多波束數(shù)據(jù)檢查標(biāo)準(zhǔn)化若干建議

任永濤

【摘 要】多波束測(cè)深系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制也非常重要。本文通過(guò)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)多波束數(shù)據(jù)檢查的流程、內(nèi)容及方法

【關(guān)鍵詞】多波束；作業(yè)流程；檢查流程；外業(yè)數(shù)據(jù)

0 引言

目前在我國(guó)測(cè)繪產(chǎn)品的檢查實(shí)行“兩級(jí)檢查，一級(jí)驗(yàn)收制度”。兩級(jí)檢查是指過(guò)程檢查和最終檢查。但是鑒于海洋測(cè)繪作業(yè)的特殊性，質(zhì)量檢查人員不可能全程跟蹤檢查每一個(gè)過(guò)程，更重要在于多波束數(shù)據(jù)的檢查一直都是憑借檢查人員自身的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)化流程，這樣就造成每個(gè)檢查人員檢查內(nèi)容及方法也大相徑庭。因此流程化標(biāo)準(zhǔn)化的檢查方案不僅有助于檢查人員提高檢查效率更有助于提高測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 多波束測(cè)深系統(tǒng)作業(yè)流程

多波束測(cè)深系統(tǒng)是一種多傳感器的復(fù)雜組合系統(tǒng)，是現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)、高精度導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字化傳感器技術(shù)及其他相關(guān)高新技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。正因?yàn)槎嗖ㄊ到y(tǒng)的復(fù)雜性導(dǎo)致影響多波束測(cè)深數(shù)據(jù)質(zhì)量的因數(shù)很多。因此非常有必要熟悉多波束作業(yè)的流程、工序、生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這樣在檢查過(guò)程中才能得心應(yīng)手。下圖為多波束測(cè)深系統(tǒng)作業(yè)流程圖。

2 多波束數(shù)據(jù)檢查流程

多波束測(cè)深系統(tǒng)以其高精度、高效率、全覆蓋的優(yōu)越性廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型的海洋測(cè)量工程中，如航道疏浚施工測(cè)量、沉船等障礙物掃測(cè)、港口航道圖確定通航尺度而實(shí)施的港池航道及錨地多波束全覆蓋測(cè)量以及特殊淺點(diǎn)加密測(cè)量等。盡管如此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的缺失造成對(duì)多波束數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制和成果數(shù)據(jù)的檢查工作一直沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范遵循。因此探討多波束數(shù)據(jù)檢查工作的標(biāo)準(zhǔn)化流程化對(duì)推廣多波束技術(shù)應(yīng)用，提高多波束數(shù)據(jù)質(zhì)量有著重要意義。下圖為筆者經(jīng)過(guò)多年的基層測(cè)量及檢查工作總結(jié)多波束檢查流程圖。

3 多波束數(shù)據(jù)檢查內(nèi)容

3.1 儀器及軟件檢查

多波束測(cè)深系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程中使用到的儀器和軟件較多，其中儀器設(shè)備包括：多波束測(cè)深系統(tǒng)、單波束測(cè)深儀、水準(zhǔn)儀、GPS、聲速儀。軟件包括：QINSY、HYPACK、HIPS、南方CASS。軟件檢查是指在測(cè)量過(guò)程中使用的所有軟件都必須經(jīng)過(guò)鑒定和驗(yàn)收。 儀器檢定包括兩個(gè)方面：一方面是儀器設(shè)備是否經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)儀器檢定部門(mén)檢定，確保有效證書(shū)及在有效期內(nèi)。二方面是儀器在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢定（自檢項(xiàng)目）。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查

在多波束測(cè)量過(guò)程中需要使用相應(yīng)的控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)。因此需要對(duì)所用控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行核查?？刂泣c(diǎn)是平面精度控制和參數(shù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。水準(zhǔn)點(diǎn)直接關(guān)系深度基準(zhǔn)面的確定進(jìn)而直接影響水位數(shù)據(jù)的正確與否。

3.3 外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

多波束外業(yè)數(shù)據(jù)受影響因素很多，外業(yè)采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到最終的成果質(zhì)量。因此對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)的把控顯得尤為重要。外業(yè)過(guò)程中檢查內(nèi)容有：

① 測(cè)線布設(shè)是否合理。主測(cè)線寬度不能大于有效掃測(cè)寬度的80%，重要航行區(qū)域測(cè)深線間距不大于有效掃測(cè)寬度的50%。有效掃測(cè)寬度取決于儀器性能、測(cè)區(qū)水深、水位、回波信號(hào)質(zhì)量。

② 船體坐標(biāo)系檢查。船體坐標(biāo)系主要用來(lái)表示測(cè)量船舶與多波束換能器、GPS、姿態(tài)傳感器之間的相對(duì)關(guān)系從而確定水下測(cè)量點(diǎn)額空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)波束的空間位置轉(zhuǎn)化。船體坐標(biāo)系的參數(shù)精度直接影響水深點(diǎn)的平面精度與測(cè)深精度。

③ 多波束系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)標(biāo)定檢查。多波束系統(tǒng)標(biāo)定主要是消除多波束安裝時(shí)造成的系統(tǒng)誤差。分別是橫搖（Roll）、縱搖（Pith）、艘搖（Yaw）。目前多波束系統(tǒng)基本都配置秒脈沖，其很好消除GPS延時(shí)誤差。在外業(yè)標(biāo)定時(shí)不需要考慮標(biāo)定時(shí)延。

④ 表層聲速和剖面聲速檢查。多波束測(cè)量過(guò)程中需要采用到兩個(gè)聲速，一種是表層聲速即是多波束換能器深度處的聲速值，用于形成波束導(dǎo)向。表層聲速出錯(cuò)對(duì)多波束數(shù)據(jù)會(huì)造成不可挽回的錯(cuò)誤。另一種是剖面聲速，是所測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)不同深度處的聲速值。用于獲得波束位置和深度。剖面聲速過(guò)大或過(guò)小會(huì)造成平坦海底形成“笑臉”和“哭臉”。

⑤ 水準(zhǔn)檢查。通過(guò)水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)確定水位站與深度基準(zhǔn)面間的高差關(guān)系。目前常用的深度基準(zhǔn)面有：理論最低潮面、珠江基面、航行基面。水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)影響最終潮位的正確與否。

⑥ 潮位檢查。潮位不完善會(huì)導(dǎo)致相鄰的測(cè)深條帶間的拼接斷層。潮位直接影響不是精度而是真實(shí)水深的正確與否。

⑦ 多波束回波信號(hào)質(zhì)量檢查。多波束外業(yè)回波信號(hào)的好壞直接影響內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量。船體本身的震動(dòng)及噪音、換能器、姿態(tài)傳感器的穩(wěn)固程度、測(cè)區(qū)海況、作業(yè)時(shí)船速、測(cè)區(qū)水質(zhì)、作業(yè)時(shí)各種采集參數(shù)都對(duì)外業(yè)回波信號(hào)有直接的影響。

3.4 外業(yè)記錄表格檢查

外業(yè)測(cè)量記錄表是處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)的重要參考。船舶每天吃水、換能器吃水、表層聲速這些重要信息應(yīng)在表中詳細(xì)清楚的做好記錄。

3.5 內(nèi)業(yè)成果檢查

多波束掃測(cè)數(shù)據(jù)處理在Caris軟件的HIPS模塊進(jìn)行，處理順序?yàn)椋孩俳㈨?xiàng)目；②數(shù)據(jù)導(dǎo)入；③ 姿態(tài)、導(dǎo)航、水深數(shù)據(jù)檢查編輯；④ 聲速改正； ⑤ 潮位改正；⑥ 數(shù)據(jù)合并；⑦ 塊模式（SUBSET）下精處理；⑧輸出水深。內(nèi)業(yè)檢查內(nèi)容有：a、船配文件參數(shù)檢查；b、多波束標(biāo)定參數(shù)檢查；c、導(dǎo)航、姿態(tài)數(shù)據(jù)檢查；d、聲速是否改正；e、潮位是否改正；f、可疑水深排查；g、圖版經(jīng)歷簿填寫(xiě)完成與正確性檢查。

3.6 成果上交資料完整性檢查

多波束測(cè)量最終上交成果資料應(yīng)按照J(rèn)T/T 790-2010《多波束測(cè)深系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)要求》中規(guī)定提交所有成果。保證上交資料（下轉(zhuǎn)第66頁(yè)）（上接第61頁(yè)）符合相關(guān)規(guī)范要求準(zhǔn)確、美觀、完整。

4 成果檢查方法

鑒于海洋測(cè)量的復(fù)雜性和特殊性。目前為止沒(méi)有成熟的質(zhì)量檢查軟件自動(dòng)檢查從而評(píng)定成果質(zhì)量。通常還是人工檢查。多波束測(cè)量過(guò)程主要分為外業(yè)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。因此根據(jù)檢查內(nèi)容不同采用不同檢查方法。檢查方法根據(jù)檢查內(nèi)容不同分為：外業(yè)實(shí)地檢查、內(nèi)業(yè)水深圖面檢查、水深數(shù)據(jù)外符合比對(duì)（主檢比對(duì)）、水深歷史數(shù)據(jù)比對(duì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

多波束測(cè)深系統(tǒng)應(yīng)用愈發(fā)廣泛。用戶對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，因此制定通用的、有可行性的、簡(jiǎn)單易行的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查行業(yè)規(guī)范迫在眉睫。

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[責(zé)任編輯：張濤]