多波束測(cè)深系統(tǒng)在航道測(cè)量中的應(yīng)用分析

摘?要：隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用到航道測(cè)量當(dāng)中，其中應(yīng)用最多的測(cè)量系統(tǒng)就是多波束系統(tǒng)。多波速測(cè)深系統(tǒng)之所以廣泛應(yīng)用，其主要原因是該系統(tǒng)測(cè)量效果精準(zhǔn)，可以為航道測(cè)量提供較為精準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)。為此，文章將以多波速測(cè)深系統(tǒng)概述為著手點(diǎn)，對(duì)多波速測(cè)試系統(tǒng)在航道測(cè)量中的應(yīng)用予以有效分析。

關(guān)鍵詞：多波束測(cè)深系統(tǒng);航道測(cè)量;應(yīng)用分析

隨著全球海洋戰(zhàn)略地位日益凸顯，世界許多沿海大國(guó)紛紛將國(guó)家海洋權(quán)益、海洋經(jīng)濟(jì)以及海洋環(huán)境轉(zhuǎn)變成國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略之一，致使海洋勘探工作變得越發(fā)重要。其中海洋工程勘察過程中，海底地形測(cè)量是最為重要組成部分。為了提高海底地形測(cè)量的精準(zhǔn)性與準(zhǔn)確性，許多國(guó)家紛紛采用多波束測(cè)深系統(tǒng)，為海底勘測(cè)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

一、 多波速測(cè)深系統(tǒng)概述

多波束測(cè)深系統(tǒng)在測(cè)量過程中，主要向水底進(jìn)行多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)獲取測(cè)量深度值。通過發(fā)射多波束系統(tǒng)接收明確其定位姿態(tài)，具有較高的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，能夠提升航道使用效率，推動(dòng)我國(guó)內(nèi)河航道以及海洋航道事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。當(dāng)前，水下探測(cè)技術(shù)中的多波速測(cè)深技術(shù)，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下快速發(fā)展成為該領(lǐng)域中極為重要的新興科技。其主要原因是該項(xiàng)技術(shù)是通過聲吶技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及空間探測(cè)技術(shù)等相關(guān)科學(xué)技術(shù)融合在一起組成的新型技術(shù)。在水下探測(cè)過程中，多波速測(cè)深系統(tǒng)具有較高的密度與靈敏度。

由于多波束系統(tǒng)是將多種先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起的最先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，測(cè)量覆蓋范圍極廣，能夠?qū)λ挛矬w實(shí)施全覆蓋式測(cè)量，并能對(duì)水下各種地形細(xì)微變化予以有效快速的測(cè)量顯現(xiàn)。在航道測(cè)量過程中，還能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與可靠性，并對(duì)原有數(shù)據(jù)中存在的偏差進(jìn)行有效改正，快速精準(zhǔn)了解水底實(shí)際情況，避免船只在航行過程中不必要的危險(xiǎn)。另外，多波束測(cè)深系統(tǒng)還可以將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀數(shù)據(jù)圖，并在原有基礎(chǔ)上逐漸完善自身系統(tǒng)功能，依照實(shí)際測(cè)量情況，繪制出不同比例尺的數(shù)據(jù)圖表。借助圖表展示測(cè)量深度水深等相關(guān)數(shù)據(jù)，還能利用測(cè)量數(shù)據(jù)生成地形模型圖，制成相關(guān)質(zhì)量報(bào)告以便隨時(shí)查閱分析探究。

二、 多波束測(cè)深系統(tǒng)在航道測(cè)量中的應(yīng)用

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

航道在實(shí)施測(cè)量之前應(yīng)對(duì)天氣、海況以及測(cè)量區(qū)域的船舶通行情況予以綜合考慮，制定科學(xué)合理的測(cè)掃作業(yè)表，保證測(cè)量結(jié)果符合相關(guān)要求。在測(cè)量過程中，航道淤積情況大不相同，測(cè)量人員需要對(duì)航道邊坡外、航道邊坡以及航道內(nèi)的水深變化予以探究，并在水位線最深處設(shè)置主測(cè)深線，促使航道內(nèi)外通過加密措施，避免測(cè)量區(qū)域發(fā)生遺漏情況，保證測(cè)量區(qū)域布置合理，以此提高測(cè)量質(zhì)量，降低測(cè)量成本。另外，在多波束系統(tǒng)安裝過程中，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)軸校正，避免因坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)問題引發(fā)該系統(tǒng)出現(xiàn)偏差，以此保證多波束測(cè)深系統(tǒng)安裝具有良好的精準(zhǔn)度。

（二）地形實(shí)際測(cè)量

在多波束測(cè)深系統(tǒng)測(cè)深過程中，技術(shù)人員應(yīng)保證定位、勘測(cè)技術(shù)設(shè)備以及監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)傳感器械設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)深設(shè)備以及姿態(tài)傳感器出現(xiàn)故障，技術(shù)人員應(yīng)立即停止探測(cè)工作。倘若設(shè)備中羅經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)10秒鐘的故障應(yīng)立刻停止測(cè)試作業(yè);倘若網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)出現(xiàn)20秒鐘的定位錯(cuò)誤也要立刻停止作業(yè)，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)排查，不要在測(cè)量中出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎情況。測(cè)量結(jié)束以后，技術(shù)人員還要對(duì)多波束測(cè)深系統(tǒng)的參考數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，將原本外業(yè)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成內(nèi)業(yè)原始數(shù)據(jù)格式，提取出內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)予以有效應(yīng)用，并在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行有效核對(duì)，排除航道中諸多不利因素，待責(zé)任人簽字后可以交付內(nèi)業(yè)使用。

（三）聲速剖面測(cè)量

多波束測(cè)深系統(tǒng)在掃描過程中，主要是通過換能器表層聲速對(duì)相同地點(diǎn)進(jìn)行不同時(shí)間段的聲速測(cè)試，由于換能器表面容易受溫度影響，致使相同地點(diǎn)在不同時(shí)間段測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果各不相同。表層聲速測(cè)試存在的差異性直接影響海底探測(cè)精準(zhǔn)度，導(dǎo)致海底出現(xiàn)畸形變化。另外，多波速測(cè)深在剖面測(cè)量過程中，還要選擇航道中心具有代表性的水域進(jìn)行測(cè)量，并將單個(gè)聲速剖面測(cè)速控制在5千米范圍內(nèi)，每天前后范圍各測(cè)量一次，降低測(cè)量誤差。但多數(shù)測(cè)量深度系統(tǒng)開始工作時(shí)，各類儀器設(shè)備應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量進(jìn)行綜合并組成數(shù)據(jù)文件保存在計(jì)算機(jī)當(dāng)中，通過文件網(wǎng)格數(shù)據(jù)明確水底帶寬以及水深顏色，對(duì)當(dāng)前漏測(cè)信息進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，以此保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的完整性。

（四）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理主要是將多波束測(cè)深系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中預(yù)處理是指將定位數(shù)據(jù)、聲速剖面數(shù)據(jù)、潮位數(shù)據(jù)、深度數(shù)據(jù)等諸多數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)處理，通過數(shù)據(jù)編輯、去噪、合并等處理方法，提出精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù)信息。而成圖處理則是在預(yù)處理之后將所得海深數(shù)據(jù)信息，通過網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)生成網(wǎng)格化使其成為地形模型，為航道勘探者繪制成水下地形圖，通過科學(xué)合理的推算明確潮位位置，使其在籌備區(qū)域內(nèi)得到最佳數(shù)據(jù)模擬數(shù)值。另外，多波束測(cè)深系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)對(duì)該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的水位情況進(jìn)行有效測(cè)量，通過不同水域的主要特點(diǎn)進(jìn)行改正，借助重疊方式計(jì)算出平均潮位位置，并對(duì)之前不同潮位控制范圍的偏差予以有效改正。還可以借助相關(guān)軟件系統(tǒng)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，依據(jù)船舶型號(hào)建立相關(guān)文件，并在船舶各種儀器設(shè)備的精度與探頭準(zhǔn)度等相關(guān)位置，將精準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)野外采集到聲速文件予以系統(tǒng)編輯，改正原有聲速文件偏差值。

三、 結(jié)語

最近幾年，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)多波速測(cè)深系統(tǒng)大量研究之后，多波速測(cè)深聲吶技術(shù)已有較大突破，并且我國(guó)已經(jīng)研制出多款具有實(shí)用型的多波速測(cè)深聲吶產(chǎn)品，使其可以廣泛應(yīng)用于水庫(kù)、湖泊、海洋、堤防、地下水測(cè)量等相關(guān)水域工程，有效降低測(cè)量誤差率，顯著提升水深測(cè)量成果，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]付作民，劉喆，王琪，等.多波束測(cè)深系統(tǒng)在海洋航道測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].工程技術(shù)研究，2019，4（14）：136-137.

[2]舒升元，程龍.多波束系統(tǒng)在長(zhǎng)江航道測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)水運(yùn)，2017（9）：46-47.

[3]趙陽.多波束測(cè)深系統(tǒng)在海洋航道測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2015，13（36）：51-52.

[4]付偉.多波束測(cè)深系統(tǒng)在大東港航道測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2014（12）：263.

作者簡(jiǎn)介：

韓忠國(guó)，安徽省蚌埠市，安徽省港航管理局淮河航道局。