摘要：通過對海洋工程測量水深點數(shù)據(jù)的兩種選取原則及其影響進行比較分析，獲得其適用條件，以便更好的利用水深測量成果。

關(guān)鍵詞：水深測量；取淺點；等距隨機選取

一、引言

水深測量是海洋工程測量的中心環(huán)節(jié)，水深測圖是海洋工程規(guī)劃、設計、施工及通航等的必備資料。地形測量的細部點本身就是離散的，內(nèi)業(yè)處理時進行取舍即可。而水下地物并非可視的，水深測量外業(yè)采集的是連續(xù)的斷面水深數(shù)據(jù)，因此在水深測量的內(nèi)業(yè)整理過程中，水深點數(shù)據(jù)選取是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。長期以來，人們使用水深圖時尤其關(guān)注淺點，水深點選取習慣上均按照取淺點的原則進行，取淺點的水深圖也普遍應用于海洋工程規(guī)劃、設計、施工及通航等領域。這種“一刀切”的做法也帶來了一些不利的影響，比如在設計過程中進行工程量計算時，結(jié)果不合理，進而影響工程項目費用預算的準確性。實際上，水深點數(shù)據(jù)選取可按照兩種原則進行，一是等距隨機選取，二是取淺點，且這兩種原則有其相應的適用條件。本文結(jié)合實際工程案例，著重探討水深點數(shù)據(jù)的兩種選取原則的影響，并進行對比，以獲取它們的適用條件，以便更好的利用水深測量成果。

二、水深點選取原則及其影響

等距隨機選取水深點，即按照一定的測點間距來隨機選取測線上的水深點數(shù)據(jù)。而取淺點，將優(yōu)先選取小范圍內(nèi)的淺點，而不一定按照指定的間距來選取，如圖1所示。

水深數(shù)據(jù)點的不同選取原則，其影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一是對水深圖的影響，主要看水下地形特征淺點或障礙物是否得到真實反映，另一個是對疏浚工程量計算的影響，看由其計算出來的工程量是否合理。

在寧德福鼎的沙埕港進港航道工程測量中，使用多波束測深系統(tǒng)，進行了全覆蓋水深測量，采集了整個航道工程區(qū)的數(shù)據(jù)。該擬建航道總長約32km，在航道內(nèi)有多處淺灘、暗礁。選擇了具有代表性的兩處淺灘、暗礁水域作為研究區(qū)域，其一是港內(nèi)青嶼島東面的牛礁水域，為水下起伏較大的暗礁特征地形；其二是長嶼島東面的三姐礁水域，為水下地勢相對較緩的淺灘水域。這兩處航道設計水深均為9.2m（當?shù)乩碚撟畹统泵嫦拢０凑兆鳂I(yè)規(guī)程進行了數(shù)據(jù)處理后，分別按照等距隨機和取淺點的原則進行了水深數(shù)據(jù)的選取輸出，成圖比例為1：500，表1為選取數(shù)據(jù)情況表。

表1 水深點數(shù)據(jù)選取情況表

由表1可知，由于水下起伏較大，牛礁水域兩種數(shù)據(jù)在最小水深方面互差較大，達到了1.7m；而較為平緩的三姐礁水域兩種數(shù)據(jù)的最小水深互差不大，僅0.1m。最大水深方面，兩種方法選取的數(shù)據(jù)基本相近，不大于0.1m。

三、兩種選取原則影響對比

3.1對水深圖的影響

根據(jù)選取輸出的水深數(shù)據(jù)點，分別進行了等深線的繪制，等深距均為1m。圖2為牛礁水域兩種數(shù)據(jù)對應的水深圖，圖3為三姐礁水域兩種數(shù)據(jù)對應的水深圖。

如圖2所示，牛礁水域兩種數(shù)據(jù)對應水深圖在整體上有明顯的差異，如區(qū)域右下角處，兩種等深線走勢完全不同。按等距隨機選取的圖上等深線較為圓滑，未發(fā)現(xiàn)突變地形，而取淺點的圖上則有多處局部的突變地形。該水域為起伏較大的特征地形，按等距隨機選取的水深圖，其等深線卻相對平緩，僅反映出部分的水下特征地形；而取淺點的水深圖，反映了更多處突變的水下地形特征，更能真實的反映實際的水下地形。

根據(jù)圖3，三姐礁水域兩種數(shù)據(jù)對應水深圖在總體上較為相似，等深線走勢較為接近，僅在局部區(qū)域有所不同?？梢?，水下地勢相對平緩時，兩種數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)均能較好地反映水下地形特征，但在局部上取淺點的數(shù)據(jù)略占優(yōu)勢。

綜上所述，由于沒有優(yōu)先選取淺點，等距隨機選取數(shù)據(jù)的水深圖，其水下地形有不同程度的失真，取淺點數(shù)據(jù)的測圖，能更好的反映水下地形特征，尤其是在起伏較大的特征地形區(qū)域。在用于指導疏浚施工和通航時，必須采用取淺點疏浚的測圖，如果采用等距隨機的測圖，將嚴重影響施工進度，并給通航安全帶來巨大的威脅，造成嚴重的后果。

3.2對疏浚工程量的影響

根據(jù)兩種數(shù)據(jù)，以及統(tǒng)一的航道尺度參數(shù)，采用不規(guī)則三角網(wǎng)法，進行疏浚工程量的計算。該方法利用離散的實測水深數(shù)據(jù)點，構(gòu)造出鄰接三角形，形成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對計算區(qū)域按照三棱柱法計算土方，累積后得到計算區(qū)域內(nèi)的土方量。計算過程中均不考慮超寬超深以及開挖邊坡。表2為計算結(jié)果。

根據(jù)表2，由取淺點數(shù)據(jù)計算的疏浚工程量，均偏大，尤其是地勢相對復雜的牛礁水域，偏大了39.6%。由于水深數(shù)據(jù)選取時優(yōu)先選取了淺點，導致相應疏浚工程量的增加、工程建設開支增加，如果付諸實施，將造成巨大經(jīng)濟損失。這種情況下，采用等距隨機選取水深數(shù)據(jù)更為合理。當然，在地勢復雜的區(qū)域，可采用更大比例尺的數(shù)據(jù)，以提高工程量計算的合理性。

四、結(jié)語

上述對比結(jié)果顯示，取淺點數(shù)據(jù)優(yōu)點是能真實反映水下地形特征，有利于進行工程規(guī)劃選址、指導施工和安全通航，缺點是由其計算疏浚工程量結(jié)果不合理；而等距隨機數(shù)據(jù)優(yōu)點是由其計算工程量較為合理，可提高項目費用預算的準確性，缺點則是相應的水深圖有不同程度的失真，不能真實反映水下地形特征。因此，可以明確這兩種水深數(shù)據(jù)選取原則的適用條件，即用作規(guī)劃、通航和疏浚施工依據(jù)時，應取淺點，用于工程量計算時，應按照等距隨機選取水深點。

參考文獻：

[1]JTS131-2012.水運工程測量規(guī)范[S].

[2]JTS207-2012.疏浚與吹填工程施工規(guī)范[S].

作者簡介：

陳代志（1980-），男（漢族），福建平潭人，工程師，主要從事海洋測繪。