多波束测深系统在水下障碍物扫测中的应用

张孝盛,蔡艳军,王 凯,张长文

（浙江省工程勘察院,浙江 宁波 315012）

多波束测深系统在水下障碍物扫测中的应用

张孝盛,蔡艳军,王 凯,张长文

（浙江省工程勘察院,浙江 宁波 315012）

随着计算机技术的飞跃、高精度定位系统和各种数字化传感器及其他高新技术的应用，多波束测深系统得以高速发展和广泛应用，成为目前水下地形测量最先进的仪器之一，在航道疏浚、清淤、炸礁工程及水下障碍物排摸等工程领域有着独特的优势.本文通过我院在浙江省舟山市岱山县某民用码头水下工程测量项目，将多波束测深系统与常规单波束测深系统测量成果进行对比，为水下测量工程积累更多科学依据.

多波束；扫测；水下影像图

引言

浙江省舟山市岱山县某在建民用码头因工程事故发生坍塌，码头板块及部分引桥构件均沉入码头前沿水域，水深约20米左右.为避免影响航运安全，需及时进行水下障碍物摸排，为后继排障工程提供依据.浙江省工程勘察院承担了本工程测量任务.时值该区域附近正在进行1：1000水下地形测量任务，因此将两种不同的测深系统交替测量，利用两套成果进行对比分析.

1 水下测量设备

1.1 多波束测深系统

本次采用的多波束测深系统为美国劳雷公司Sonic 2022（配备电罗经及运动传感器作为纵倾和横摇补偿装置）.该系统具有256个0.5°超窄波束、160°超宽覆盖能力、1.25cm量程分辨率、最大测深500米、具有60Hz的信号带宽和200Hz—400Hz实时可选择的20多个工作频率，能根据水下测量需要达到最佳量程和条带覆盖宽度效果，对水下地形地物实现无缝隙三维扫测.

1.2 单波束测深系统

本次采用的单波束测深系统为中海达H D-310全数字测深仪，该系统吃水调整范围：0.0m～15m，声速调整范围：1370～1700m/s，测深范围：高频0.3m～600m，吃水调整范围0.0m～15m，测深精度：±10mm+0.1%h，分辨率：1cm.

2 测量情况

2.1 多波束测量

采用信标差分GPS测量自动化系统进行海上定位，人工验潮，按30m间隔平行于岸边布设主测线，全覆盖扫测。

2.2 单波束测量

采用信标差分GPS测量自动化系统进行海上定位，人工验潮，按10m间隔平行于岸边布设主测线，按5米测点间距进行测量。

3 测量结果及对比分析

根据两套测深系统测量成果在南方CASS9.1软件中生成水下地形图，见如下所示：

多波束数据抽稀后，在CAD中生成的等值线图

单波束测量水下地形图

TruePixTM真实场景成像（块状区域为塌陷至水底码头板块，条状为码头预制构件）

根据以上地形图结合Sonic 2022多波束测深系统TruePixTM真实场景成像功能生成的水下影像图可知，常规单波束测量成果只能根据有限的测点数据勾勒出水下障碍物大致异常范围，对障碍物的形状、浅点、高点均不能形象反应；而多波束测量数据能更精细、准确、直观地反应水下障碍物情况，可对后继排除水下障碍物的工作提供更为详细的参考.

4 结论与建议

本次工程测量将多波束扫测技术成功应用于水下障碍物扫测，效果远超常规单波束测量方法，为该技术在水下测量工程积累了工作经验和科学依据.

单波束测深系统的特点是造价便宜，安装、校正方便、作业灵活机动；缺点是测量模式为线性测量，测点和测线之间存在一定盲区；在浅水近岸区域的常规水下地形图测量中应用广泛.多波束测深系统与单波相比，能够对水下地形进行全覆盖扫测，同步测深点多，测量快捷，且能适时提供水下地形影像图，量程范围内性能稳定、数据质量高，在航道疏浚、清淤、炸礁工程及水下障碍物扫测等工程领域有着独特的优势.但因多波束测深系统造价昂贵，安装及调试工作相对繁琐，所以在具体水下测量工作中应灵活选择或有效结合两种测深系统进行作业，以发挥更大的效益.

[1]中交天津航道局有限公司，中交天津港航勘察设计院有限公司.水运工程测量规范（J TS131-2012）[S].北京：人民交通出版社，2012.

[2]刘经南，赵建虎.多波束测深系统的现状和发展趋势[J].海洋测绘，2002（5）：3-6.

[3]赵钢，王冬梅，黄俊友.多波束与单波束测深技术在水下工程中的应用比较研究[J].长江科学院院报,2010，27(2).

责任编辑：张隆辉

P204

A

1672-2094(2014)05-0159-03

2014-08-15

张孝盛（1973-），男，四川射洪人，浙江省工程勘察院工程师.研究方向：海洋测绘，地理信息系统.