多波束測深系統在航道疏浚工程中的應用

摘 要:本文主要對多波束測深系統在航道疏浚工程中的應用問題進行了探討。首先對多波束測深系統的構成進行了論述;其次，對多波束側深系統不同部分的安裝問題進行了概述;再次，探討了多波束測深系統在航道疏浚工程中的測量問題;最后，詳細分析了多波束測深系統在航道疏浚過程中的具體應用。

關鍵詞:多波束測深系統 航道疏浚

中圖分類號:U616文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0132-01傳統的測深系統是單波束測深儀，它測量數據量小、精度與覆蓋率不高、分辨率較低，因此，隨著計算機信息技術的發展和聲納技術的不斷進步，出現了性能更加優異的多波束測深系統，它出現于20世紀70年代，顯著優點是可以同時測得多個水深點的數據，可以更加準確地描述水底的地形和地貌特征，并精確地探測出要求的水下目標的大小和形狀，多波束側深系統這一新技術的發明，使水深測量發生了質的變化，在航道疏浚工程中具有廣泛地應用。

保持航道的通暢對于水運事業具有重要的意義，航道疏浚工程就是通過挖泥船按照事先設計好的要求對航道進行浚深或者拓寬。測深系統的作用就是檢驗疏浚成果，人們對于測深和疏浚的密切關系有這樣一個比喻，即“測深是疏浚的眼睛”。

1 多波束測深系統的構成

多波束測量系統被稱為seabat，多波束測深儀、涌浪補償器、電羅經傳感器、DGPS系統以及電腦（采集數據）、聲速剖面儀等設備構成了測量系統。其中，多波束測量儀的功能是發射、接收脈沖信號，實時進行數據的采集;外圍輔助設備的功能是實時定位、測量船的工作姿態反映、水底地貌的記錄以及進行數據處理等。多波束側深系統所得到的測量結果，準確度由自身數據質量和輔助傳感器的測量參數的精確程度共同決定，這是一個綜合系統，是由眾多數量的傳感器所組成的。

2 多波束側深系統不同部分的安裝

該系統安裝在測量船的特定位置上，是固定的，系統的各部分是按照原先設定的位置進行安裝，系統是整體進行工作的。

2.1 安裝電羅經傳感器

安裝電羅經要注意位置的選擇，它只有在適當的位置才會免受干擾，確保發揮正常的工作作用。按照要求，電羅經傳感器應在靠近船舶中心的位置安裝，船頭的方向就是電子羅經的的指示方向，安裝的區域要限定在船體坐標系的水平面之內。同時還要注意磁性物質和電子設備對電羅經的干擾作用，為了確保測出的方向數據的精確度，應該遠離帶磁的物質和計算機等電子設備。

2.2 安裝姿態傳感器

為了減少測量的誤差，安裝姿態傳感器時要選擇離船舶中心距離較近的位置;姿態傳感器的位置應該與水面保持平行并且位置固定;船艏的方向就是其指示的方向。

2.3 安裝多波束換能器

多波束換能器的安裝要考慮水域風浪的情況，這是由內河航道疏浚還是近海水域的疏浚工程的情況來定。一般內河航道中風浪較小，根據經驗來看，多波束換能器安裝在船頭部位;如果是風浪較大的近海水域或者潮汐河口，船舷固定安裝是較好的選擇。除此之外，還要考慮到多波束換能器的安全方面，在靠離碼頭的過程中，尤其注意避免被碰損;同時，可拆、可移動的多波束換能器比較常用。

2.4 安裝DGPS接收機天線

DGPS接收機天線的安裝理應選在船舶位置較高之地，考慮障礙物的干擾，最大程度的遠離雷達等無線電設備;同時還要注意避免因為船舶的移動變化而發生的位置移動，因此天線安裝時要結實牢固。

為了驗證系統的安裝是否合格，應該進行相關的測試，測試包括通電測試和航行測試。通電測試主要檢查各部分線路的聯接狀況，目標是聯接準確而又穩固，還要考慮電源輸出以及電流電壓方面;這個過程在靜態狀態下進行;航行測試是在動態中進行的，要選擇適合的水域重復測試多個項目，還要檢測DGPS接收機、電羅經轉換器和聲速剖面儀等的工作情況。

3 多波束測深系統在航道疏浚工程中的測量

3.1 掃道的設計

掃道的設計包括掃道方向設計、掃道的寬度設計和重疊帶寬度設計三個方面。

掃道方向:多波束測深系統能夠進行全覆蓋式對水下地貌形態的測深，掃道方向與航道方向一致即可，只要工作環境是正常的船速，就會照顧到水深的各個角落，不會有遺漏的現象發生。

掃道寬度:掃道寬度是由具體航道的水深來設計的，還要考慮漲潮水位的實際情況。

重疊帶寬度:由測量船舶定位中的誤差和船舶偏航系統性誤差來決定。

3.2 數據的采集

多波束測深使用的軟件是Qinsy，這一軟件將DGPS測得的位置數據和多波束測深儀、波浪補償儀、電羅經傳感器測得的數據同步進行采集，單波束聲速以及多波束聲速的剖面確定由聲速儀進行采集的數據為準;在測量過程中，要對出現的問題等信息作好記錄工作。

3.3 數據處理

首先，要使用濾波器對收集到的數據進行濾波分析;第二，要將水域潮位的相關信息輸入進去并進行數據的回放，生成文件，可以進行編輯;第三，進行數據的編輯;第四是進行網格化處理，目的是滿足繪圖的需要;第五，為了滿足繪圖需要的格式，進行數據格式轉換;第六，繪制圖紙，根據有價值的數據來繪制圖紙，并加入航道線、岸線等標志符號。對測量數據的處理，經過編輯、合并、清理無效項目等過程后，最終使數據成網格化，得到數字的水底地形模型。

4 多波束測深系統在航道疏浚過程中的具體應用

在航道疏浚的前期準備，施工過程以及疏浚之后的測量方面，對多波束側深系統在數據分析和處理方面是很嚴格的。比起單波束測深系統而言，多波束能夠實現全覆蓋測量，不會出現漏測的現象，能夠節省時間并提高效率。

疏浚施工前的測量中，水下地形地貌、坡度的變化與起伏，多波束測深系統都可以全面覆蓋，能夠提供比較全面的水深和水底地形資料;在疏浚過程中，多波束測深系統能夠明顯地檢測到形成的鋸齒狀泥面，并且克服了單波束系統中的漏測的弊端，能夠采集到大多數的施工點，以格網數據圖的形式輸出成果。比起單波束測深系統來說，作業的時間大大減少了，施工的工作效率提高了。

多波束側深系統在航道疏浚工程中的應用，實現了測深技術革命性的進步，其覆蓋面廣、精度高、分辨率高的優點，給航道疏浚工程帶來了極大的便利，并減少了水下作業的時間，提高了施工的效率，是值得大范圍推廣的先進技術。本文說明了多波束測深系統這一技術的配置構成以及在航道疏浚工程中的具體運用，希望能起到一定的借鑒作用。

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