數(shù)字測(cè)深系統(tǒng)在淤積斷面測(cè)量中的應(yīng)用

付冬

摘 要 隨著近十五年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)繪技術(shù)及手段的飛速發(fā)展，水下測(cè)繪也走進(jìn)了全新的領(lǐng)域。本文討論的是數(shù)字測(cè)深系統(tǒng)配合GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)在庫(kù)區(qū)淤積斷面測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字探測(cè)系統(tǒng) 淤積斷面測(cè)量 測(cè)繪技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：p228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

實(shí)測(cè)測(cè)量任務(wù)位于松花江哈爾濱段，上起松花江上游五十二號(hào)航標(biāo)（東經(jīng)126€？8′，北緯 45€？0′），下至大頂子山航電樞紐工程（東經(jīng)127€？7′，北緯45€？9′）全長(zhǎng)約125公里。

1選用的設(shè)備情況及其性能特點(diǎn)

測(cè)深系統(tǒng)選用了中海達(dá)的HD-27測(cè)深儀。該系統(tǒng)配備了楔入式工業(yè)控制WINDOWS Xp操作平臺(tái)、亮度12寸液晶顯示屏（分辨率800€？00）、電阻式觸摸屏，以及最大發(fā)射功率為300W的雙頻換能器，外接工作電源供電。這套設(shè)備的特點(diǎn)是：高度A/D轉(zhuǎn)換，采樣速率達(dá)到153600次/秒，瀑布式顯示；數(shù)字化圖像處理技術(shù)，瀑布式圖像顯示及記錄，并可回放及打印；自動(dòng)增益控制及時(shí)間增益控制；水底門(mén)跟蹤技術(shù)和脈寬選擇技術(shù)完美結(jié)合；內(nèi)嵌測(cè)深和測(cè)量一體化軟件；電阻式觸摸屏，支持觸屏操作。觸摸屏的操作，需要使用不帶指甲的手指進(jìn)行觸摸，防止刮傷觸摸屏造成阻值異常導(dǎo)致無(wú)法正常操作。

在設(shè)備安裝上，我們?cè)跍y(cè)船上安裝一個(gè)測(cè)井，并把換能器安置其中，用鋼繩拉緊固定，并保證船入水后，換能器能完全浸沒(méi)在水中。在船頂安裝一個(gè)強(qiáng)制對(duì)中桿，并使其平面位置與換能器一致，將GPS接收機(jī)固定在上面。

在完成硬件設(shè)備的連接后，打開(kāi)測(cè)探軟件，進(jìn)行設(shè)備的參數(shù)及環(huán)境設(shè)置。吃水部分可設(shè)置范圍為0-9.9米；聲速對(duì)于淺水測(cè)量時(shí)可以簡(jiǎn)單的使用單一聲速來(lái)校準(zhǔn)；發(fā)射脈寬用于控制發(fā)射脈沖的寬度，點(diǎn)選自動(dòng)時(shí)將根據(jù)不同檔位使用不同的發(fā)射脈寬；增益控制：當(dāng)關(guān)閉自動(dòng)增益時(shí)，可調(diào)節(jié)滑動(dòng)棒來(lái)調(diào)節(jié)增益，在淺水時(shí)如果回波很淡，可以增大這個(gè)值，反之，如果回波一片模糊，就要減小這個(gè)值，TVG的值是隨著深度的增大，增益增大的快慢，這個(gè)值增大增益增加的越快。吃水還是要根據(jù)探頭入水深度來(lái)設(shè)置。

2泥沙監(jiān)測(cè)大斷面的設(shè)置

從下游大頂子山大壩壩址至回水區(qū)共設(shè)置了32個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。每個(gè)斷面記載了詳實(shí)的平面端點(diǎn)數(shù)據(jù)，并加注了大地坐標(biāo)。所選斷面均為有一定代表性的斷面。我們把這些數(shù)據(jù)按照（點(diǎn)號(hào)，X，Y）的格式輸入數(shù)據(jù)文件中，并把這些數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到測(cè)深軟件里，這樣在進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)采集時(shí)，我們就能實(shí)時(shí)地根據(jù)斷面的坐標(biāo)位置，調(diào)整船的移動(dòng)方向，從而保證外業(yè)采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，而不需要再設(shè)置端點(diǎn)樁，節(jié)省人力物力的情況下，保證了數(shù)據(jù)采集過(guò)程準(zhǔn)確高效。

3外業(yè)數(shù)據(jù)采集

在已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站，保證基準(zhǔn)站的電臺(tái)正常輸出信號(hào)，并且把移動(dòng)站接受頻道調(diào)整至與基準(zhǔn)站一致。在測(cè)船上打開(kāi)測(cè)深測(cè)量一體化軟件，在斷面線調(diào)入的選項(xiàng)中把已經(jīng)預(yù)先存在儀器中的斷面線的坐標(biāo)數(shù)據(jù)加載進(jìn)來(lái)。行船至斷面線一端，最好是起始方向一致，如果是北岸起測(cè)就都北岸起測(cè)，南岸起測(cè)就南岸起測(cè)，這樣能使采集的數(shù)據(jù)有序，便于整理，同時(shí)容易發(fā)現(xiàn)粗差。每測(cè)一個(gè)大斷面前，需要建立一個(gè)測(cè)線，手工記錄下測(cè)線，以及當(dāng)前水位值。由于水面的風(fēng)浪以及船體自身的原因，導(dǎo)致船身不能像在陸地一樣穩(wěn)定，所以我們采用附近水文測(cè)報(bào)點(diǎn)提供的水位數(shù)據(jù)作為水面高程統(tǒng)一的起算數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：

（1）衛(wèi)星高度角不小于15€埃？

（2）觀測(cè)衛(wèi)星不少于4顆，衛(wèi)星分布象限不少于2個(gè)；

（3）觀測(cè)期間，應(yīng)注意觀察儀器的工作狀態(tài)，宜避免電源中斷和人、畜、汽車(chē)等在天線附近走動(dòng)。雷雨時(shí)應(yīng)關(guān)機(jī)停測(cè)。

（4）不得重新啟動(dòng)接收機(jī)、重新選擇工作模式、終止記錄數(shù)據(jù)、改變參數(shù)設(shè)置或移動(dòng)天線。

4數(shù)據(jù)處理

測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)都自動(dòng)記錄并保存在以測(cè)線名命名的數(shù)據(jù)文件中，記錄的數(shù)據(jù)包括點(diǎn)位的序列號(hào)，平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，高程數(shù)據(jù)，以及水深數(shù)據(jù)。我們可以方便地把這些數(shù)據(jù)文件，復(fù)制到微機(jī)中，并用EXCEL表格打開(kāi)，用測(cè)報(bào)站的水位數(shù)據(jù)統(tǒng)一替換掉高程數(shù)據(jù)，然后用水位數(shù)據(jù)減掉水深，即可得到每個(gè)斷面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

在后期處理中，我們主要依靠cass9.0軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理。把整理出來(lái)的斷面點(diǎn)三維坐標(biāo)，按照cass軟件的格式要求導(dǎo)入軟件中。然后使用軟件中的斷面截取模塊，逐一截取大斷面。

5橫斷面的計(jì)算

應(yīng)用cass9.0中的斷面土方計(jì)算中的任意斷面法，把截取好的斷面數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，把固定好的平場(chǎng)高程值輸出，軟件自動(dòng)算出相對(duì)于平場(chǎng)高程的淤積量。然后點(diǎn)擊空白處，軟件可繪制出計(jì)算范圍的縮略圖，并且提供計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)量。由于完全數(shù)字化采集成圖，可以方便地調(diào)整比例尺，輸出方面可以直接連接繪圖儀一體成圖。

6結(jié)論

利用全數(shù)字測(cè)深系統(tǒng)測(cè)量淤積斷面，精度完全滿足設(shè)計(jì)要求，并且大大節(jié)約了時(shí)間，節(jié)省了成本，從而提高了效率。

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