多波束测深系统在澜沧江航道测绘中的应用

赵仁东

摘 要：多波束测深系统在航道基础数据采集过程中，发挥着重要作用。本文基于多波束测深系统技术在实际工作中的使用情况，详细介绍单波束配合多波束测深系统在航道测绘过程中的使用效果以及应用范围。

关键词：GPS导航；多波束测深系统；航道测绘

中图分类号：U616 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0084-02

多波束测深是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。多波束测深系统能在GPS导航的基础上，通过测深设备进行水底扫描，获取水底点云数据，建立三维模型，是三维测绘技术应用的典型。澜沧江航道测绘能为航运安全保障提供基础数据，是一项非常重要的工作。多波束测深系统在航道测绘中的应用就是通过系统扫描航道水下地形地物，数据处理后生产航道图的过程。

1 多波束测深系统

R2-Sonic 2024多波束测深系统是浅水多波束的一款典型代表，该系统是一款先进的可实时调节扫测角度和频率的多波束测深系统。多波束测深系统主要工作原理是利用发射换能器对水底发射声波信号，通过接受换能器接受反射波信号，经计算机系统对信号的处理和分析，形成上百个水深数据汇成的条带，并以不同的颜色带显示，从而将水底地形地物的大小、形状立体的反应出来。多波束测深系统的组成见图1。

测量船选择也是非常重要的，特别是在内河航道测量工作中，航道窄，水流不稳定，既要考虑船体的稳定性、安全性，也要考虑船体的灵活机动性，要根据航道实际情况选择合适的测量船。工作流程采用九步法。硬件设备安装连接完成后测量安装位置，进行GPS设置和OCTANS罗泾设置，测量声速剖面数据，进行R2SONIC 2024 控制软件的声纳设置，网络设置，传感器设置和环境设置，PDS2000软件设置成功后进行ROLL，PITCH，YAW三项校正，记录下三个校正参数供CARIS HIPS软件使用，在CARIS HIPS软件中配置船的时候输入到Swath1（换能器）相应的项目中。进行数据采集。外业采集数据经CARIS HIPS软件进行数据处理，输出其它制图软件所需数据。根据规范及工程要求进行制图，提交最终成果。具体工作流程见图2。

2 澜沧江航道图测绘

澜沧江航道目前通航段里程约110公里，其中40公里为国际界河，滩多水浅、湾多水急是一大特点。经实地踏勘后，选择合适的船只安装测深系统，制定实施方案。

整个工作区域进行四等GPS控制网布设，平面联测分布于上、中、下游的C级控制点，高程联测分布于上、中、下游的三等水准点；于通航河段已有3座水文站间布设水位观测站4座，同时，布设50条水位测量剖面，结合实际，共测水位剖面47条；采用R2-Sonic2024多波束测深系统对主航道进行扫测，非主航道及水深较浅的水下采用单波束进行数据采集，水边至岸线部分采用GPS-RTK进行数据采集，岸线以上采用卫星影像数据进行处理，外业进行像控刺测和调绘工作。

经测深系统的安装、基站和流动站的设置、系统校准、测深线布设及仪器稳定性检验后，测深进行RTK三维水深测量，数据采集实景见图3。在满足单波束和多波束各测深检查线同时，采用单波束测深系统对多波束测深系统进行校核。澜沧江航道经检查测深线单波束7公里、多波束10公里，在深度小于20米时，深度比对互差为±0.36米，在深度大于20米时，深度比对互差为±0.38米，滿足《水运工程测量规范》的要求。对多波束测深系统采集数据，经CARIS HIPS后处理软件处理后，根据需要比例提取数据。部分航道较深处DOM见图4，三维点云和三维三角网见图5和图6。

航道测绘期间，因国际救援需要（缓解湄公河下游国家旱情），上游电厂下泄流量增加，根据水位站测量数据和电厂下泄流量、水位剖面测量数据和近3年水文站相关资料，进行水位流量关系分析，经分析，水位测量与水文站测量水位流量关系一致性较好，水位测量资料可靠，可进行水位改正计算。

经计算，澜沧江航道共分678带进行航行基准面投影。

在航行基准面的基础上对水深数据进行分带处理，确定0米线与水边线关系，将0米线上下分别按规范要求成图。

在澜沧江航道测绘项目中采用单波束配合多波束测深系统，不同于水库静水测量，考虑因素多变，不同河段改正参数有差别。

3 结语

本文对多波束测深系统的基本原理、水深测量技术在航道测绘中的应用作了详细的介绍，特别是内河航道测绘中的一些具体问题的处理进行论述。单波束灵活多变，多波束测深系统稳定高效，相互配合，取长补短，在澜沧江航道测绘项目中，发挥了极大的作用，取得了很好的效果。

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