多波束水下地形测量系统在江河堤防险段监测的应用

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1、多波束水下地形测量系统在江河堤防险段监测的应用项目介绍广东省水文局2008.4立项必要性项目概况我省地处明显的季风区，位于珠江、韩江等流域的中下游，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害及次生山地灾害频发的省份之一，尤以暴雨洪水及台风暴潮危害最烈。堤防成为防洪减灾的主要水利工程措施。但是，大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成，堤基及填筑情况复杂，存在不同程度的隐患，而堤防隐患是造成汛期重大险情的主要因素之一，治理要防患于未然，先期查出隐患，施行重点整治，至关重要。但是，堤防险段大多在水下，是隐蔽工程，采用常规的测量方法不仅工作量大

2、，时间长，同时也不可能全面监测。发展快速、准确和无损伤地查出隐患的技术是我省乃至全国水利关键而紧迫的课题。项目概况根据省水利厅《关于提高广东水利现代科技含量实施办法》（试行）的有关精神，为了迅速提高水文行业的科技含金量，提高工作效率，拓展工作范围，更好的为水利现代化服务，在省水利厅的支持下，我局于2003年引进了具有国际先进水平的多波束水下地形测量系统。为了系统研究多波束水下地形测量系统的性能，更好发挥该系统在堤防险段监测的应用功能，我局于2004年4月向省水利厅申请广东省水利科技成果推广项目《多波束水下地形测量系统在江河堤

3、防险段监测的应用》，并得到省水利厅的批准实施。2006年，省水利厅将我局的多波束水下地形测量系统列为水利科技推广应用项目。项目研究目标探索多波束水下地形测量系统在堤防险段监测的适用性；研究适合于广东堤防险段监测应用的方法，满足规范要求的成图格式；提供西江景丰联围及北江大堤的险段数字水下地形图、西江景丰联围险段三围水下地形扫描成果图，为抢险决策提供技术依据。通过本项目的成果，推广应用到全省各大江海河堤，对全省堤防险段进行监测。系统技术特点多波束水下地形测量系统集成了现代空间测控技术、声纳技术、计算机技术、信息处理技术，是一种具

4、有高效率、高精度和高分辨率的面状水下地形测量新技术，目前领先于世界测绘先进水平。水下地形测量的基本原理是利用声波的反射时间来计算测点水深的。多波束换能器以较大的扇区开角向水下发射声波，同时通过多阵列单元接收几十束或上百束声波。每发出一组声波，可在垂直于航线上得到一组水深数据。当测船连续航行时，便可得到一个宽带的水下地形资料。系统原理工作频率:180kHz波束大小:1.5x1.5波束数目:126个波束覆盖宽度:153-最大覆盖宽度:8.3倍水深测深量程:1~300m最小脉宽：0.15ms最大发射速率：25Hz精度:符合I

5、HOS-44精度标准调查速度:最大12~16节系统基本技术指标声速剖面仪CTD,SVP多波束数据采集处理软件包导航系统HRP运动姿态真方位角GYRODGPS,RTK方位声呐处理器单元SEE-30-04换能器网络连接系统结构图光纤罗经主控计算机差分GPS声纳处理器声纳发射与接收换能器声速抛面仪多波束配套软件数据采集系统“HydroStarONLINE”7多波束配套软件TerraModel/TerraVist多波束数据后处理软件比测试验静态比测固定位置比测：误差不大于±0.1m移动相对同一位置：平均水深误差为-0.02m，不符值

6、在10cm以内的点子共有132个，占91.7%；不符值在20cm以内的点子共有12个，占8.3%；，水深相对误差均在±1%之内，动态比测精度评价水深平均误差为0.10m，综合相对误差为0.68%，没有系统误差。满足国家行业标准《水道观测标准》（SL257-2000）“各类测深方法及仪具的单项测深误差，应控制在±0.1m以内，综合相对误差不应大于水深的1%。”的要求。系统的主要优点1、采用了全覆盖的方式，对水下地形可100%覆盖，采集河床地形的数据全面，能真实的反映河床地形的变化，生成的等值线光滑流畅、走势合理自然并且真实可靠

7、；2、系统同步记录船体姿态信息，起伏、纵摇、横摇、航向等，由后处理软件对测量结果进行校正，使测量结果受外界不利因素影响减小到最低限度。系统的主要优点3、系统后处理软件功能强大，能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像、剖面图等，同时还能对同一测区不同测次进行比较以及土方计算等，极大地提高了工作效率。4、系统具有实时监测功能，直观性强，可以在现场直观地看到水下的地形起伏、冲淤情况、以及护岸工程的效果，便于指挥决策和重点监测，利用软件的回放功能，不仅在现场而且在室内也能演示。推广应用情况景丰联围险段监测

8、应用景丰联围是我省十大堤围、珠江三角洲五大重点堤围之一。近年来,由于各种因素使西江中下游河床下切,加上羚羊峡出口水流湍急以及洪水冲刷容易造成堤段深槽迫岸、座湾顶冲，岸坡陡峻，危及堤围安全。景丰联围险段监测张良险段张良险段塘口险段塘口险段西江沙埔围“05.6”特大洪水快速抢险监测的应用西江沙