水下地形与淤泥测量方法探讨

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1、水下地形与淤泥测量方法探讨朱前维，朱龙喜，任小龙（无锡市水文局，江苏无锡214023）摘要：本文阐述水下地形与淤泥测量的过程及淤泥量的计算方法，通过各种淤泥测量方法的对比，阐明了各自的优缺点，针对不同的项目在测量方法的选择上提出了自己的建议。关键词：淤泥测量；生态清淤；淤泥密度1、引言由于自然和人类活动的影响，大量的泥沙等物质融入水体之中，泥沙夹杂有机物质淤积湖泊，造成湖泊水体富营养化，威胁饮水安全。2007年6月初太湖蓝藻大爆发，我市出现水危机后，市政府推出了《治理太湖、保护水源6699行动》，水利部门积极

2、响应，针对我市河流、湖泊的实际情况，加大了全市的清淤力度，包括贡湖、梅梁湖、梁溪河、直湖港等水域相继进行环保疏浚工作，这给水下地形与淤泥测量和计算工作提出了新的要求，认真研究和探讨水下淤泥测量和计算有利于为环保疏浚工作提供更准确的第一手资料。2、水下地形与淤泥测量技术原理水下地形测量主要包括定位和测深两大部分。定位的作用是不言而喻的,目前水上定位基本采用RTK（RealTimeKinematic）、RTD、CORS等技术。一套GPS、测深仪器、手提电脑和应用软件就组成了一套完整的水下测量设备。水下测量不仅局限

3、在水下地形测量还包括淤泥测量，而淤泥深度的测量正是水下测量的一个难题。现在淤泥深度的测量方法很多，但各有其优缺点，所以在不同的情况下必须选择不同的测量方法。常用的淤泥深度测量方法有钻孔取样法、静力触探／测杆法、声纳探测法、放射线探测法、声波淤泥密度探测法等。2．1水下地形测量对于疏浚工程而言，水下地形测量就是测量淤泥表面高程，淤泥上表面高程测量与普通水下地形测量相同。以RTK定位模式为例，水下地形测量包括以下几个部分：2.1.1水下地形测量的软硬件配置为：RTK测量基准站、GPS流动站、测量船、测深设备、海洋

4、测量软件、计算机、电源等，如图1所示。                                                                         （图1） 2.1.2测区控制点成果收集、分析，收集分析测区控制点成果，包括平面、高程系统、等级、控制点的精度储备等。2.1.3求解测区坐标值的转换关系用测区内已知控制点的WGS84坐标与测区的测量坐标系解算出两个坐标系统转换关系。转换关系的正确性将直接影响定位精度，因此，已知点最好布设在测区四周和中心，这样能有效控制测区，如果已

5、知点在测区一侧，应计算与满足精度控制的范围。WGS84坐标系与测区坐标系的转换一般采用三维转换，用布尔莎——沃尔夫模型求解七个转换参数，其中，三个平移参数，三个旋转参数，一个尺度因子。2.1.4测深设备的安装使用用竖直波束回声仪进行水深测量是目前水深数据采集的主要手段，它安装在测量船底的发射换能器垂直向水下发射一定频率的声波脉冲，以声速C在水中传播到水底后产生回波，回波被接收换能器所接收，发射声波与接收回波的时间为t，则换能器表面至水底的距离(水深)为：H=1／2·ct回声测深仪一般安装在测量船的中部，因为船

6、体中部在航行中吃水线的变化最小。测深仪换能器安置在水下50--60cm处，且比船底略高位置为宜，但要避免被测区内水下鱼网或杂物碰撞。测深仪的设置包括吃水深度的设置、测深量程的选择、声速设定，记录纸带速度设定（现在已基本不用）等。2.1.5水位站的布设当水面为静态时，勿需布设水位站，用全站仪或光学水准仪测得水面高程即可；当水面为动态时，水位站选择也应尽量避免受潮汐风浪影响，交通应方便，便于观测。合理有效地布设水位站，对水下地形测量质量控制意义重大，它直接影响水深点的测量精度。水位站要有专人观测，观测的时间间隔可

7、以根据水位变化情况而定，在有风浪的情况下观测，应取峰顶与峰谷的平均值。2.1.6水下地形测量水下地形测量，应根据天气、风浪、潮汐等情况，合理安排时间，当风浪较大，气候恶劣，影响人身、仪器安全时，应停止测量。设置好仪器及坐标系统转换参数之后，应对测量的数据进行校核，在校核无误后方可进行测量。GPS流动站接收机天线应与换能器在同一垂线上，并保证GPS观测卫星信号的质量指标，如卫星数、高度角、PDOP(空间位置精度因子positionDilutionofPrecision)值等。在确定水下地形测图规格时，应在水深测

8、量的专用软件中，先确定水下地形图的范围与比例尺，以及坐标系统和图幅等。设定测量断面线时，应将测量船导航至断面位置，再按指定的时间或者间距进行测点的定位与测深，并实时修正测量船的航向。2．2水下淤泥测量水下淤泥测量一直是工程测量领域的一个难题，就目前来说主要有两种测量方式，一是手工测量，另一种是仪器测量，随做科学技术的进步，仪器测量正逐步在推广，但在一般基层单位及小型的测量项目中，手工测量淤泥深度还在