差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)在清障掃床中的應(yīng)用

楊本　劉延　潘明燦

摘 要：隨著航運活動的不斷增多，航道清障掃床任務(wù)量相應(yīng)增加，為保證航道通航順暢、安全，應(yīng)適時創(chuàng)新清障掃床方法。當(dāng)前運用差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)定位障礙物，進而為清除工作指明方向，真正優(yōu)化航道養(yǎng)護效果。本文首先介紹差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)組成及優(yōu)勢，然后分析內(nèi)河航道清障掃床的必要性，最后重點探究差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)在清障掃床中的具體應(yīng)用。旨在為同行提供參考，推動航道清障掃床工作規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化開展。

關(guān)鍵詞：差分動態(tài)定位測深系統(tǒng);清障掃床;應(yīng)用

中圖分類號：U612 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，航道養(yǎng)護管理要求逐漸提高，尤其是在清障掃床環(huán)節(jié)，管理者應(yīng)科學(xué)制定清障掃床計劃，并適當(dāng)引用先進設(shè)備，確保航道清障掃床實踐與航道養(yǎng)護要求相一致。差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)憑借豐富功能，實現(xiàn)障礙物定位、除障方向?qū)б饶繕?biāo)，使清障掃床任務(wù)及時準(zhǔn)確地完成。基于此，本文針對該論題重點探究，希望能為航道清障掃床人員提供理論指導(dǎo)，真正擴大差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)應(yīng)用范圍。

1 差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)基本介紹

1.1 系統(tǒng)組成

便捷計算機、定位系統(tǒng)、測深系統(tǒng)是基本組成部分，各系統(tǒng)間協(xié)配協(xié)作，為航道障礙物測量、清障掃床提供可靠的技術(shù)支持[1]。其中，計算機安裝自動成圖軟件，并定期更新系統(tǒng)，使軟硬件工作狀態(tài)達(dá)到最佳。在存儲容量方面，安裝大容量硬盤，支持大量數(shù)據(jù)存儲和處理。定位系統(tǒng)指的是，多臺信號接收機聯(lián)測船舶位置，即以基準(zhǔn)接收機為中心，動態(tài)接收機測得位置點信息，經(jīng)測點信息比較，得出定位數(shù)據(jù)校正值，經(jīng)改正確定實時位置，滿足實時差分動態(tài)定位需求。測深系統(tǒng)在數(shù)字化技術(shù)輔助下獲取水深數(shù)據(jù)，其工作原理總結(jié)為：發(fā)射換能器發(fā)射聲學(xué)信號，聲學(xué)信號經(jīng)水底地物反射，被接收換能器接收，通過聲波在水下的傳播速度以及聲波在水下的傳播時間，計算水深。

1.2 系統(tǒng)優(yōu)點

差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)在清障掃床中具有高效率、靈活性、低成本等優(yōu)勢，當(dāng)定位深測系統(tǒng)測得航道障礙物后，在系統(tǒng)各功能協(xié)作下獲得坐標(biāo)及障礙范圍，為數(shù)字化清障、高精度掃床做準(zhǔn)備[2]。差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)為航道疏通提供價值信息，同時，能夠在航道科學(xué)設(shè)計方面提供有力數(shù)據(jù)支撐，保證航道安全性、保證航道相關(guān)規(guī)劃、方案的制定科學(xué)合理。

2 內(nèi)河航道清障掃床的必要性分析

一般來說，內(nèi)河航道中存在石塊、混凝土塊等障礙物，一旦船舶因障礙物的存在阻礙通行，則航運整體時間延長，進而影響航運公司安全等級的評定，嚴(yán)重情況下，還會增加安全風(fēng)險，導(dǎo)致經(jīng)濟效益不同程度受損。如果航道內(nèi)出現(xiàn)暗樁，那么船舶靠岸時間會延長，進而影響航道水運秩序，不利于地方經(jīng)濟的穩(wěn)健發(fā)展。除此之外，航道設(shè)網(wǎng)、水下垃圾丟棄等行為屢禁不止，這同樣會對航行產(chǎn)生阻礙作用。

航道航運體系日益完善化，航道穩(wěn)態(tài)發(fā)展能夠為水運事業(yè)繁榮提供推動力。為滿足航道現(xiàn)代化養(yǎng)護需求，務(wù)必落實航道清障掃床工作，結(jié)合航道清障的實際情況，科學(xué)制定清障掃床制度，并準(zhǔn)備相關(guān)技術(shù)和信息化系統(tǒng)，將航道內(nèi)的障礙物及時清除，使航運安全風(fēng)險降到最低。從中能夠看出，航道清障掃床環(huán)節(jié)必不可少，當(dāng)清障掃床工作落實到細(xì)節(jié)，有利于保證船舶航行安全性和穩(wěn)定性，同時，航運公司安全等級相應(yīng)提高。放眼長遠(yuǎn)，日后航道清障掃床工作能夠得到良好鋪墊，真正促進我國航運事業(yè)健康發(fā)展。為彌補傳統(tǒng)清障掃床方法的不足，靈活運用差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)具有迫切性和必要性，該系統(tǒng)的實際應(yīng)用如下。

3 清障掃床環(huán)節(jié)差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)具體應(yīng)用

3.1 事前準(zhǔn)備工作

工作人員事先搜集待處理內(nèi)河航道的地理信息、水文信息，精準(zhǔn)、合理確定測量點位，為水位高低變化的分析提供所需數(shù)據(jù)。由于不同航道的情況各異，所以差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作不相一致，其中，航道縱斷面線間隔距離視情況設(shè)置，但核心要點，即圍繞航道中心線。參與掃床工作的船舶數(shù)量、人員數(shù)量妥善安排，一般來說，兩艘航政艇、八名工作人員即可，所負(fù)責(zé)的工作內(nèi)容包括水位記錄、定位測深系統(tǒng)安裝與調(diào)試、船舶安全與系統(tǒng)安全等。

3.1.1 換能器安裝與測試的注意事項

安裝適宜位置主要在掃床船的船舷外部，船尾側(cè)與導(dǎo)流罩尖同向。換能器安裝過程中，既要做好緊固工作，又要保證電氣安全，確保水深數(shù)據(jù)及時、全面?zhèn)鬟f。此外，適當(dāng)控制掃床船吃水深度，最小深度為50 cm，最大深度為120 cm，且掃床船吃水要小于測量船吃水深度。安裝過后，進入調(diào)試環(huán)節(jié)，即利用測深儀對比人工測試數(shù)據(jù)與儀器測試數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)節(jié)確保讀數(shù)相同。

3.1.2 信標(biāo)GSP天線安裝與測試的注意事項

安裝位置主要在船頂，安裝時盡可能縮小與換能器之間的距離，且遠(yuǎn)離高功率、大電流電氣設(shè)備，天線上部保證無遮擋，安裝過后利用儀器測得信標(biāo)GSP天線與換能器間的偏移量。測試環(huán)節(jié)，先后做好天線連接、通訊電纜連接、參數(shù)設(shè)置等工作，待電源一一接通后，觀察信標(biāo)機信號變化，根據(jù)反饋數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運行情況。

3.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

參照航道電子地形圖，逐項完成圖幅高度、寬度等參數(shù)的設(shè)置。在此期間，設(shè)立坐標(biāo)系，應(yīng)用投影設(shè)備輔助圖幅參數(shù)調(diào)整工作，為定位測深誤差控制做足準(zhǔn)備。定位時，以距離為依據(jù)，記錄信息顯示，每間隔2.5 m更新定位信息。與此同時，準(zhǔn)備適合型號的測深儀，設(shè)置成水深采集模式。測量中心糾偏環(huán)節(jié)，利用自動測定法將偏差控制到規(guī)定的范圍內(nèi)。掃床期間，記錄員適時更新水位信息，保證信息真實性和時效性。

3.3 掃測數(shù)據(jù)獲取

借助測量軟件獲取內(nèi)河航道位置、深度等數(shù)據(jù)信息，其中，計算機操作人員切換到工作模式，在指定文件中運行界面顯示系統(tǒng)，了解航道縱斷面線所在航道的航跡信息。正式掃床后，考慮到數(shù)據(jù)處理的實效性，測量前找控制點進行定位數(shù)據(jù)比對、用插桿法進行水深數(shù)據(jù)的比對。并適當(dāng)控制航跡線測量點密度，合理規(guī)定船舶行駛速度。待掃床條件一一具備后，計算機操作員全面監(jiān)測定位測深系統(tǒng)，執(zhí)行掃測外業(yè)任務(wù)時，往復(fù)掃測，確保后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作有意義的開展，最終為清障工作提供具有參考價值的數(shù)據(jù)信息。

3.4 數(shù)據(jù)處理分析

對于水深資料，事先設(shè)定動態(tài)吃水改正輸入數(shù)據(jù)、測深儀改正輸入數(shù)據(jù)，日常記錄信息在水位變化表中顯示，并且水位值、相應(yīng)時間妥善存儲。如果水位保持不變，那么以文件形式記錄輸入測量伊始期的水位值，并遵循單站改正、多量改正原則。數(shù)據(jù)分析階段，待航道掃測任務(wù)完結(jié)后，通過數(shù)據(jù)分析得知航跡數(shù)據(jù)，并借助成圖軟件顯示是否存在障礙物，一旦發(fā)現(xiàn)障礙物，則障礙范圍、障礙位置相應(yīng)呈現(xiàn)。從某種程度上來看，清障掃床工作方向明確化，要想提高清障效率，務(wù)必加強部門間協(xié)作，保證內(nèi)河航道暢通。

4 結(jié)論

綜上所述，航道養(yǎng)護工作十分重要，為提高航道養(yǎng)護效率，投用差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)具有必要性。為充分發(fā)揮差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)優(yōu)勢，事前做好準(zhǔn)備工作，接下來合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并逐項獲取掃描數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，確保清障掃床實踐以數(shù)據(jù)信息為參照。由于航道障礙物情況存在差異，再加上，航道養(yǎng)護要求不相一致，所以要與時俱進的創(chuàng)新差分動態(tài)定位測深系統(tǒng)，使其在清障掃床環(huán)節(jié)高效運用，徹底清除航道障礙物，為船舶航行提供良好環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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