[科普中国]-水下地形测量

水下地形测量(underwater topographic surv-ey)是工程测量中的一种特定测量，测量江河、湖泊、水库、港湾和近海水底点的平面位置和高程，用以绘制水下地形图的测绘工作。主要内容是在陆地建立控制网和进行水下地形测绘，水下地形测绘包括测深点定位、水深测量、水位观测和绘图，测深点定位的方法有断面索法、经纬仪或平板仪前方交会法、六分仪后方交会法、全站式速测仪极坐标法、无线电定位法、水下声学定位和差分GPS定位法等。水深测量采用测深杆、测深锤和回声测深仪等器具，水底高程是根据水深测量和水位观测成果计算，最后用等深线(或称等高线)表示水底的地形情况。

简介水下地形测量(underwater topographical survey)测量水下地貌以及地物的工作。水下地形测量的成果通常为水下地形图。水下地形测量由于是在水上动态定位和测深，比陆上测量困难复杂1。

主要工作1.控制测量；

2.水深测量；

3.测深点的平面定位；

4.内业绘图2。

目的通过水深测量方法获取水体覆盖下的水底地形图， 为航运交通、港口码头建设、海洋渔业捕捞、水产养殖、水利设施建设、路桥建设、海洋资源开发、海底管道电 水利设施建设、路桥建设、海洋资源开发、海底管道电缆铺设、国防军事、海洋划界等提供基础数据和图件2。

用途（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都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；

（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是指挥作战人员关心的资料；

（7）从科学研究的角度上看，为了确定地幔表层及其物质结构、研究板块运动、探讨海底火山爆发与地震等，也需要水下特殊区域的地形图；

（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1。

特点水下地形图在投影、坐标系统、基准面、图幅分幅及编号、内容表示、综合原则以及比例尺确定等方面都与陆地地形图相一致，但在测量方法上相差较大。

水下地形测量时，每个测点的平面位置与高程一般是用不同的仪器和方法测定。

水下地形测量时，水下地形的起伏看不见，不像陆地上地形测量可以选择地形特征点进行测绘，而只能用测深线法或散点法均匀地布设一些测点。水下地形测量的内容不如陆上的那样多，一般只要求用等高线或等深线表示水下地形的变化2。

定位方法定位水下地形测量点的定位方法一般有断面法，角度交会法，断面角度交会法，极坐标法，六分仪法，距离交会法（微波测距)，GPS全球定位系统定位，双曲线无线电定位法和卫星多普勒定位法等2。

断面法沿断面测量水深。在水流湍急的河段，测船难以循断面行驶或锚定船位时，间或以钢缆固定厨面，沿钢缆遂点定位侧出水深。

角度交会法以2~3台经纬仪或平板仪在岸上已知点设站，同步测定方向、交会船在测深时的点位。常用于流速较大的河段。

断面角度交会法断面祛和角度交会法的结合。测船沿确定的断面航行，同时用1~2台经纬仪或平板仪测定方向，与断面线相交，确定船上的测深点位。

极坐标法以电磁波测距仪或经纬仪在岸上已知点设站并选定零方向，测最测深点的距离和水平角，确定点位。

六分仪法在船上靠近测深点处以2台六分仪同步观测岸上已知点，确定点位，适用于能目视观测岸，上目标的较开阔水域1。

距离交会法测定船上测深点与岸上2个已知点之间的距离，以交会确定点位。微波定位测深仪就是根据这一原理应用现代电子技术的产物，它可以实时采集测距、测深数据，实时或事后绘制平面图和断面图。水利和航道、港口部门在20世纪80~90年代曾推广使用。

双曲线无线电定位法从船上主台测定与岸上副台的相位差，根据以岸台位置为焦点的两簇双曲线确定船上测深点位，适用于局部海域或全球性的航海导航定位，在历史上曾发挥重要作用。

卫星多普勒定位法测量卫星通过上空时所发无线电信号的多普勒频移求定船位的方法。运用此法可以进行全球性的全天候导航和定位，在20世纪60~80年代曾是军事、民事航海和海洋测量的主要导航定位手段，现已被GPS全球定位系统所取代。

GPS全球定位系统定位法采用GPS差分实时定位技术，包括局城GPS差分定位(LADGPS或DGPS)技术和广域GPS差分定位(WADGPS)技术，用以确定船上测深点位。DGPS实时定位由基准站、数据通信链和用户站(如船)组成。当基准站和用户站的GPS接收机同步观测若干相同卫星，将基准站GPS接收机观测所得的三维位置与已知值进行比较，便可获得定位误差信息，称为差分改正信息。如通过数据通信链及时将此差分改正数传递给用户站，对其观测值进行改正。根据差分改正数计算模式的不同，DGPS定位有不同的工作模式，主要有：位置差分，伪距差分，相位平滑伪距差分和相位差分等。其中伪距差分应用最为普遍1。

测量水深测量的传统工具是测深杆和测深锤。现代普遍使用回声测深仪，精度和效率均大为提高，最大测深可达10000m，并已从单频、单波束发展到多频、多波束，从点状、线状测深发展到带状测深，从单纯测深发展到图像显示和实时绘图。例如海底地貌探测仪(又称侧扫声纳)，可探测礁石、沉船等船底航行障碍物的概略位置、范围、形状、性质和海底表面形态，并以图像显示。多被束测深系统能同时发射数十个相邻的窄波束，配合微处理机精确测出，并以图像显示一定宽度的航行线水下障碍物位置，深度、范围、形状以及海底的地貌，由机助绘图仪绘出等深线图。此外，还在探索利用双频激光、卫星像片或航空像片测量解译水深，为水深测量技术的发展开辟新的途径3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学