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1、多波束测深系统在天津港航道疏浚工程中应用工程技术!Q:ScienceandTechnologyInnovationHerald多波束测深系统在天津港航道疏浚工程中应用赵阳崔志伟(交通部天津水运工程科学研究院天津300456)摘要:本文基于笔者多年从事航道疏浚工程的相关工作经验,以sEABAT8101多波束测深系统在某航道疏浚工程中的应用为研究对象,探讨了多波束洲深系统安蓑测试方法,定位导航实施方法,及测量步骤与数据处理思路.关键词:多波束测深系统航道疏浚数据处理导航中图分类号:U61文献标识码:A文章编号:1674--098X(2011)03(b)-0089
2、—021工程概况天津港3O万吨级航道工程是按照已投入使用的25万吨级航道的轴线,进一步浚深,全长54.90km.外航道设计底宽3l0m,底标高一21.6m,边坡l:5;内航道设计底宽310m,底标高一21.9m,边坡1:5.2多波束测深系统安装测试本工程中投入SEABAT8101多波束系统进行测量实施.该系统在引进后就一直都是安装在固定的测量船的固定位置上,所以系统进行使用都是整体工作的.多波束测深系统的各部分,按设计位置进行安装,并量测DGPS接收机天线,多束换能器,运动传感器(TTS),电罗经等相对船体坐标系原点的位置关系.量测各传感器相对船体坐标原点的
3、偏移量,以便在数据处理进行相应的改正.2.1电罗经传感器的安装电罗经的安装位置有着严格的要求,电罗经传感器应安装在船舶中心附近,电罗经指示方向应与船首方向一致,并且要求在船体坐标系的水平面内.安装位置应远离导磁物质或易被磁化的物质;电罗经与较大的铁性物体,强电流的电线及电池组至少保持1.3～1.5m的距离;一些电子设备(如计算机,电视显示器,雷达磁控管,扩音器,uPS不间断电源装置等)的使用会影响电罗经的正常工作,使其测出的方向数据失真或干忧,应远离它们.2.2运动传感器(运动补偿仪.TTS)的安装运动传感器应固定安装,并尽可能与水平面平行,运动传感器离船舶
4、重心的越远,船舶纵横倾幅度越大,产生的测量误差也越大,所以安装位置应在船舶的重心或尽可能靠近重心;运动传感器的安装具有方向性,其罩壳上的指示方向应与船艏方向一致,否则将产生反向改正,造成严重误差.2.3多波束换能器的安装多波束换能器的安装主要取决于船型和船的结构.同时还应考虑多波束测深系统使用的水域,如在内河测量,因受风浪的程度较小,可以安装在船首,而在潮汐河口或近海水域,因受风浪的程度较大,宜采用船舷固定安装.安装时要注意固定好,以免测量换能器产生抖动,下沉.此外,还考虑换能器的安全性,以免在靠离码头碰撞损坏,建议安装的换能器,还具有可拆卸或可移动的功能.
5、2.4DGPS接收机天线的安装DGPS接收机天线应安装在船舶高处(低于避雷针),视场内障碍物的高度角不能超过10.;尽可能远离船舶主桅杆,尽量远离大功率的无线电发射信号源(如雷达,高频电话天线等);天线安装要稳固,避免船舶姿态变化使其产生位移;天线位置应选择远离船体大型金属物体结构,距甲板高度至少在1.5m以上,减少信号多路径效应.系统安装后,应进行测试,测试可分为通电测试和航行测试.通电测试:在静态状态下进行,检查系统各部分电缆连接是否良好牢靠,正确无误;检查接地是否正确,牢靠;检查供电电源输出电压是否正常,直流供电的极性是否正确无误,一切正常后,开始目测
6、系统各部分的通电运行状况,信号的稳定性和数据的通信情况.航行测试:要选择适宜水域设测多条往返重复测线进行横倾,纵倾,定位延迟,电罗经偏差等系统参数改正.此外,在测试过程中还要检查,测试DGPS接收机,声速剖面仪,电罗径等是否工作正常.目前,上述各测试项目不仅仅是安装测试的要求,而且已列为每个航次或承接新测量项目之前,必须要做的工工作.(1)电罗经的测试与校准.电罗经测试有三种方法,一是为可在船舶停靠码头时进行,使用经纬仪精确确定船艏向,并与电罗经的指向进行对比,确定电罗经的校正值.二是可选择开阔的水域进行,其方法是测量船按200m直径的圆周运动,连续航行4周
7、,采用专门软件进行数据采集,分析处理,获得校准值.三是,利用水域中的突出标志物,先在这标志物的一侧作直线航行,用右舷边缘波束测量标志物,得到一个文件;然后,在标志物的另一侧作反向直线航行,同样用右舷边缘波束测量标志物,得到另一个文件(这两条测线平行且与标志物的距离相等).第一次航行时,由于存在电罗经误差的航偏差(角)g,故突出标志物R位置的水深点;同样,第二次航行时,R位置的水深点偏移到了,,测量.与月,之间的距离d,航迹与突出标志物点R之间的垂直距离为r,则可按式(1)计算出航偏差角,garctg(1)距离.(2)横倾偏差角,纵倾偏差角测定及校正.横倾偏角
8、是换能器与水平面垂直龙骨方向的夹角,纵倾偏差角是换能
