网络RTK技术联合数字测深仪在湖泊库容测量中的应用

【摘要】河流湖泊基本情况普查是国务院第一次全国水利普查的主要任务，作为北京市第一次水务普查工作的一部分，开展城市湖泊勘测是为了准确掌握我市城市湖泊的基本情况，掌握水资源开发利用保护现状，摸清经济社会发展对水资源的需求，了解水利行业能力建设状况，建设北京市基础水信息平台，为北京市经济社会发展提供可靠的基础水信息支撑和保障。为了提高水利服务经济社会发展能力，实现水资源可持续开发、利用和保护，我院会同北京市水务局相关部门对市区内几个重点湖泊进行了勘测，对湖泊的最低点位置及高程、最大水深、湖泊现有水容积和最大库容等基础特征信息进行了勘测。按照国普标准需对常年水面面积在1平方公里及以上湖泊的名称、位置、常年水面面积和数量进行普查工作，本次普查的六个湖泊中只有昆明湖达到国普标准。同时，根据北京市水利普查的要求，常年水面面积在0.1平方公里及以上湖泊的名称、位置、常年水面面积和数量是市普办要求普查的对象，本次勘测的团城湖、丰产湖、柳荫公园湖、玉渊潭西湖和八一湖五个湖泊是市普标准的湖泊。首都北京由于地处北方，水资源相对匮乏，再加上技术手段和地方财力的束缚，对湖泊库容量一直未采取科学有效的探测手段。以往对城市湖泊的勘测主要用测深杆或测深尺进行人工作业，所测点位在图上描绘不够准确，外业工作受自然环境影响较大，勘测的工作量大，周期长，勘测结果精度不高，对湖底淤泥淤积量也无法获得，这些使得水资源对经济社会发展的贡献受到一定的限制。目前国外勘测湖泊主要采用的技术手段是GPS和数字测深仪联合作业的方法，在国外都取得了较好的成绩。本次湖泊勘测是北京市乃至北方地区首次联合采用测绘和物探高新技术对城市湖泊进行勘测，达到了国际先进水平。通过本项目准确勘测出六个湖泊的特征基础信息，摸清北京市的城市湖泊家底，为首都科学发展和高层决策提供可靠的基础数据，为以后城市湖泊的勘测提供先进的经验。本次勘测为城市湖泊勘测开辟了新思路，能够很好的在业内推广运用，大大提高生产效益。本次湖泊库容勘测是北京市首次联合采用测绘和物探高新技术对城市湖泊进行勘测，提出了利用网络RTK技术联合数字测深仪进行水下地形测量并构建精细三维水下模型计算库容的新方法，相关技术的新应用如下：（1）采用网络RTK技术联合数字测深仪进行水下地形测量，快速获取高精度水下地形数据将GPS流动站天线直接安装在测深仪换能器的正上方，这样可以保证在测量的过程中，GPS测量的点位与测深仪测量的水下点位在同一铅垂线上。网络RTK可实时测量平面坐标，同时测深仪可测量换能器到水底高差值，将水平面高程减去测深仪吃水深度后再减去测深仪的测深值即可获取测量点高程，利用这一新方法可快速获取高精度水下地形数据。（2）利用高精度水下地形数据构建水下三维地形曲面，利用AutoCADCivil3D软件精确计算湖泊的现有水容积和最大库容利用Autodesk公司出品的AutoCADCivil3D软件，直观地将所建立的曲面以三维的方式展现出来，软件能够快速地计算现有曲面和设计曲面之间的体积。在计算水容积和库容积时，利用采集到的湖底点坐标和高程建立起水下三维地形曲面，模拟出水下地形的高低起伏。高程近似相同的水面，可以理解成一个近似水平的面，这个水平面和盆状的水底面围成的区域，就是整个湖泊的水容积；如果将这个水平面提高到水岸边的最低点处，这时水平面和盆状的水底面围成的区域就形成了这个湖泊的库容积。本次联合测绘新技术和物探新技术，采用北京CORS网络系统，应用网络RTK技术和数字测深仪，高效、准确地得到六个湖泊的相关信息，总结湖泊勘测的先进经验，探索出一条城市湖泊特征基础信息勘测的技术流程，为以后城市湖泊勘测提供参考。本次勘测使用的技术方法使得外业数据采集工作时间大大减少，勘测精度大大提高，受自然环境影响也相应减弱，该方法可以在水利和勘测行业广泛采用。本文介绍了网络RTK技术联合数字测深仪测量湖底地形技术，通过实测的外业数据使用AutoCADCivil3D软件计算六个湖泊的水容积、库容积、最大水深和平均水深等特征信息。在工作中总结出一套科学的湖泊勘测技术流程和勘测方法，提出了一些常见困难的解决方法，对以后湖泊特征基础信息的获取具有指导意义。
【作者】程剑刚；
【导师】付宗堂；刘军；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），测绘工程，2014，硕士
【关键词】河流湖泊勘测；网络RTK技术；数字测深仪；水下地形测量；库容计算；

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