海洋工程测量水深点数据选取原则研究

摘要：通过对海洋工程测量水深点数据的两种选取原则及其影响进行比较分析，获得其适用条件，以便更好的利用水深测量成果。

关键词：水深测量；取浅点；等距隨机选取

一、引言

水深测量是海洋工程测量的中心环节，水深测图是海洋工程规划、设计、施工及通航等的必备资料。地形测量的细部点本身就是离散的，内业处理时进行取舍即可。而水下地物并非可视的，水深测量外业采集的是连续的断面水深数据，因此在水深测量的内业整理过程中，水深点数据选取是关键的环节之一。长期以来，人们使用水深图时尤其关注浅点，水深点选取习惯上均按照取浅点的原则进行，取浅点的水深图也普遍应用于海洋工程规划、设计、施工及通航等领域。这种“一刀切”的做法也带来了一些不利的影响，比如在设计过程中进行工程量计算时，结果不合理，进而影响工程项目费用预算的准确性。实际上，水深点数据选取可按照两种原则进行，一是等距随机选取，二是取浅点，且这两种原则有其相应的适用条件。本文结合实际工程案例，着重探讨水深点数据的两种选取原则的影响，并进行对比，以获取它们的适用条件，以便更好的利用水深测量成果。

二、水深点选取原则及其影响

等距随机选取水深点，即按照一定的测点间距来随机选取测线上的水深点数据。而取浅点，将优先选取小范围内的浅点，而不一定按照指定的间距来选取，如图1所示。

水深数据点的不同选取原则，其影响主要体现在两个方面，一是对水深图的影响，主要看水下地形特征浅点或障碍物是否得到真实反映，另一个是对疏浚工程量计算的影响，看由其计算出来的工程量是否合理。

在宁德福鼎的沙埕港进港航道工程测量中，使用多波束测深系统，进行了全覆盖水深测量，采集了整个航道工程区的数据。该拟建航道总长约32km，在航道内有多处浅滩、暗礁。选择了具有代表性的两处浅滩、暗礁水域作为研究区域，其一是港内青屿岛东面的牛礁水域，为水下起伏较大的暗礁特征地形；其二是长屿岛东面的三姐礁水域，为水下地势相对较缓的浅滩水域。这两处航道设计水深均为9.2m（当地理论最低潮面下）。按照作业规程进行了数据处理后，分别按照等距随机和取浅点的原则进行了水深数据的选取输出，成图比例为1：500，表1为选取数据情况表。

表1 水深点数据选取情况表

由表1可知，由于水下起伏较大，牛礁水域两种数据在最小水深方面互差较大，达到了1.7m；而较为平缓的三姐礁水域两种数据的最小水深互差不大，仅0.1m。最大水深方面，两种方法选取的数据基本相近，不大于0.1m。

三、两种选取原则影响对比

3.1对水深图的影响

根据选取输出的水深数据点，分别进行了等深线的绘制，等深距均为1m。图2为牛礁水域两种数据对应的水深图，图3为三姐礁水域两种数据对应的水深图。

如图2所示，牛礁水域两种数据对应水深图在整体上有明显的差异，如区域右下角处，两种等深线走势完全不同。按等距随机选取的图上等深线较为圆滑，未发现突变地形，而取浅点的图上则有多处局部的突变地形。该水域为起伏较大的特征地形，按等距随机选取的水深图，其等深线却相对平缓，仅反映出部分的水下特征地形；而取浅点的水深图，反映了更多处突变的水下地形特征，更能真实的反映实际的水下地形。

根据图3，三姐礁水域两种数据对应水深图在总体上较为相似，等深线走势较为接近，仅在局部区域有所不同。可见，水下地势相对平缓时，两种数据数据均能较好地反映水下地形特征，但在局部上取浅点的数据略占优势。

综上所述，由于没有优先选取浅点，等距随机选取数据的水深图，其水下地形有不同程度的失真，取浅点数据的测图，能更好的反映水下地形特征，尤其是在起伏较大的特征地形区域。在用于指导疏浚施工和通航时，必须采用取浅点疏浚的测图，如果采用等距随机的测图，将严重影响施工进度，并给通航安全带来巨大的威胁，造成严重的后果。

3.2对疏浚工程量的影响

根据两种数据，以及统一的航道尺度参数，采用不规则三角网法，进行疏浚工程量的计算。该方法利用离散的实测水深数据点，构造出邻接三角形，形成不规则三角网结构，对计算区域按照三棱柱法计算土方，累积后得到计算区域内的土方量。计算过程中均不考虑超宽超深以及开挖边坡。表2为计算结果。

根据表2，由取浅点数据计算的疏浚工程量，均偏大，尤其是地势相对复杂的牛礁水域，偏大了39.6%。由于水深数据选取时优先选取了浅点，导致相应疏浚工程量的增加、工程建设开支增加，如果付诸实施，将造成巨大经济损失。这种情况下，采用等距随机选取水深数据更为合理。当然，在地势复杂的区域，可采用更大比例尺的数据，以提高工程量计算的合理性。

四、结语

上述对比结果显示，取浅点数据优点是能真实反映水下地形特征，有利于进行工程规划选址、指导施工和安全通航，缺点是由其计算疏浚工程量结果不合理；而等距随机数据优点是由其计算工程量较为合理，可提高项目费用预算的准确性，缺点则是相应的水深图有不同程度的失真，不能真实反映水下地形特征。因此，可以明确这两种水深数据选取原则的适用条件，即用作规划、通航和疏浚施工依据时，应取浅点，用于工程量计算时，应按照等距随机选取水深点。

参考文献：

[1]JTS131-2012.水运工程测量规范[S].

[2]JTS207-2012.疏浚与吹填工程施工规范[S].

作者简介：

陈代志（1980-），男（汉族），福建平潭人，工程师，主要从事海洋测绘。