第三章 水下地形测绘(01、02)
水下地形测绘
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测勘学院测绘工程教研室
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1.全站仪定位
• 传统的光学仪器定位，以行驶的测船上与测深 点在同一铅垂线的标志为观测目标，由岸上的 两台经纬仪同时照准目标，实施前方交会法定 位，并且做到与水深测量工作同步。
• 近年来，随着电子经纬仪的普遍使用，用传统 的光学经纬仪前方交会法定位已很少采用。新 的方法是直接利用全站仪，按方位—距离的极 坐标法进行定位。
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外业工作结束后，即开始内业工作，其主要内容有： • （1）将外业测角和测深数据汇总并逐点核对。 • （2）由水位观测结果和水深计算各测点高程。 • （3）展绘各测点位置，注记相应高程。 • （4）在图上勾绘等高线或等深线表示出水下地形
的起伏。
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3.河流横断面测量
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4.河流纵断面图编制
• 河床的最深点称深泓点。沿河道深泓点剖开的断 面称河流纵断面。用横坐标表示河长，纵坐标表 示高程，将这些深泓点连接起来，就是河流断面。
• 河流纵断面图的内容应包括河底线、水位线以及 沿河主要居民地、工矿企业、铁路等。纵断面一 般是在收集已有材料的基础上编绘获得，缺少的 资料通常实测、补测得到。
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河流纵断面图编绘步骤： • （1）量取河道里程。 • （2）换算同时水位 • （3）编制河道纵断面表，作为绘制河道断面图的
主要依据。 • （4）绘制河道纵断面图。
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测绘技术中的水下地形测量技术方法
测绘技术中的水下地形测量技术方法近年来，随着科学技术的不断发展，水下地形测量技术在测绘领域中扮演着愈加重要的角色。
水下地形测量技术具有广泛的应用领域，如海洋工程、河流治理、水利建设等。
本文将介绍几种常见的水下地形测量技术方法，以探索其原理、特点及应用范围。
首先，我们来了解一种常见的水下地形测量技术——声纳测深法。
声纳测深法利用声波在水中传播的原理，通过发射声波并记录回波的时间和信号强度来计算目标水下地形的深度。
由于声波的传播速度在水中是已知的，因此可以根据回波的时间确定目标地形的深度。
这种方法适用于测量深海、湖泊等特殊环境下的地形，并且具有测量范围广、精度高的优点。
它被广泛应用于海洋资源勘测、海底地质调查等领域。
其次，我们来介绍另一种常用的水下地形测量技术——激光测距法。
激光测距法利用激光器发射激光束，并通过接收器记录返回的光信号，从而确定目标地形的距离。
这种方法适合于近距离测量，并且具有高精度和快速测量的特点。
激光测距法广泛应用于水利工程、城市建设等领域，如测量河床的高程、建筑物的结构等。
然而，由于激光光束在水中传播时会发生衰减，因此在水下环境中应用时需要考虑光线的衍射和散射，以提高测量精度。
此外，水下地形测量技术中还存在一种常用方法——多波束测深法。
多波束测深法通过同时发送多个声波束，并记录回波的时间和强度，以确定目标地形的深度和形态。
多波束测深法相比于传统的声纳测深法有着更高的测量精度和分辨率。
该方法广泛应用于海洋测图、河流边界划定等领域。
同时，该方法还可以获取地形的三维数据，为后续的地形分析和建模提供了重要数据支持。
除了这些常见的水下地形测量技术方法，还有一些新兴的技术正在被应用于水下地形测量领域。
例如，无人机测量技术的发展为水下地形测量带来了新的机遇。
无人机可以携带各种传感器设备，在空中进行水下地形测量，无需直接接触水体。
这种方式不仅能够提高测量的安全性和效率，还能够获取更广阔的测量区域。
第三章 水下地形测绘解读
一、人工测深
在水下地形测量中，最早的测深工具就是使用测深杆和测深 锤。尽管现在的测深设备主要是测深声呐，但在在水草密集 的区域，或者极浅滩涂等声呐设备无法工作的地方，这些原 始的测深工具仍然在发挥作用。 测深锤重约3.5kg，水深与流速较大时可用5kg以上的重锤。在 测深锤的绳索上每10cm作一标志，以便读数。由于测深锤只 适用于水深较小、流速不大的浅水区，测深时应使测深锤的 绳索处于垂直位置，再读取水面与绳索相交的数值，其测深 精度与操作人员的熟练程度有很大关系，且工作效率低，因 此，目前已很少或基本不用。图3－9 测深锤图3－10 测深杆 测深杆（图3─10）适用于水深5m以内且流速不大的水区。
N
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图3－1 测线布设示意图。
§3－2 导航定位 在进行水下地形测量时，测量船须沿着预先设计的测线行驶， 并且按照规定的时间或距离获取水深值和该水深值的平面位置。 在20世纪90年代以前，有多种定位方法用于水下地形测量，如 断面索量距法、六分仪、交会法、极坐标法、微波测距系统和 无线电定位系统等。目前，全球卫星定位系统（GPS）几乎完 全取代了这些传统的定位方法，成为水下地形测量工作中最主 要的定位手段，那些传统的方法在实际工作已经极少使用了。 因此，本节将只介绍GPS导航定位在水下地形测量中的应用。 一、导航定位系统的组成 图3－3导航定位系统组成导航显示器GPS接收机导航软件/计 算机同步定标器测深仪操作员显示终端数据通讯 一个典型的水深测量导航定位系统（见图3－3），包括GPS接 收机、安装有导航定位软件的计算机、导航显示器、操作员使 用的显示终端以及与测深仪连接的数据通讯电缆，有时候，还 需要一个专门的同步定标器。同步定标器的目的是控制测深仪 的定标时间与GPS的定位取样时间保持一致。导航定位软件应 具有数据采集、质量控制以及界面友好的导航定位信息显示等 功能。导航定位信息显示应包括：测线和测量船的位置，导航 信息与数据采集信息，以及供船驾驶的航向和偏航显示等
使用无人船进行水下地形测绘的步骤和技巧
使用无人船进行水下地形测绘的步骤和技巧概述水下地形测绘是一项重要的任务，用于获取水下地形的形状和特征。
无人船技术的发展使得水下地形测绘不再受到人力和物力的限制，大大提高了效率和准确性。
本文将探讨使用无人船进行水下地形测绘的步骤和技巧。
1. 确定测绘区域在开始水下地形测绘之前，首先需要确定测绘的区域。
根据实际需求和目标，选择合适的水域范围进行测绘。
此外，还需要考虑测绘的深度范围和水下环境的复杂程度，以确定使用的无人船和传感器的性能要求。
2. 选择适当的无人船和传感器根据测绘任务的需求，选择适当的无人船和传感器非常重要。
不同的无人船和传感器具有不同的特点和适用范围。
例如，对于浅水区域的测绘，可以选择悬挂式无人船，它可以携带多种传感器进行测量。
而在深水区域，可以选择自主式无人船，它具有较好的稳定性和控制性能。
传感器的选择也是关键因素。
常用的水下地形测绘传感器包括声纳、多波束声纳、激光扫描仪等。
根据所需的精度和分辨率，选择适当的传感器进行数据采集。
3. 制定测绘计划在开始测绘之前，需要制定详细的测绘计划。
首先要确定测绘的目标和需要获取的地形数据类型。
然后，根据测绘区域的大小和深度，确定航线和采样点的分布。
此外，还需要考虑船体的移动速度、控制点的设置以及数据的处理和存储方式。
4. 进行测绘操作在开始测绘之前，需要进行必要的准备工作。
保证无人船的各项设备正常运行，检查传感器的校准情况，并确保无人船与地面控制站的通信畅通。
开始测绘后，无人船根据预定的航线进行巡航，同时激活传感器进行数据采集。
可以根据需要调整航线和采样点的分布，以确保获取到足够的数据覆盖目标区域。
5. 数据处理和分析完成测绘任务后，需要对获取的数据进行处理和分析。
首先，将采集到的原始数据进行预处理，包括去噪、滤波和校正等操作。
然后，使用专业的软件对数据进行处理，生成水下地形的三维模型和地形图。
在数据分析过程中，可以使用现有的水下地形分析方法，如地形剖面分析、水深图绘制、地形变化监测等。
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作随着现代科技的不断进步，人类对于地理信息的需求也变得越来越强烈。
测绘作为一项重要的技术手段，旨在获取地球表面的准确、全面的地理信息。
而水下地形测量及水下地图制作则是测绘技术领域中的一项重要内容，在海洋探测、海底资源开发、海上安全等领域发挥着重要作用。
水下地形测量是指通过测量手段来获取水下地形的高程、形状等信息的过程。
在过去，由于技术手段的限制，人们对于水下地形的了解相对较少。
然而，随着水下科学技术的发展，现代测绘技术实现了对水下地形的高精度测绘。
其中一项重要的技术就是声纳测深。
声纳测深是利用声波在水中传播的特性，通过发射声波信号并接收反射信号来测量水下地形的技术。
声纳测深仪通过测量声波信号的传播时间和反射强度来确定目标物体的距离和深度。
同时，还可以通过测量多个点的位置来绘制水下地形图。
除了声纳测深，水下激光雷达（SLR）也是近年来被广泛应用的测量技术之一。
水下激光雷达是利用激光束在水下的传播特性来获取水下地形信息的一种技术。
通过发射激光束，并接收反射激光束的信息，可以精确测量水下地形的形状和高程。
水下激光雷达具有测量速度快、精度高等优点，被广泛应用于海底地貌测绘、水下遗迹勘探等领域。
水下地图制作是根据水下地形测量所获得的数据，通过一系列的处理和分析，将水下地形信息以可视化的方式呈现出来的过程。
水下地图具有高精度、多层次、立体化等特点，可以帮助人们更好地理解和利用水下地形信息。
然而，水下地图制作过程中面临着数据量大、处理复杂等挑战。
在水下地图制作中，GIS（地理信息系统）起着重要的作用。
GIS可以将不同源的地理数据进行整合、分析与展示，从而实现对水下地形的多角度表达。
利用GIS技术，可以将测量得到的水下地形数据与卫星遥感影像、航海图、物质分布等数据进行叠加，从而建立起一幅立体化、多层次的水下地图。
此外，虚拟现实（VR）技术也为水下地图制作提供了新的视角。
利用VR技术，人们可以在虚拟环境中，身临其境地探索水下地形。
水下地形测量技术设计书课件资料
XXXX铁路XX水库、XX水库水下地形测量技术设计测绘有限公司二○一五年十月目录1. 概述 (1)1.1 作业的任务和目的 (1)1.1.1. 作业任务 (1)1.1.2. 作业目的 (1)1.2. 项目执行要求 (1)1.2.1. 任务安排 (1)1.2.2. 工作量 (2)1.3. 主要技术参数 (2)1.3.1. 平面、高程系统及基准 (2)2. 技术设计执行情况 (2)2.1. 作业依据 (2)2.2. 平面及高程控制测量 (2)2.3. 水下地形测量 (3)2.3.1. 测线布设 (3)2.4. 地形图编绘 (6)2.4.1. 编绘内容 (6)3. 提交的成果及资料 (6)徐宿淮盐铁路水下地形测量技术设计1.概述1.1作业的任务和目的1.1.1.作业任务(1)根据计划的测线进行外业数据采集，得到水深观测数据。
(2)对外业采集的观测数据进行数据处理、转换及编绘1：500水下地形图。
1.1.2.作业目的严格按照规范要求进行外业调查和内业资料整理，保证使用设备100%检验合格，工作正常，采集资料100%可信可靠，野外资料记录完整，真实客观解释外业资料，报告详实，图件完整清晰。
1.2.项目执行要求1.2.1.任务安排根据工期与工作量并结合测区实际情况，我队以工程质量优秀为测绘目标，加强项目管理职能，提高测绘效率；增加技术力量投入，保证工程进度，确保工程工期。
1.2.1.1.测前准备明确任务后，马上开始组织确定项目机构，进行人员配置；收集有关资料，对特殊区域进行现场踏勘；检验调配仪器设备。
组织人员、设备、船只等准备进现场正式开展外业测量工作。
投入的主要设备一览表表1序号设备名称品牌及型号数量2iRTK 台 1 海星达双频GPS接收机1苏一光全站仪 3 台1台笔记本电脑联想41台中海达测深仪 HD-28015 南方CASS9.1 套软件1辆面包车6 汽车1艘当地渔船7 测船若干其他其他配件设备81.2.1.2.外业实施组织各种设备及人员到达现场展开外业实施。
如何进行水下地形的测绘与制图
如何进行水下地形的测绘与制图水下地形的测绘与制图是海洋地质学、海洋地理学以及海洋资源开发和利用等领域的重要基础工作。
水下地形测绘主要通过声学技术，如多波束测深、侧扫声呐、声纳剖面等，获取海底地形的数据，然后用这些数据进行海底地形制图。
本文将从测绘数据采集、地形数据处理与分析、制图输出和应用方面来论述如何进行水下地形的测绘与制图。
一、测绘数据采集水下地形测绘的首要任务是采集准确的测量数据。
目前，常用的测量技术是多波束测深。
多波束测深技术通过在测船底部安装多个发射和接收声源，能同时观测到不同方向的声波反射信号，从而可以获取到高分辨率的测量数据。
除了多波束测深技术外，侧扫声呐和声纳剖面也是常用的测绘手段。
二、地形数据处理与分析获得了一系列水下地形数据后，需要对其进行处理和分析，以得到准确的地形模型。
首先，对原始数据进行滤波、去噪、补偿等预处理操作，提高数据质量。
然后，采用插值算法填充缺失数据，以获得完整的地形模型。
接下来，进行数据分析，提取地形特征，如海底山脉、峡谷、河道等，通过计算测量数据之间的高度和距离差异。
同时，根据航行轨迹和地形特征，将数据进行分区划分，用于不同区域地形的制图。
三、制图输出地形数据处理与分析得到高质量的地形模型后，需要将其进行制图输出。
制图输出是将地形数学模型转化为具有可视化效果的地形图或立体图的过程。
制图输出的目标是提供给用户直观、易懂的地形信息，帮助用户更好地理解和利用地形数据。
在制图输出过程中，可以选择不同的投影方式、颜色填充和等高线绘制等方法，以制作符合要求的地形图。
四、应用方面水下地形测绘与制图在海洋相关领域具有广泛的应用价值。
首先，它为海洋资源开发提供了重要的基础数据。
通过了解海底地形，可以帮助人们寻找适合进行资源开发的区域，如油气勘探、海洋矿产开采等。
其次，水下地形测绘与制图对于海底环境监测和管理也具有重要意义。
地形图可以提供给海洋管理部门，用于规划和管理海洋生态保护区、渔场保护区等。
第3章 水下地形测量
对于需要详细探测的海区和地貌复杂的海区，测深线的间隔 可以缩小或放大比例尺进行测量。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
(三)测线布设 1、测线间距 对多波束测深仪 ，应根据系统的测幅宽深比等技术性能，结 合测区水下地形的大致分布情况设计测线间距，以达到 全覆盖测 量的目的。 河道或航道测量测深线间距限值为：
收集的资料包括最新出版的陆域及水域地形图、测区的平面及高程 控制成果资料及其说明、测区的水位资料、气象资料以及其它有关资 料，对所收集的资料对其可靠性和精度进行分析，并对资料能否采用做 出结论。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
(一)实地勘察 实地勘察是修正充实初步技术设计的重要环节： �了解测区的社会情况、自然地理、水文气象、交通运输、物 资器材供应、测量船工作及生活条件、测量船停靠的码头及避 风锚泊条件； �测区已知控制点位置、标志类型及保存情况是否完好； �所设水位观测站站位和设站条件。
当超限的点数超过参加比对点总数的 25％，或图幅拼接的点 位水深比对超限时应重测 。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
技术设计首先要确定测区范围，划分图幅和确定测量比例 尺，标定免测范围或确定不同比例尺图幅之间的具体分界线，明 确实施测量工作中的重要技术保证措施，编写 项目设计书 和绘制 有关 有关附图 附图 附图。 。 为此，必须全面收集和分析测区有关资料，进行 初步设计， 然后对某些资料不足或难以评估资料可靠性的测区进行实地勘察 和调查，在此基础上对初步设计进行修改和充实，并编制 技术设 计书。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
(三)测线布设 测线布设是水下地形测量技术设计的主要内容之一，测线布设 主要考虑测线间距和测线方向。 1 1、测线间距 、测线间距 测线间距是水下地形测量要求的一项重要指标，测深线的间 隔应顾及测区的重要性 、水底地貌特征 和水的深度等因素确定。 对单波束测深仪 ，原则上主测线图上为 1cm，平坦水底可以放 沿 海 内 河 宽为2cm，见下表： 测 区
第三章 水下地形测绘(01、02)
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
（8）为了进行国与国之间的海域划界工作，高精度 的海底地形图是必备的。
3
§3-1
精度要求与技术设计
一、精度要求 由测点的测深精度和定位精度决定。测深精度目 前有《海道测量规范》、《海洋工程地形测量规范》 《水运工程测量规范》、《IHOS-44》等标准。下表为 1999年版国家标准《海道测量规范》规定的深度测量 极限误差。 国际海道测量组织
续
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（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。
工程测量学---第三章 水下地形测绘
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%。
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
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)
（三） RBN-DGPS定位 RBN-DGPS就是Radio Beacon Differential GPS 该系统需设多个基准站，以构成基准站网，也称局域 DGPS（LADGPS—Local Area DGPS）。系统利 用无线电标台站向移动台播发差分改正信息，移动台 用此信息对其接收的GPS定位信息进行实时修正， 以确定其精确位置。 目前，由交通部在我国沿海建立的RBN-DGPS 定位系统可以覆盖我国近岸向海约400km，向陆地 约100km的范围，定位精度约2~5m。
水下地形图测绘方法探析
１ 水下地形图测绘的特点水下的地形起伏是看不见的，不能像陆地上测图那样根据地形特征点进行测绘。
一般地，水下地形图的测绘分为两大内容：测深和定位。
２ 水下地形图的传统测绘方法水下地形测量，就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。
水下地形图的传统测绘方法是：先在沿岸布设一定的控制点，在水域均匀地布设测点，通过陆地上的控制点进行定位，即测定出各测点的平面位置，同时进行水深测量，即测量出各测点处的水深，从而得出各测点的高程。
往往测深和定位这两项工作是独立完成的，即由两套作业人员、采用不同的仪器和工具独立进行，但这两项作业又是紧密联系的。
在船上进行水深测量的同时，必须进行定位测量，也就是说，测深和定位应同步完成。
此时测深所得的只是测点处的水深，还须解决将水底点的深度转换成高程问题。
传统的解决方法是：在进行水下地形测量的同时，同步进行水位观测，以获取水位面高程。
当测区的水位面随时间（或距离）变化较大时，要定期（或定距离）的进行水位观测，并利用观测所得时间（或距离）与潮位的对应关系，内插出每一时刻（或每一位置）的水位面高程；若水位变化微小或基本不发生变化，无须内插，仅测量一个水位面高程即可。
水下地形图测绘方法探析喻艳梅 湖南工程职业技术学院资源工程系 ４１０１１４３ 利用ＲＴＫ定位技术进行水下地形图的测绘３．１ＲＴＫ定位测量的基本原理ＲＴＫ即ＧＰＳ实时动态测量，它是以载波相位观测值为根据的实时差分定位测量技术。
其作业方法是：可在一个已知的地面控制点上安置动态的ＧＰＳ接收机作为基准站（也可在地面上的任意点上安置ＧＰＳ接收机作为基准站），利用ＧＰＳ控制手簿输入一些必要的数据（如已知点上的坐标及高程值、基准站的三维坐标），流动站则在另外的一个或两个已知点上进行实时差测量，即在接收ＧＰＳ卫星信号的同时，还通过无线电接收设备接收基准站传输的数据，然后将所有的数据都实时地传输到流动站的控制手簿上，再通过软件依据相对定位原理进行平差处理，得到坐标转换的参数。
水下地形测绘与变形位移监测
3.2变形监测的实施及依据
一般来说，影响办公大楼、仓库等陆上建筑物的不安全因素，主要是基础的不均匀沉降，对这些建筑物主要进行沉降监测；影响码头的不安全因素，除地质条件外还有船舶的撞击、重载卸运等横向作用力的影响，所以对于码头除应进行沉降监测外，还应进行位移监测。变形监测应按有关规范进行，做到人员、仪器、线路三固定，年度观测的月份、旬期应尽可能相同，使观测的外界条件尽可能相同。1974年国家测绘局制定的《国家水准测量规范》和1985年城乡建设环境保护部颁发的《城市测量规范》均应作为监测工作的依据。观测必需在通视良好时进行。
2.3水下地形测量技术的测量软件选择
现阶段，一般的水下地形测量仪器都有与之配套的后处理软件系统，而依据测量仪的探头数量，我们又可以把测量系统划分为单波束测探系统和多波束测探系统这两种主要形式。多波束测量具有明显的测探速度更快，测探点更多，且测探覆盖范围更广泛等特点，有效的运用了旋转定向技术，提高了系统的测量效率与测量精度，降低了数据的处理时间，能够更好的保证测量的成图质量。
二、水下地形测量技术方案探讨
2.1水下地形测量技术的测量设备选择
（1）水下地形测量中测深仪的选择：传统的测深仪器与工具主要包括测深锤、测深杆和回声探测仪等，而现阶段这些设备通常被当作辅助工具来进行选用。现阶段的水深测量工作都是通过回声探测仪来完成的，测深仪的机型主要分为双频测深仪和单频测深仪两种，其中单频测深仪能够满足普通的深度测量需要，但一旦碰到需要进行土方计算的测量就显得比较困难，所以通常需要两个测深仪的配合使用才能更好的进行水深的测量工作。
使用测绘技术进行海底地形测绘的方法和流程
使用测绘技术进行海底地形测绘的方法和流程随着科技的不断发展，人类对地球深海地形的探索也日益深入。
海底地形的测绘为海洋资源开发、环境保护和航海安全提供了重要的基础数据。
本文将介绍使用测绘技术进行海底地形测绘的方法和流程。
一、测绘技术概述测绘技术是利用各种工具和方法，对地球表面进行测量和绘制的学科。
在海底地形测绘中，主要采用的测绘技术包括声纳测深技术、多波束测深技术和卫星遥感技术。
声纳测深技术是一种利用声波在水中传播速度的原理进行测距的方法。
通过发射声波并测量其返回时间，可以计算出水下物体的位置和深度。
这种技术适用于近海浅水区域的测绘，但对水下地形的分辨率较低。
多波束测深技术通过同时发射多个声束，可以提高测量的精度和分辨率。
相比于声纳测深技术，多波束测深技术可以更准确地绘制海底地形的细节。
卫星遥感技术则利用卫星携带的传感器对海洋进行远程观测和测量。
这种技术适用于大范围的海洋地形测绘，可以获得更广阔的数据。
二、测绘方法1. 前期准备在进行海底地形测绘之前，需要对测绘区域进行详细的调查和规划。
首先，利用卫星遥感技术获取海洋的大致地形信息，确定测绘区域的边界和特征。
同时，需要进行水文测量，包括测量海水的温度、盐度、流速等参数。
这些参数的测量结果可以作为校正数据，提高测绘的精度。
2. 测绘仪器的选择和配置根据测绘的需求和测绘区域的特点，选择相应的测绘仪器。
声纳测深技术适用于浅水区域，多波束测深技术适用于深水区域，而卫星遥感技术适用于大范围的地形测绘。
配置测绘仪器时，需要根据测绘区域的特点和需求，选择合适的扫描频率、射束角度等参数。
同时，还需考虑数据采集和传输的设备，以确保测绘数据的准确性和完整性。
3. 测量数据的采集与处理在实际测绘中，需要将测绘仪器安装在测量船只上，并根据事先规划的测绘路线进行航行。
测绘仪器将不断发射声波或接收卫星信号，获取海底地形的数据。
测量数据采集完毕后，需要进行数据处理与校正。
这包括对数据进行滤波、零点校正、目标检测等操作，以提高测绘结果的精度。
水下地形测量课件讲义(pdf 142页)
水 深 (m) ≤ 20 > 20
深度比对互差 (m) ≤ 0.4
≤ 0.02×水深值
当超限的点数超过参加比对点总数的 25％，或图幅拼接的点 位水深比对超限时应重测。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
技术设计首先要确定测区范围，划分图幅和确定测量比例 尺，标定免测范围或确定不同比例尺图幅之间的具体分界线，明 确实施测量工作中的重要技术保证措施，编写 项目设计书和绘制 有关附图。
3.1 精度要求与技术设计 3.2 导航定位 3.3 水深测量 3.4 水位改正和水位观测 3.5 水深数据处理和成图
3.1 精度要求与技术设计
一、精度要求
水深测量的精度主要由测点的测深精度和定位精度决定，其
精度必须满足相应的国家标准、行业标准或特定测量项目的精度
要求。
国际上权威和通行的测深精度标准是国际海道测量组织
宽为2cm，见下表： 测 区
图上测线间距 （mm）
沿海 10－20
内河
重点水域 一般水域
10－15
15－20
对于需要详细探测的海区和地貌复杂的海区，测深线的间隔
可以缩小或放大比例尺进行测量。
测图比例尺 1:200-1:500
>1:5000 ≤1:5000
定位点点位中误差图上限差（mm） 2.0 1.5 1.0
定位中心应尽量与测深中心保持一致，当二者之间的水平距 离超过定位精度要求的1/2时，应将定位中心归算到测深中心。
3.1 精度要求与技术设计
一、精度要求
主测线与检查线的重合点水深值比对 是检查水深测量的主要 指标。主测线、检查线点位图上距离 1.0mm内的重合深度点深度不 符值限差的规定：
3.1 精度要求与技术设计
水下地形测量培训课件
水下地形测量培训课件水下地形测量培训课件水下地形测量是一项具有重要意义的技术，它在海洋工程、河流水利、水下考古等领域具有广泛应用。
为了提高水下地形测量的准确性和效率，培训课件的设计和内容应该经过精心策划和组织。
本文将探讨水下地形测量培训课件的设计要点和内容安排。
一、课件设计要点1. 清晰明了的目标：在设计水下地形测量培训课件时，首先要明确课件的目标。
课件的目标应该明确指出学员将学习到哪些知识和技能，以及课程结束后能够达到什么样的水平。
2. 结构合理的内容：课件的内容应该按照逻辑顺序进行组织，结构合理。
可以将内容分为导论、基础知识、测量方法、数据处理和案例分析等部分，每个部分都应该有明确的主题和重点内容。
3. 多媒体辅助：水下地形测量是一项复杂的技术，为了更好地向学员传递知识，课件应该充分利用多媒体辅助工具。
可以使用图片、动画、视频等形式展示实际操作和测量结果，以增强学员的理解和记忆。
4. 实践操作的训练：水下地形测量是一项实践性较强的技术，理论知识的学习必须与实际操作相结合。
培训课件应该提供实践操作的训练环节，让学员亲自操作测量仪器，进行实地测量，从而提高他们的实践能力。
二、课件内容安排1. 导论部分：导论部分应该介绍水下地形测量的背景和意义，激发学员的学习兴趣。
可以介绍水下地形测量的应用领域和技术发展现状，引导学员对该技术的认识和理解。
2. 基础知识部分：基础知识部分应该介绍水下地形测量的基本概念和原理。
可以讲解水下地形测量的测量单位、坐标系、误差分析等基本概念，以及测量仪器的原理和分类。
3. 测量方法部分：测量方法部分应该介绍水下地形测量的具体方法和技术。
可以分别介绍声纳测深、激光测距、卫星定位等常用的测量方法，并详细讲解每种方法的原理、适用范围和操作步骤。
4. 数据处理部分：数据处理是水下地形测量中不可或缺的环节。
数据处理部分应该介绍水下地形测量数据的处理方法和技巧。
可以讲解数据的清理、校正和分析等过程，以及常用的数据处理软件和工具。
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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。
11
§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；
26
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。
28
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）
15
（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。
30
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）
9
（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
10
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