在利用GIS软件则会轻松实现分析缓存区。
二、进行水下地形测量
（一）测量水下地形
1、安装使用测深设备
在进行测深设备的选定上，通常采用的是中海达的HD-27测深仪，在使用测深仪之前必须要进行动静态结合比对的试验。由于测量船的中舷处在航行的过程当中吃水线变化最小，所以一般都将测深仪安装在该处，在高度的选择上通常都安装在水下50cm至船底略高的位置，但必须重点注意避免被测区碰撞到杂物和水下渔网。通常来说，一套完整的测深仪设置包括声速和吃水深度设置这两种。
2、布设断面线
进行水下测量过程之前必须要在测深仪上布设水下测深断面线，对断面线的布设要求是垂直于水流方向，断面线的间距设置为四十米，在河道的转弯处为了避免盲点的出现，则要进行适当的加密。
3、设立基准站
为了确保在进行测量的时候快速和精度高，对基准站必须保证符合以下要求：在GPS-RTK基准站的选择上必须放在等级控制点上面，或者是测区中心区域的临时固定点上；传输数据所使用的移动通信，基准站必须选择放在测区范围之内有移动通信接收信号的位置；当进行传输数据使用电台，基准站则应该放在测区范围内相对比较高的位置；如果基准站长期或者是经常使用，那么应该在基准站埋设强制归心作用的观测墩；基准站在仰角十度的范围之内不能够有遮挡物，保持一定的开阔地域，这样就可以避免干扰源；为了做到能够使得基准站的差分信号传播的距离更远，在对基准站的选址上一般都要选址在保存比较容易、有着稳定点位、比较稳定的地质条件、比较高的地势的位置，在此基础上，还有兼顾进行施测的方便，要做到对原有标石观测墩的尽最大可能的利用。
4、测量水下地形
对水下地形的测量通常来说要依据潮汐、风浪和天气等情况进行，对时间要做到合理安排，当出现比较大的风浪等恶劣气候的发生，这不但对于测量人员的人身安全造成隐患，还对设备的安全造成影响，所以这种情况下必须立即对测量停止。通过在测深仪当中所要缺德的参数设置在测量软件当中，在校核已经知道的控制点无误之后才能进行测量操作。
为了对水下地形测量的精度进行保证，此时还应该注意以下几点：在PDK流动站但在的接收机的天线应该和换能器保持在同一垂线之上，要想进行测量的进行号必须对PDK固定解进行保证。在对断面线进行测定测量的时候，首要的是必须将测量船导航到断面的位置上面，再根据指定的间距来对测点进行定位和测深，在测量过程当中记录通过测深仪进行，以便能够对船的航向进行及时的修正。
参考文献
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[2] 刘树东,田俊峰.水下地形测量技术发展述评[J].水运工程.2008(01)
[3] 郭永鑫,杨开林,郭新蕾.GIS技术在引渤济锡海水输送工程选线中的应用[J].南水北调与水利科技.2009(01)