多波束测深系统在沿海航道测量中的应用

许锡河 黄第科

摘 要：本文总结了ATLAS FANSWEEP 20多波束测深系统在广东沿海航道测量中的应用情况，分析了多波束测深在沿海航道测量中具备的优势，并结合实际应用场景对系统的施测方法、数据处理、成果比对进行探讨。

关键词：多波束测深系统；沿海航道；施测方法；数据处理；成果比对

1、工程概况

为了解大亚湾沿海航道水下地形变化情况，为航道规划设计、维护、船舶安全通航提供航道基础数据，利用ATLAS FANSWEEP 20多波束测深系统对大亚湾沿海航道进行测量。

2、多波束测深系统安装要求及测试

2.1安装要求

航道测量船为双体船，多波束测深系统各部分传感器已固定安装在船各个位置，如换能器已固定安装在船中轴线距船头1/3处，使用升降机进行升降控制，电子罗经及姿态传感器安装在船中心位置处并且指示方向与船首方向一致，导航定位系统安装在船顶。固定安装的好处是使用方便快捷，并且在设计安装时已充分考虑并削弱了船体抖动、发动机噪音、大功率无线电发射信号源等各方面影响因素，减少可能因人为引起的各种误差。

2.2测试校正

正式施测前，应对多波束测深系统个仪器的工作状态进行调试，如各仪器之间的通讯、GPS接收卫星和差分信号、艏向和姿态信息等是否正常。由于本次测区为咸淡水交汇沿海地区，测区范围较大，海水盐度变化大，因此应先使用声速仪对测区进行水下声速调查，根据水下声速变化情况确定是否需要进行分区测量（如声速小于2m/s，可以不分区测量，否则因对测区进行分区测量）。经过水下声速测定，将大亚湾测区进一步划分为7个分区进行测量并在实际测量时每6个小时重新测定声速。声速测定完成后，应将多波束换能器吃水深度处声速值数据输入主机处理器中。

3、施测方法

3.1潮位测量

在水下地形测量实施过程中，潮位测量采用设置验潮站进行人工验潮的方式，同步獲得该验潮站的实时潮位。验潮站在测量开始前10分钟开始验潮，测后10分钟结束，每15分钟观测一次，水位变化较大时加密观测，读数精确到10mm，工作水位经校核后进行水深改正。由于本次测量区域较大，根据测区情况共设置6处验潮站，分别为碧甲码头、马鞭洲、惠州港、港口港、巽寮湾、赤沙湾。

3.2多波束水深测量

ATLAS FANSWEEP 20多波束测深系统配套使用Hypack海洋测绘软件进行导航及数据采集。建立项目文件后，设置好项目信息和大地测量参数，导入测线文件。待多波束测试系统各设置稳定运行后，测量船保持6节船速，严格按照设置好的侧线进行沿海航道水下地形数据采集，为保证测量数据的精度及质量，实际施测时多波束水深测量采用6倍水深扫宽。

3.3单波束水深测量

单波束水深量作为多波束水深测量校验，本次测深采用Trimble DGPS接收机和Odom单频测深仪进行定位和测深。测深作业前首先进行仪器稳定性试验、仪器零线调试、吃水线调试、声速校准线调试、灰度（灵敏度）调试、以及数据传输测试等内容。仪器安装完成后，换能器入水，开机，稳定一段时间后，调整测深记录纸灰度，测试测深数据直至准确后进行单波束水深测量。

4、数据处理与制图

数据处理与制图采用Hypack海洋测量软件和广东航道数字化成图软件（WSS）软件完成。

4.1多波束数据处理

将所测的水深原始数据利用Hypack软件的多波束 Max模块进行后处理，处理过程分为三级编辑：一级编辑加载原始数据文件，改正项录入声速文件及潮位文件；二级编辑在获得改正后的水深数据基础上，进行粗差剔除、滤波，完成后通过人工进一步剔除错误点；三级编辑设置矩阵及单元格大小，根据出图比例尺要求设定抽希条件，输出成果文件；最后将经过数据处理的文件进行合并，得到完整测区成果数据。

4.2单波束数据处理

将所测的水深原始数据利用进行后处理，通过潮位改正，将实际测深值换算成相对基面的深度值，生成水深图数据文件。经过对潮位改正后的数据，通过广东航道数字化测绘成图软件（WSS）读入数据文件自动成图。

4.3图幅及修饰

数据处理完成后进行图幅分幅及修饰，本次测图比例尺为1：2000，整个项目生产制作图幅共253幅。

5、质量统计和检查结论

成果数据质量以多波束测深数据为原测值，单波束测深数据为检测值进行比较统计，随机抽选部分区域测量数据，得到水深点精度检测统计情况如下表所示：

检测统计结果显示，多波束测深系统测量精度能够满足规范要求，可用于沿海航道水下地形全覆盖测量，能够为航道管理和维护提供全面基础数据支撑。