完成单位：

交通部水运科学研究院－港口物流装备与控制工程交通行业重点实验室

完成形式：

合作

成果评审（鉴定）时间：

2003年

参加研究的主要人员名单 ：

张鹭、唐安慧、龚永寿、陈洲峰、邓明文

成果主要内容

1．           成果主要内容

GPS全球定位系统和数字化回声测深系统已经被广泛地运用于海洋、内陆湖泊、河流及库区的水下地形测量，但在两岸陡峭、森林茂密、水下地形复杂、比降大、水流急、含沙量大、弯曲半径小的狭窄河道险滩利用该技术实施水下地形测量还处于测试阶段，几个主要的技术问题制约着该技术的应用。如：在这种自然条件下，GPS设备的搜星能力和跟踪能力；如何在当地独立坐标系下GPS定位系统进行水下地形测量；测深系统的穿透能力和灵敏度是否适宜这种复杂多变的水下地形和水体条件；RTK GPS系统的电台在峡谷内的发射干扰、接收能力及作用距离；GPS系统的测量精度是否能达到标称精度，RTK/DGPS测量精度取决于当地重力异常值的可解程度与整周模糊度的解算速度和可靠性；确定该条件下水下地形测量系统集成的优选方案等。

通过现场测试、研究，得到了利用GPS全球定位系统和数字化回声测深系统在澜沧江流域进行水下地形测量的有效方案。通过系统设备的合理配置、软件的优化，解决了：

1) 如何利用GPS定位系统在当地独立坐标系中进行水下地形测量工作。

2) 河道窄且陡的条件下，GPS应用的可行性，稳定性，即GPS在这样的条件下能否正常进行静态控制测量，RTK工作方式下能否给出稳定的固定解等问题，特别是多路径效应的影响。

3) 测深仪超声波束在紊乱水流中由于气泡和泥沙的折射及衰耗造成测深误差较大的问题。在这样的水体中，换能器的发射与接收往往不正常，因此针对江水水流急、水流紊乱、含沙量大、礁岩复杂、河谷深的特点，确定采用具有适宜的超声波波长范围和功率大小的测深仪。

4) 系统集成的最佳方案。

为保证实际测量中既安全又能满足精度及效率，研究采用切合实际的探头（换能器）安装方式及吃水深度，根据应用特点优选出实用的设备组合安装方案。

根据澜沧江具有滩险流急的特点，要求必须有高速精确测量技术。在高速行进中，如何消除时间偏差的影响，达到一定的定位密度，是该方法能否成功的关键。专题研究了：

如何消除时间偏差的影响（点位更新速率和延迟、数据记录间隔、软件功能等）；

如何保证定位点密度。

2．     主要技术内容

1）采用“GPS”定位测量手段、将最大程度的解放生产力，使云南山区航道水下地形测量的手段改善跨越一个台阶。包括：

（1）研究“GPS”定位测量手段在峡谷河流险滩、礁石多、河道狭窄、弯曲半径小的条件下，水下地形测量的定位测量模式。

（2）河道窄且陡的条件下，GPS应用的可行性、稳定性，即GPS在这样的条件下能否正常进行静态控制测量，RTK工作方式下能否给出稳定的固定解等问题的研究。

（3）如何在独立坐标系中运用GPS进行水下地形测量的应用研究。根据掌握的资料，沿江有的区域有国家控制点，有的区域只有独立坐标系，使用GPS测量技术可以将此统一到一个系统中，并在独立坐标系中实施GPS测量，这就需进行该区域GPS控制测量(GPS网的布设、施测、数据后处理、网平差及与地方独立坐标系的转换)，通过研究，确定在这样的环境条件下GPS控制测量工作规程、保证条件和应注意的问题，建立GPS水下地形测量坐标转换方法。

2）测深技术在澜沧江急流险滩水下地形测量的应用研究针对江水流急、紊乱、礁岩复杂、河谷深、泥沙含量大的特点，采用的测深系统研究并解决了如下技术问题：

（1）测深超声波束在紊乱水流中由于气泡和泥沙的折射及衰耗，往往不能正常反射、因此针对江水流急、紊乱、礁岩复杂、河谷深的特点，需要研究确定采用适宜的测深超声波波长范围、功率大小。

（2）为保证实际测量中既安全又能满足精度及效率，研究采用切合实际的探头（换能器）安装方式及吃水深度，根据应用特点优选出实用的设备组合安装方案。

3）解决上述问题的硬件设备系统集成和软件开发研究（如GPS坐标系与地方坐标系转换及地形变化复杂情况对软件的要求等）。

 

3．     技术特点适用范围

在峡谷中航道和独立坐标系中运用GPS进行水下地形测量，适用于西部山区河流水深测量。

4．     已应用情况

研究系统已成功应用于澜沧江和赤水河水下地形测量。