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水 利 学 报

２０２５ 年 １ 月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５６ 卷 第 １ 期

文章编号： ０５５９－９３５０（２０２５）０１－００３２－１０

河流水深测量方法综述及研究进展

张宝森 ， 栗铭阳 １，２，３ ， 刘占奎 ， 介玉新 ５
１，２
４
（１． 黄河水利委员会黄河水利科学研究院， 河南 郑州 ４５０００３；
２． 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心， 河南 郑州 ４５０００３；
３． 郑州大学 水利与交通学院， 河南 郑州 ４５０００３； ４． 怀柔实验室， 北京 １０１４９９；
５． 清华大学 水利水电工程系， 北京 １０００８４）

摘要： 本文综述了河流水深测量方法， 重点总结了无人测量技术发展现状及两栖无人机应急监测技术装备应用前

景。 研究团队经过多年技术积累和攻关， 于 ２０２４ 年 １ 月终于试制研发成功基于两栖无人机应急监测技术装备。
研发的两栖无人机， 集成了现有无人机和无人船的优势， 实现陆基、 水基自由起降、 精确定位和水下应急测量，
突破了复杂环境条件下的河道洪水测量技术瓶颈。 两栖无人机在传统陆基起降的基础上增加了水基起降， 可精准
控制在水面的降落位置， 入水后保持机身稳定， 测量水深、 流速等参数， 快速获取监测数据后从水面直接起飞。
两栖无人机还具有操作简便、 机动性强、 环境适应性好的优点。 与传统的河道监测手段相比， 两栖无人机不易受
地形、 天气等因素的限制， 可以在复杂的环境中稳定运行， 提供连续的监测数据。 同时， 两栖无人机的监测数据
可以通过无线传输方式实时传输到指挥中心， 为决策者提供及时、 准确的信息支持。
关键词： 水深测量； 两栖无人机； 监测技术装备； 无线传输方式
中 图 分 类 号 ： Ｐ ２ ３ ７ ｄｏｉ： １０．１３２４３∕ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２４０２９８
文献标识码： Ａ
１ 研究背景

水深是指水体自由表面到其固体床面之间的垂直距离。 水深测量可以动态掌握所测水体的基本信
息， 明晰水体底部情况， 既可为航道利用和河道清淤提供实时数据支撑， 提升河道清淤效率与航运安
全； 也可为水利工程、 路桥、 水底管道等建设提供基础数据和图件， 并有利于水库安全管理和良好运
行。 在防洪方面， 快速水深测量技术有助于汛情预报和迅速判断汛期险情， 为快速决策与抢险布置提
供有力支撑。 水深测量技术的研发与应用， 对推进水利信息化和高质量发展具有重要意义 ［１－２］ 。
最初水深测量的传统方法有测深杆、 测深锤法， 这些方法虽然简便易行， 但使用范围较小且测量
精度较低 ［３］ 。 后来英国气象学家理查逊首次建议用回声法来探测冰山。 第一次世界大战前， 美国无线
电先驱费森顿教授率先试验回声测深术， 并取得成功 ［４］ 。 到 １９３０ 年， 回声测深仪逐渐应用到了实际
测量工作中， 并取代了传统的测深杆、 测深锤法。 １９６０ 年左右， 美国海军研究署资助的军事研究项目
中， 提出了多波束系统 ［５］ 。 随着通讯网络科学技术的发展， １９７６ 年， 多波束系统中开始使用数字化计
［６］ 。 从 １９８０ 年开始， 多波
算机及硬件控制系统， 第一台多波束扫描测深系统从此产生， 简称 ＳｅａＢｅａｍ
束测深系统发展出 “Ｖ” 型阵列技术、 交叉阵列技术以及数字相移波束形成技术， 提高了测量覆盖宽
度。 到 １９９０ 年， 并行处理技术在数据处理系统（Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ， ＤＰＳ）中得到应用， 测量的精

收稿日期： ２０２４－０５－２０； 网络首发日期： ２０２５－０１－０２
网络首发地址： ｈｔｔｐｓ：∕∕ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ∕ｕｒｌｉｄ∕１１．１８８２．ＴＶ．２０２４１２３１．１０１５．００２
基金项目： 国家重点研发计划项目（２０２３ＹＦＣ３０１１４０１）； 黄河水利委员会黄河水利科学研究院基金项目（ ＨＫＹ－ＪＢＹＷ－２０２４－１５）；
河南省重点研发专项（２２１１１１３２１１００）
作者简介： 张宝森（１９６５－）， 正高级工程师， 主要从事防汛减灾研究。 Ｅ－ｍａｉｌ： ９７６１２９４９３＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者： 刘占奎（１９９３－）， 博士， 主要从事溃坝数值计算研究。 Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｉｕｚｋ１２＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｏｒｇ．ｃｎ
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