多波束测深仪在航道测量的应用分析

多波束测深仪在航道测量的应用分析

吴丹丹

广东省珠海航道事务中心 广东 珠海 519000

摘要：本文对航道测量工作进行了相应的描述，并且根据案例对相关数据进行了有效分析，对航道测量中存在的问题进行了探讨，分析了多波束测深仪在航道测量的应用，希望能够更加有效地促进海洋测绘行业的发展。

关键词：航道测量；数据处理；精度评估；多波束

1概述

随着我国经济的发展，海上丝绸之路在我国海上贸易中发挥的作用越来越明显，我国的海洋活动越来越频繁，因此航道测量工作显得十分重要。海上贸易经济的发展需要确保航道和航运的安全，因此需要通过相应的工程检查程序，对航道进行定期测量，确保航道运行的正常。本文在对航道测量的探讨中，以磨刀门水道为例，分析多波束测深仪在航道测量的应用，提出关于航道测量的相关建议。

2测区概况及工作流程

（1）磨刀门水道是珠江三角洲“三纵三横三线”高等级航道网的重要组成部分，随着粤澳合作不断深入、珠海港洪湾港区快速发展、澳门填海工程的开工建设、珠海横琴新区的全面开发，洪湾水道船舶数量日益增多，通航压力急剧增加，因此航道测量对于磨刀门水道的正常运行具有十分重要的作用。在测量过程中，需要根据J2020-011航道测量测绘任务要求，更好地完成测量和测绘任务。在比例尺的设置上，按照航道测量的一般要求，设置比例尺为1：10000，将中央子午线设置为114°，并且设置质量目标为优秀。

（2）测前准备阶段、外业测量阶段、资料检查三个阶段是开展航道测量的三个主要阶段：

a.测前准备阶段：准备航道测量所要用的测量器材、测量材料，并且同测量工作人员进行技术交底工作，使测量设备能够更好地发挥作用；

b.外业测量阶段：需要对设备进行安装调试，对GPS进行比对工作，形成稳定的多波束，从而使数据采集工作能够更好地完成。然后通过整理相关资料，进行图纸的绘制，并把整理的材料上交给管理部门；

c.外业资料检查阶段：在测量工作开展的过程中，测量人员需要通过对测量过程进行检查，提出相应的整改意见，然后在整改过程中通过良好的检查方式，最后整理成相应的资料上交给管理层。

3多波束测量的原理及应用的过程

3.1多波束测深原理

多波束测深系统通过向海底发射声波阵列将声波覆盖到需要探测的区域，然后通过接收换能器完成对海底地形的探测工作，对声波的窄波进行接收，使其能够通过发射、接收等正交声波调整过程，更好地形成良好的照射脚印，并且通过探测过程形成更多的海底被测点。通过对几百个甚至上千个海底被测点进行精确的探测，清楚地指导海底探测范围内的水深以及目标大小，使探测工作能够更好地进行下去、形状和高低变化，从而形成三维地形图。

3.2测线的布设

在本次多波束测深过程中，为了能够使扫测的结果更加精确，效率更高，可以通过多波束扫测布设计划，在测量航道上布置相应的测线。根据扫测区域水深设置布线间距，使测线能够更好地重叠在相应的扫测范围内，并且尽可能地延长测线距离，使测线的数据稳定性能够得到保证。在布设过程中，扫测主测线需要通过更加有效的方式完成，最终总测线历程布置数为48.4km。

3.3多波束数据采集

在多波束扫测结果采集的过程中，需要通过更加有效的方式完成DGPS定位工作，将多波束外业工作的数据传递给相应的水深传感器中，完成数据采集过程。

在多波束发射频率的设定过程中，可以将其设定为400kHz，尽可能地扩大波束开角，将其设定为120°，确保扫测的覆盖范围能够在20m到30m；航道边缘码头在测量过程中应该充分落实相应的开角设定，使主测线能够满足相应的航道走向要求，在磨刀门水道航道边缘的测量中，可以采用自由测量方式，确保测量过程中表面声速仪能够发挥作用。

3.4内业数据处理

在处理多波束测量数据的过程中，可以使用HIPS and SIPS软件进行处理，并且对数据采集软件进行数据格式转换，使其能够有效提出测量过程中的虚假信号，从而使多波束数据真实有效。多波束数据处理流程如图1所示。

图1 基于CUBE的多波束数据处理流程

4精度评估

在对多波束的相关水深数据进行检查的过程中，需要通过相应的统计手段完成对检查点数目的计算，经过计算检查点数据为287个，主检查点为1m，平均误差和中误差都符合精度评估标准，如图2所示。

图2 主检比对正态分布图

具体统计数据如表１所示，根据测量结果显示，统计结果能够满足相应的要求。

表1 统计数据

5成图检查

在成图检查过程中，可以通过对比洪湾水道航线测量结构，来查看相应的成图结果。同原海图相比，洪湾水道港区域水深普遍较浅，比磨刀门水道普遍浅 2m左右，在开展多波束测量的过程中，需要对障碍物进行探测，使测量按照相应的技术规范进行。本次磨刀门水道一共完成多波束扫海的里程为2850km，在测量的过程中需要通过测量任务开展相应的测量工作，进而圆满完成测量任务。

6作业中出现的问题和处置措施

问题一：由于磨刀门水道地处经济发达地区，测量区域内有很多渔船以及其他商业船只，码头较为繁忙，使测船机无法充分发挥其有效的作用，不能够充分利用测量结果进行有效分析，导致测量上的不方便。

解决办法：（1）增加测船使用时间，采用低速测船进行测量；（2）通过发射角度的调整 ，转换相应的发射角度，使调整转换器能够充分发挥其有效作用；（3）指挥船只调度，应该错开码头繁忙期。

问题二：在测量期间失去GPS定位。

解决办法：（1）重置定位系统，对相应的测量信号进行重新获取；（2）检查现场天线测量距离，避免GPS和北斗卫星定位的互相干扰，在特殊情况下可关闭北斗系统；（3）检查GPS故障，使其故障消失。

问题三：丢失定位系统的相关数据，导致系统出现警报现象。

解决办法：对数据进行全面的检查，将丢失的数据信号进行格式的转换，使其能够 传送至笔记本电脑进行重新检查，查看电脑的USB接口是否接触不良，在笔记本接口处要能够进行除锈处理工作，解决接触不良的问题。

7结语

本次磨刀门水道航道测量过程中使用的是GPS定位系统中，在测量精度方面以及多波速测量仪的使用方面需要严格按照说明进行，更好地促进工程质量得到落实。在数据处理软件上采用CARIS、南方CASS等软件，使资料处理的过程能够更好地完成相应的工程测量任务。在本次测量的过程中，工程质量以及航道测量质量都必须得到保证，能够更好地解决相关问题，使航道测量工作能够发挥其有效作用。

参考文献

[1]何民华. 多波束测深仪在航道测量的应用分析[J]. 山西建筑, 2020(1).

[2]陆波. 多波束测深仪多通道接收机及采集系统设计[D]. 2013.

[3]陆波. 多波束测深仪多通道接收机及采集系统设计[D].