差分動態定位測深系統在清障掃床中的應用

楊本　劉延　潘明燦

摘 要：隨著航運活動的不斷增多，航道清障掃床任務量相應增加，為保證航道通航順暢、安全，應適時創新清障掃床方法。當前運用差分動態定位測深系統定位障礙物，進而為清除工作指明方向，真正優化航道養護效果。本文首先介紹差分動態定位測深系統組成及優勢，然后分析內河航道清障掃床的必要性，最后重點探究差分動態定位測深系統在清障掃床中的具體應用。旨在為同行提供參考，推動航道清障掃床工作規范化、標準化開展。

關鍵詞：差分動態定位測深系統;清障掃床;應用

中圖分類號：U612 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，航道養護管理要求逐漸提高，尤其是在清障掃床環節，管理者應科學制定清障掃床計劃，并適當引用先進設備，確保航道清障掃床實踐與航道養護要求相一致。差分動態定位測深系統憑借豐富功能，實現障礙物定位、除障方向導引等目標，使清障掃床任務及時準確地完成。基于此，本文針對該論題重點探究，希望能為航道清障掃床人員提供理論指導，真正擴大差分動態定位測深系統應用范圍。

1 差分動態定位測深系統基本介紹

1.1 系統組成

便捷計算機、定位系統、測深系統是基本組成部分，各系統間協配協作，為航道障礙物測量、清障掃床提供可靠的技術支持[1]。其中，計算機安裝自動成圖軟件，并定期更新系統，使軟硬件工作狀態達到最佳。在存儲容量方面，安裝大容量硬盤，支持大量數據存儲和處理。定位系統指的是，多臺信號接收機聯測船舶位置，即以基準接收機為中心，動態接收機測得位置點信息，經測點信息比較，得出定位數據校正值，經改正確定實時位置，滿足實時差分動態定位需求。測深系統在數字化技術輔助下獲取水深數據，其工作原理總結為：發射換能器發射聲學信號，聲學信號經水底地物反射，被接收換能器接收，通過聲波在水下的傳播速度以及聲波在水下的傳播時間，計算水深。

1.2 系統優點

差分動態定位測深系統在清障掃床中具有高效率、靈活性、低成本等優勢，當定位深測系統測得航道障礙物后，在系統各功能協作下獲得坐標及障礙范圍，為數字化清障、高精度掃床做準備[2]。差分動態定位測深系統為航道疏通提供價值信息，同時，能夠在航道科學設計方面提供有力數據支撐，保證航道安全性、保證航道相關規劃、方案的制定科學合理。

2 內河航道清障掃床的必要性分析

一般來說，內河航道中存在石塊、混凝土塊等障礙物，一旦船舶因障礙物的存在阻礙通行，則航運整體時間延長，進而影響航運公司安全等級的評定，嚴重情況下，還會增加安全風險，導致經濟效益不同程度受損。如果航道內出現暗樁，那么船舶靠岸時間會延長，進而影響航道水運秩序，不利于地方經濟的穩健發展。除此之外，航道設網、水下垃圾丟棄等行為屢禁不止，這同樣會對航行產生阻礙作用。

航道航運體系日益完善化，航道穩態發展能夠為水運事業繁榮提供推動力。為滿足航道現代化養護需求，務必落實航道清障掃床工作，結合航道清障的實際情況，科學制定清障掃床制度，并準備相關技術和信息化系統，將航道內的障礙物及時清除，使航運安全風險降到最低。從中能夠看出，航道清障掃床環節必不可少，當清障掃床工作落實到細節，有利于保證船舶航行安全性和穩定性，同時，航運公司安全等級相應提高。放眼長遠，日后航道清障掃床工作能夠得到良好鋪墊，真正促進我國航運事業健康發展。為彌補傳統清障掃床方法的不足，靈活運用差分動態定位測深系統具有迫切性和必要性，該系統的實際應用如下。

3 清障掃床環節差分動態定位測深系統具體應用

3.1 事前準備工作

工作人員事先搜集待處理內河航道的地理信息、水文信息，精準、合理確定測量點位，為水位高低變化的分析提供所需數據。由于不同航道的情況各異，所以差分動態定位測深系統的準備工作不相一致，其中，航道縱斷面線間隔距離視情況設置，但核心要點，即圍繞航道中心線。參與掃床工作的船舶數量、人員數量妥善安排，一般來說，兩艘航政艇、八名工作人員即可，所負責的工作內容包括水位記錄、定位測深系統安裝與調試、船舶安全與系統安全等。

3.1.1 換能器安裝與測試的注意事項

安裝適宜位置主要在掃床船的船舷外部，船尾側與導流罩尖同向。換能器安裝過程中，既要做好緊固工作，又要保證電氣安全，確保水深數據及時、全面傳遞。此外，適當控制掃床船吃水深度，最小深度為50 cm，最大深度為120 cm，且掃床船吃水要小于測量船吃水深度。安裝過后，進入調試環節，即利用測深儀對比人工測試數據與儀器測試數據，經調節確保讀數相同。

3.1.2 信標GSP天線安裝與測試的注意事項

安裝位置主要在船頂，安裝時盡可能縮小與換能器之間的距離，且遠離高功率、大電流電氣設備，天線上部保證無遮擋，安裝過后利用儀器測得信標GSP天線與換能器間的偏移量。測試環節，先后做好天線連接、通訊電纜連接、參數設置等工作，待電源一一接通后，觀察信標機信號變化，根據反饋數據分析系統運行情況。

3.2 系統參數設置

參照航道電子地形圖，逐項完成圖幅高度、寬度等參數的設置。在此期間，設立坐標系，應用投影設備輔助圖幅參數調整工作，為定位測深誤差控制做足準備。定位時，以距離為依據，記錄信息顯示，每間隔2.5 m更新定位信息。與此同時，準備適合型號的測深儀，設置成水深采集模式。測量中心糾偏環節，利用自動測定法將偏差控制到規定的范圍內。掃床期間，記錄員適時更新水位信息，保證信息真實性和時效性。

3.3 掃測數據獲取

借助測量軟件獲取內河航道位置、深度等數據信息，其中，計算機操作人員切換到工作模式，在指定文件中運行界面顯示系統，了解航道縱斷面線所在航道的航跡信息。正式掃床后，考慮到數據處理的實效性，測量前找控制點進行定位數據比對、用插桿法進行水深數據的比對。并適當控制航跡線測量點密度，合理規定船舶行駛速度。待掃床條件一一具備后，計算機操作員全面監測定位測深系統，執行掃測外業任務時，往復掃測，確保后續數據處理工作有意義的開展，最終為清障工作提供具有參考價值的數據信息。

3.4 數據處理分析

對于水深資料，事先設定動態吃水改正輸入數據、測深儀改正輸入數據，日常記錄信息在水位變化表中顯示，并且水位值、相應時間妥善存儲。如果水位保持不變，那么以文件形式記錄輸入測量伊始期的水位值，并遵循單站改正、多量改正原則。數據分析階段，待航道掃測任務完結后，通過數據分析得知航跡數據，并借助成圖軟件顯示是否存在障礙物，一旦發現障礙物，則障礙范圍、障礙位置相應呈現。從某種程度上來看，清障掃床工作方向明確化，要想提高清障效率，務必加強部門間協作，保證內河航道暢通。

4 結論

綜上所述，航道養護工作十分重要，為提高航道養護效率，投用差分動態定位測深系統具有必要性。為充分發揮差分動態定位測深系統優勢，事前做好準備工作，接下來合理設置系統參數，并逐項獲取掃描數據、分析數據，確保清障掃床實踐以數據信息為參照。由于航道障礙物情況存在差異，再加上，航道養護要求不相一致，所以要與時俱進的創新差分動態定位測深系統，使其在清障掃床環節高效運用，徹底清除航道障礙物，為船舶航行提供良好環境。

參考文獻：

[1]吳志祥，黃旭聰，施小帥.基于參數自適應動態差分進化算法的變壓器局放源定位[J].浙江電力，2019，38（11）：28-32.

[2]孫茂軍，李霞，趙利江.基于卡爾曼濾波方法的BDS動態偽距差分定位算法研究[J].全球定位系統，2019，44（03）：69-73.