现代多波束测量在疏浚工程中应用

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1、现代多波束测量在疏浚工程中应用　　摘要：本文以天津港航道疏浚工程为例，介绍了以LRKDGPS定位系统和多波束测深系统集成应用为基础，在计算机软件平台上进行的高效、高精度的多波束测量方法。该方法采用目前国际海洋测量领域诸多先进技术，如LRK三维定位技术、多波束测深技术、利用秒脉冲PPS（Pulse-Per-Second）消除导航延时技术、潮位遥报技术、基准台站的电源遥控技术、无线上网数据发送技术等，优化内、外业数据处理方法，使得内、外业工作同时进行，几乎同时结束。采用该方法最大程度地提高了多波束测量作业效率

2、，测量外业结束后立即可以提交测量成果，对疏浚施工的高效进行提供了有力的测量技术支持。关键词：多波束测深、LRK三维定位、内外业同步、秒脉冲PPS中图分类号：U61文献标识码：A文章编号：1引言10随着疏浚技术的发展，浅水多波束（以下简称多波束）因其系统构成复杂，采集数据量极大，数据处理任务繁重，而且市场上设备型号冗杂、不统一，已不能更好的满足现代疏浚工程的需要。因而，总结一套高效率、高精度的多波束测量作业方法对疏浚工程来说至关重要。下面以天津港航道疏浚工程施工测量为例，介绍一套以LRKDGPS定位系统和多

3、波束测深系统为基础，在计算机软件平台上进行的高效、高精度的多波束测量方法。2测量船的选择测量船是利用多波束系统进行水深测量的载体，其优劣直接影响测量的效率。一般情况下，应根据测区的自然条件，如海域的开阔程度、海浪的波高、波长、坏天气出现的频率等来选择测量船的船型、船长、吃水、船速等参数。由于进行水深测量时的船舶航向是一定的（测量线是事先设计好的），不能随意改变，所以应尽量不要选择与作业海区波浪的波长相近长度的测量船，以避免“中拱”或“中垂”现象的发生。根据测量船上用电设备的负荷，配备性能稳定的发电机组，以

4、保证测量设备及生活用电。多波束测量设备为贵重、精密的测量设备，为减少其受温度、湿度的影响，设备操作间内应配备空调设备。水深测量为高机动性海上作业，为保证航行安全，测量船上应配备雷达、甚高频电话等相关通讯设备。3测量设备的选择3.1定位设备的选择10水深测量定位设备一般分光学定位设备（如：全站仪、经纬仪、六分仪等）和无线电定位设备（如：微波定位仪、卫星定位仪等），随着卫星定位技术的发展，在水深测量中光学定位设备和微波定位仪已经被淘汰，目前广泛应用的为卫星定位设备，而在众多的卫星定位系统中，美国的GPS定位系

5、统应用最为广泛。定位设备的精度对水深测量精度的影响是直接的。反映在水深点的精度上还与水下地形的复杂程度、水下地形坡度有关，这是因为对水深点的精度评价是通过标注在水深图具体位置上的水深是否准确为依据的。不同的疏浚工程施工测量，需选用不同的定位设备。对于坡度较大且开挖要求较高疏浚工程，如：基槽等，应选用精度较高RTK-DGPS定位设备；对于坡度较小的疏浚工程，如：港池、航道等，可选用伪距差分加载波相位平滑功能的DGPS；对于远海的疏浚项目，应优先选用星站差分DGPS设备。另外，测量船上应有备用的定位设备，以备

6、应急之需。3.2测深设备的选择目前国际市场上多波束系统的型号较多，工作原理、数据处理方式也不尽相同，应根据疏浚工程的不同状况来选择合适的多波束测深系统。对于软底质、海水混浊度大的疏浚项目，宜选择频率低（如：200KHZ左右），波束角为1.5°左右的多波束系统；对于硬底质（如：岩石）的疏浚项目，宜选用高频率、波束角为0.5°的多波束测深系统。不论选择何种多波束测深系统，其中央波束的质量一定要好，否则测量效率和质量将受到较大影响。104设备的安装4.1定位设备的安装在天津港航道疏浚工程中，施工测量采用RTK-

7、DGPS定位设备。RTK-DGPS差分数据传输的距离除和设备的数据链性能有关外，还和基准台数据链电台天线的安设高度、测量船接收电台天线的安设高度有关。数据链电台使用超短波频率，超短波通信从理论上讲，只能在视距范围内进行。视距与发射台、接收台高度的理论见公式D----视距。单位为公里h1-----基准台数据链电台天线的安设高度。单位为米；h2-----运动载体数据链电台天线的安设高度。单位为米。按以上理论计算公式，要使信号传输距离达到40公里以上，船台天线高度为9米，基准台天线高度不应小于49米，根据天津港

8、区建筑物的现状，选择了天津港交管中心的VTS塔作为基准站的位置，天线安设高度为88米（从天津港理论最低潮面起算）。根据实测数据，在传输距离达到45公里时，船台接收到的信号还具有27db的较高信噪比。船台GPS天线、数据链电台天线的安装高度要高过雷达天线，以减小雷达波对其接收信号质量的影响。4.2测深设备的安装10对于多波束测量而言，换能器的安装非常重要，一般安装方式有船舷悬挂式安装和船底安装。1、船舷悬挂式安装，见图1：图1船