許錫河 黃第科

摘 要：本文總結(jié)了ATLAS FANSWEEP 20多波束測深系統(tǒng)在廣東沿海航道測量中的應(yīng)用情況，分析了多波束測深在沿海航道測量中具備的優(yōu)勢，并結(jié)合實際應(yīng)用場景對系統(tǒng)的施測方法、數(shù)據(jù)處理、成果比對進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：多波束測深系統(tǒng)；沿海航道；施測方法；數(shù)據(jù)處理；成果比對

1、工程概況

為了解大亞灣沿海航道水下地形變化情況，為航道規(guī)劃設(shè)計、維護(hù)、船舶安全通航提供航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用ATLAS FANSWEEP 20多波束測深系統(tǒng)對大亞灣沿海航道進(jìn)行測量。

2、多波束測深系統(tǒng)安裝要求及測試

2.1安裝要求

航道測量船為雙體船，多波束測深系統(tǒng)各部分傳感器已固定安裝在船各個位置，如換能器已固定安裝在船中軸線距船頭1/3處，使用升降機(jī)進(jìn)行升降控制，電子羅經(jīng)及姿態(tài)傳感器安裝在船中心位置處并且指示方向與船首方向一致，導(dǎo)航定位系統(tǒng)安裝在船頂。固定安裝的好處是使用方便快捷，并且在設(shè)計安裝時已充分考慮并削弱了船體抖動、發(fā)動機(jī)噪音、大功率無線電發(fā)射信號源等各方面影響因素，減少可能因人為引起的各種誤差。

2.2測試校正

正式施測前，應(yīng)對多波束測深系統(tǒng)個儀器的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試，如各儀器之間的通訊、GPS接收衛(wèi)星和差分信號、艏向和姿態(tài)信息等是否正常。由于本次測區(qū)為咸淡水交匯沿海地區(qū)，測區(qū)范圍較大，海水鹽度變化大，因此應(yīng)先使用聲速儀對測區(qū)進(jìn)行水下聲速調(diào)查，根據(jù)水下聲速變化情況確定是否需要進(jìn)行分區(qū)測量（如聲速小于2m/s，可以不分區(qū)測量，否則因?qū)y區(qū)進(jìn)行分區(qū)測量）。經(jīng)過水下聲速測定，將大亞灣測區(qū)進(jìn)一步劃分為7個分區(qū)進(jìn)行測量并在實際測量時每6個小時重新測定聲速。聲速測定完成后，應(yīng)將多波束換能器吃水深度處聲速值數(shù)據(jù)輸入主機(jī)處理器中。

3、施測方法

3.1潮位測量

在水下地形測量實施過程中，潮位測量采用設(shè)置驗潮站進(jìn)行人工驗潮的方式，同步獲得該驗潮站的實時潮位。驗潮站在測量開始前10分鐘開始驗潮，測后10分鐘結(jié)束，每15分鐘觀測一次，水位變化較大時加密觀測，讀數(shù)精確到10mm，工作水位經(jīng)校核后進(jìn)行水深改正。由于本次測量區(qū)域較大，根據(jù)測區(qū)情況共設(shè)置6處驗潮站，分別為碧甲碼頭、馬鞭洲、惠州港、港口港、巽寮灣、赤沙灣。

3.2多波束水深測量

ATLAS FANSWEEP 20多波束測深系統(tǒng)配套使用Hypack海洋測繪軟件進(jìn)行導(dǎo)航及數(shù)據(jù)采集。建立項目文件后，設(shè)置好項目信息和大地測量參數(shù)，導(dǎo)入測線文件。待多波束測試系統(tǒng)各設(shè)置穩(wěn)定運(yùn)行后，測量船保持6節(jié)船速，嚴(yán)格按照設(shè)置好的側(cè)線進(jìn)行沿海航道水下地形數(shù)據(jù)采集，為保證測量數(shù)據(jù)的精度及質(zhì)量，實際施測時多波束水深測量采用6倍水深掃寬。

3.3單波束水深測量

單波束水深量作為多波束水深測量校驗，本次測深采用Trimble DGPS接收機(jī)和Odom單頻測深儀進(jìn)行定位和測深。測深作業(yè)前首先進(jìn)行儀器穩(wěn)定性試驗、儀器零線調(diào)試、吃水線調(diào)試、聲速校準(zhǔn)線調(diào)試、灰度（靈敏度）調(diào)試、以及數(shù)據(jù)傳輸測試等內(nèi)容。儀器安裝完成后，換能器入水，開機(jī)，穩(wěn)定一段時間后，調(diào)整測深記錄紙灰度，測試測深數(shù)據(jù)直至準(zhǔn)確后進(jìn)行單波束水深測量。

4、數(shù)據(jù)處理與制圖

數(shù)據(jù)處理與制圖采用Hypack海洋測量軟件和廣東航道數(shù)字化成圖軟件（WSS）軟件完成。

4.1多波束數(shù)據(jù)處理

將所測的水深原始數(shù)據(jù)利用Hypack軟件的多波束 Max模塊進(jìn)行后處理，處理過程分為三級編輯：一級編輯加載原始數(shù)據(jù)文件，改正項錄入聲速文件及潮位文件；二級編輯在獲得改正后的水深數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行粗差剔除、濾波，完成后通過人工進(jìn)一步剔除錯誤點(diǎn)；三級編輯設(shè)置矩陣及單元格大小，根據(jù)出圖比例尺要求設(shè)定抽希條件，輸出成果文件；最后將經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的文件進(jìn)行合并，得到完整測區(qū)成果數(shù)據(jù)。

4.2單波束數(shù)據(jù)處理

將所測的水深原始數(shù)據(jù)利用進(jìn)行后處理，通過潮位改正，將實際測深值換算成相對基面的深度值，生成水深圖數(shù)據(jù)文件。經(jīng)過對潮位改正后的數(shù)據(jù)，通過廣東航道數(shù)字化測繪成圖軟件（WSS）讀入數(shù)據(jù)文件自動成圖。

4.3圖幅及修飾

數(shù)據(jù)處理完成后進(jìn)行圖幅分幅及修飾，本次測圖比例尺為1：2000，整個項目生產(chǎn)制作圖幅共253幅。

5、質(zhì)量統(tǒng)計和檢查結(jié)論

成果數(shù)據(jù)質(zhì)量以多波束測深數(shù)據(jù)為原測值，單波束測深數(shù)據(jù)為檢測值進(jìn)行比較統(tǒng)計，隨機(jī)抽選部分區(qū)域測量數(shù)據(jù)，得到水深點(diǎn)精度檢測統(tǒng)計情況如下表所示：

檢測統(tǒng)計結(jié)果顯示，多波束測深系統(tǒng)測量精度能夠滿足規(guī)范要求，可用于沿海航道水下地形全覆蓋測量，能夠為航道管理和維護(hù)提供全面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。