内河航道测量技术及其发展
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本文归纳总结当代航道测量技术方法，供广大 航道测量生产者使用、参考，为进一步理论探索与 应用研究提供方向有一意义。
2 航道测量技术发展简述
测量发展涉及到多学科的综合发展，各种测量 手 段 的 归 类 在 不 同 子 学 科 里 并 不 一 致 ，为 便 于 梳 理，依航道测量的主要工作水下地形测量将其简单 分为定位、测深二类。其他如水文观测等同样因仪
中国水运·航道科技
内河航道测量技术及其发展
沈继青 陈建桥 贺 敏 桑百川
（长江航道测量中心 武汉 430010）
【摘 要】现代航道测量定位技术发展经历了光学、电子仪器与卫星定位三个阶段。测深技术从杆/锤测到测
深仪及多波束声学测深及机载激光光学测深的发展，总结航道测量技术发展历史，并简要探讨机载激光测深等
（2）运行参考站（CORS） CORS 为一个或若干个固定、连续运行的 GPS 参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术 组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层 次的用户自动地提供经过检验的不同类型的 GPS 观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息、 及其他有关服务项目的系统。目前我国省级 CORS 站 网 已 经 基 本 建 设 完 成 ，内 河 航 道 测 量 在 省 级
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器发展，应用技术变化较大，定位与测深的分类并 未完全参照教科书定义，而以主要技术或仪器设备 分别据其成熟应用时间先后展开叙述。 2.1 航道测量定位技术
航道测量定位技术，不仅指将水深点的平面位 置测定出来，还包括航道测量中的地形点定位。
上世纪 80 年代左右，航道测量定位技术以六分 仪、经纬仪光学仪器的交会法定位为主，主要以角 度 观 测 来 确 定 船 舶 位 置 ，对 人 员 操 纵 仪 器 熟 练 程 度、天气环境、通视条件均有要求；90 年代随着光电 测距仪、全球卫星定位系统的先后出现，给航道测 量带来变革性变化。光电测距仪在航道测量上的应 用，使得航道测量从需要 2 名以上作业人员的两处 架站操作仪器到单站独立作业。GPS 让航道测量迈 入全天候单船作业时代，这一时期的定位技术还有 其它仪器应用，在《水运工程测量手册》一书测量仪 器一章中有较为全面的介绍，包含有无线电定位、 极坐标定位、全球定位系统等；六分仪定位、水下声 学定位和无线电定位这几种技术在内河航道测量 中应用较少，不进行详细介绍，对经纬仪、光电测距
两台仪器测角定位
百度文库一台仪器测角测距定位
最少观测技术人员 必需设备
5 2 台经纬仪
3 1 台测距经纬仪
观测时架站
2处
1
控制范围
需处于 2 处架站点范围内
受测距仪距离控制（20-30km）
由表 1 可出，测距经纬仪极坐标法相比经纬仪 交会法减少了观测所需技术人员和架站数，仅需一 台测距经纬仪即可工作，观测控制范围受测距仪距 离控制，一般为 20～30km。但两方法都需要在非雨 天、视线良好的情况下进行，而全球卫星定位系统 让航道测量实现了全天候作业化。 2.1.2 全球卫星系统（GNSS）定位法
现代航道测量技术的应用及发展前景。
【关键词】航道测量；技术；发展；内河航道测量
【中图分类号】 TP393
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2016）02-0048-05
1 引言
内河航道测量是内河航道工作的基础，其目的 是水文观测、测绘河床地形，给航道维护、航道规划 设计、科研、施工及船舶安全航行提供必要资料，是 航道建设、航道养护和科研所必需的基础资料调查 工作。30 多年来测量技术手段不断发展，特别是光 电测距仪、全站仪、GPS、多波束测深和激光测深技 术的发展，让航道测量甚至整个海洋测绘学科发生 了数次技术革命，六分仪、三杆分度仪、经纬仪等利 用光学仪器进行交会的测点定位方法在内河航道 测绘中己不再使用。
测量与信息化
仪和全球定位系统进行探讨，主要对在航道测量中 应用广泛的全球定位系统技术及其未来发展进行 详细分析。 2.1.1 测距经纬仪极坐标法
70 年代末 80 年代初，光电测距仪陆续投入使 用，出现了在光学经纬仪上加装光电测距仪的改造 型仪器，即带有光电测距装置的光学经纬仪又称测
距经纬仪，是现代全站仪的前身。 测距经纬仪极坐标法主要是采用架设于已知
点以另一控制点作为参照点对未知点（测船点处） 进行测角测距来确定点位的方法。该方法比较于经 纬仪交会法，只需要一处架站即可进行观测，减少 了观测所需最少技术人员。经纬仪前方交会法与测 距经纬仪极坐标法相比较见表 1。
表1
经纬仪前方交会法与测距经纬仪极坐标法相比较
经纬仪前方交会法
测距经纬仪极坐标法
特点
（1）差分 GPS 定位（DPS） DGPS 是先利用已知精确三维坐标的差分 GPS 基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将该修
正量实时或事后发送给用户（GPS 移动台），对用户 的测量数据进行修正提高定位精度；差分 GPS 分伪 距差分和载波相位差分两类。伪距差分是在基准站 上，观测所有卫星，并据基准站已知坐标和各卫星 的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距 离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传 输至用户接收机，提高定位精度。现在航道测量中 应用最为广泛的是载波相位差分技术，又称 RTK （Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站 载波相位观测量将基准站采集的载波相位发给用 户接收机，求差解算坐标使定位精度达到厘米级， 目 前 航 道 测 量 主 要 采 用 RTK，在 长 江 部 分 区 段 CORS 已投入使用，可以预见今后随着 CORS 的建 设，其应用将便为广泛。
90 年代中后期，以美国 GPS（Global Positioning System）为代表的 GNSS 进入了成熟的商业化应用， 我国海洋测绘领域迅速引入这一技术并开展了相 关应用研究，交通部下属海事局、长江航道局等单 位，大量引进了国外 GPS 仪器并开展了规模化应 用。近二十年来，航道测量先后经历了差分定位，连 续参考站、精密单点定位几个技术应用发展阶段， GPS 仪器从纯粹国外引进、国内组装，再到现在的国 产多品牌。以下依次以差分定位、精密单点定位技 术的阶段性发展对其进行探讨，并以近年来出现的 双系统和北斗系统对 GNSS 技术在航道测量技术的 应用前景进行展望。
2 航道测量技术发展简述
测量发展涉及到多学科的综合发展，各种测量 手 段 的 归 类 在 不 同 子 学 科 里 并 不 一 致 ，为 便 于 梳 理，依航道测量的主要工作水下地形测量将其简单 分为定位、测深二类。其他如水文观测等同样因仪
中国水运·航道科技
内河航道测量技术及其发展
沈继青 陈建桥 贺 敏 桑百川
（长江航道测量中心 武汉 430010）
【摘 要】现代航道测量定位技术发展经历了光学、电子仪器与卫星定位三个阶段。测深技术从杆/锤测到测
深仪及多波束声学测深及机载激光光学测深的发展，总结航道测量技术发展历史，并简要探讨机载激光测深等
（2）运行参考站（CORS） CORS 为一个或若干个固定、连续运行的 GPS 参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术 组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层 次的用户自动地提供经过检验的不同类型的 GPS 观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息、 及其他有关服务项目的系统。目前我国省级 CORS 站 网 已 经 基 本 建 设 完 成 ，内 河 航 道 测 量 在 省 级
48 2016·2
器发展，应用技术变化较大，定位与测深的分类并 未完全参照教科书定义，而以主要技术或仪器设备 分别据其成熟应用时间先后展开叙述。 2.1 航道测量定位技术
航道测量定位技术，不仅指将水深点的平面位 置测定出来，还包括航道测量中的地形点定位。
上世纪 80 年代左右，航道测量定位技术以六分 仪、经纬仪光学仪器的交会法定位为主，主要以角 度 观 测 来 确 定 船 舶 位 置 ，对 人 员 操 纵 仪 器 熟 练 程 度、天气环境、通视条件均有要求；90 年代随着光电 测距仪、全球卫星定位系统的先后出现，给航道测 量带来变革性变化。光电测距仪在航道测量上的应 用，使得航道测量从需要 2 名以上作业人员的两处 架站操作仪器到单站独立作业。GPS 让航道测量迈 入全天候单船作业时代，这一时期的定位技术还有 其它仪器应用，在《水运工程测量手册》一书测量仪 器一章中有较为全面的介绍，包含有无线电定位、 极坐标定位、全球定位系统等；六分仪定位、水下声 学定位和无线电定位这几种技术在内河航道测量 中应用较少，不进行详细介绍，对经纬仪、光电测距
两台仪器测角定位
百度文库一台仪器测角测距定位
最少观测技术人员 必需设备
5 2 台经纬仪
3 1 台测距经纬仪
观测时架站
2处
1
控制范围
需处于 2 处架站点范围内
受测距仪距离控制（20-30km）
由表 1 可出，测距经纬仪极坐标法相比经纬仪 交会法减少了观测所需技术人员和架站数，仅需一 台测距经纬仪即可工作，观测控制范围受测距仪距 离控制，一般为 20～30km。但两方法都需要在非雨 天、视线良好的情况下进行，而全球卫星定位系统 让航道测量实现了全天候作业化。 2.1.2 全球卫星系统（GNSS）定位法
现代航道测量技术的应用及发展前景。
【关键词】航道测量；技术；发展；内河航道测量
【中图分类号】 TP393
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2016）02-0048-05
1 引言
内河航道测量是内河航道工作的基础，其目的 是水文观测、测绘河床地形，给航道维护、航道规划 设计、科研、施工及船舶安全航行提供必要资料，是 航道建设、航道养护和科研所必需的基础资料调查 工作。30 多年来测量技术手段不断发展，特别是光 电测距仪、全站仪、GPS、多波束测深和激光测深技 术的发展，让航道测量甚至整个海洋测绘学科发生 了数次技术革命，六分仪、三杆分度仪、经纬仪等利 用光学仪器进行交会的测点定位方法在内河航道 测绘中己不再使用。
测量与信息化
仪和全球定位系统进行探讨，主要对在航道测量中 应用广泛的全球定位系统技术及其未来发展进行 详细分析。 2.1.1 测距经纬仪极坐标法
70 年代末 80 年代初，光电测距仪陆续投入使 用，出现了在光学经纬仪上加装光电测距仪的改造 型仪器，即带有光电测距装置的光学经纬仪又称测
距经纬仪，是现代全站仪的前身。 测距经纬仪极坐标法主要是采用架设于已知
点以另一控制点作为参照点对未知点（测船点处） 进行测角测距来确定点位的方法。该方法比较于经 纬仪交会法，只需要一处架站即可进行观测，减少 了观测所需最少技术人员。经纬仪前方交会法与测 距经纬仪极坐标法相比较见表 1。
表1
经纬仪前方交会法与测距经纬仪极坐标法相比较
经纬仪前方交会法
测距经纬仪极坐标法
特点
（1）差分 GPS 定位（DPS） DGPS 是先利用已知精确三维坐标的差分 GPS 基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将该修
正量实时或事后发送给用户（GPS 移动台），对用户 的测量数据进行修正提高定位精度；差分 GPS 分伪 距差分和载波相位差分两类。伪距差分是在基准站 上，观测所有卫星，并据基准站已知坐标和各卫星 的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距 离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传 输至用户接收机，提高定位精度。现在航道测量中 应用最为广泛的是载波相位差分技术，又称 RTK （Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站 载波相位观测量将基准站采集的载波相位发给用 户接收机，求差解算坐标使定位精度达到厘米级， 目 前 航 道 测 量 主 要 采 用 RTK，在 长 江 部 分 区 段 CORS 已投入使用，可以预见今后随着 CORS 的建 设，其应用将便为广泛。
90 年代中后期，以美国 GPS（Global Positioning System）为代表的 GNSS 进入了成熟的商业化应用， 我国海洋测绘领域迅速引入这一技术并开展了相 关应用研究，交通部下属海事局、长江航道局等单 位，大量引进了国外 GPS 仪器并开展了规模化应 用。近二十年来，航道测量先后经历了差分定位，连 续参考站、精密单点定位几个技术应用发展阶段， GPS 仪器从纯粹国外引进、国内组装，再到现在的国 产多品牌。以下依次以差分定位、精密单点定位技 术的阶段性发展对其进行探讨，并以近年来出现的 双系统和北斗系统对 GNSS 技术在航道测量技术的 应用前景进行展望。