多波束水下地形测量系统在榕江堤防险段监测的应用

马齐国

摘 要：使用多波束水下地形测量系统对榕江险段进行测量，查出其存在的隐患，并实施重点整治，为江河堤围的除险加固提供技术依据。

关键词：多波束水下地形测量系统；榕江；分辨率；堤防

中图分类号：TV221.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0146-02

广东省地处明显的季风区，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害和次生山地灾害频发的省份之一，其中，暴雨、洪水和台风暴潮的危害最为严重。由于堤防是防洪减灾的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是经过历代加高培厚而成的，堤基和填筑情况复杂，并存在不同程度的安全隐患，因此要预先排查堤防存在的隐患，并对其进行重点治理。由于堤防险段大多是水下的隐蔽工程，采用常规的测量方法不仅工作量大、时间长，而且也不可能实现全面的监测，因此研究出可以快速、准确和无损伤地查出堤防隐患的技术成为了我省乃至全国面临的关键课题。

1 流域概况

榕江原名揭阳江，又名鮀江，全长210 km，由主干流南河和一级支流北河汇成。南河为主干流，发源于陆丰市东部的百花园，自西南流向东北，经揭西、普宁、揭东、揭阳市区、潮阳和汕头诸市县，至牛田洋注入南海，境内沿途汇入上砂水、横江水、龙潭水、石肚水、五经富水、洪阳河、北河、新西河水、枫江和车田水等支流，流域面积4 408 km2，其中，本市境内的集水面积为2 800.87 km2。南河干流长175 km，境内干流长133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下测量系统简介

多波束水下地形测量系统是由声学仪器、GPS、姿态及航艏数字传感器、计算机及其功能强大的软件组成的高技术测深设备。多波束水下地形测量是根据超声波工作原理，通过发射和接收声波信号，利用声波在水体中的传播时间和声速即可计算出水深。多波束换能器以一个较大的开角向水下发射声波，同时接收几十束或上百束声波，每发出一个声波，便可在垂直于航线上得到一组水深数据。当测船连续航行时，便可得到一个比水深宽7倍的水下地形资料。多波束水下测量系统的

3 多波束水下测量系统的特点

与传统单波束相比，多波束测深系统具有高分辨率、高精度和全覆盖的特点，另外还有精确、高效、快捷和直观等优势。本次采用的是美国LAUREL公司SONIC 2024嵌入式宽带的超高分辨率多波束测深系统。SONIC 2024多波束测深系统在500 m量程范围内具有性能稳定、数据质量高和用户使用灵活方便等优势。其具体优势表现在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系统具有超高的分辨率。②灵活多用。频率和覆盖宽度可以进行在线调整。③实效性。系统可实时显示三维地形，并可在线查看测量情况，监测堤围决口的动态变化过程。④全覆盖。由于测量数据点的密度不一样，因此断面生成的精度也不一样。传统断面测量方法和多波束全覆盖测量方法的平面图对比如图3所示，从图3中可以看出，多波束的密度越大，测量精度越高。⑤边坡显示。传统的测量方法在测量边坡时，既费时又费力，效率不高且精度也不高，而多波束测量系统可以转换测量角度，从而能够快速、高效地完成测量工作。⑥系统处理软件功能强大。系统能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像和剖面图等。⑦系统具有实时监测功能，直观性强。利用系统可以在现场直观地观察搭配水下的地形起伏、冲淤情况和护岸工程的效果。

4 江堤防险段监测成果

本次测量范围分为两段，总长67 km。第一段为榕江南河段（水下地形测量区域为河道左岸至河道右岸全断面），测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇青溪水闸，测量河段上游终止位置为揭西县三洲拦河闸闸下，河段长约35 km；第二段为榕江北河段，测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇双溪咀，测量河段上游终止位置为揭东区月城镇月城电排站上游500 m，河段长约32 km。

该处的深坑范围较大，且距离岸边较近；深槽至堤防的最近距离仅为6 m；该断面上下游的河床结构和流态较为复杂，断面发展变化也不不稳定，易造成崩塌现象。

5 结束语

由于多波束水下地形测量系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物、地貌的细微变化，加上三维效果图非常直观，因此该系统在堤防安全、溃口和崩岸监测等中具有不可替代的作用。与传统单波束相比，多波束水下地形测量系统在效率、精度、分辨率和水下地形成图质量等各方面有了大幅度提高，整个系统从外业到内业都实现了自动化、智能化和数字化，彻底改变了水下测量的技术手段。另外，该系统还适用于水库、湖泊和海洋等水域的水下地形测量，江岸堤防险段的水下监测，水下工程检测（如抛石护岸等），河道疏浚和港口、码头、桥梁等工程的测量。

参考文献

[1]舒晓明.多波束在航道测量中的应用[G]//测绘荆楚——湖北省测绘学会2005年“索佳杯”学术论文集，2005.

[2]黄永军，王闰成.多波束外业实施研究与探讨[J].气象水文海洋仪器，2005（03）.

[3]原大为.水下地形测量的发展趋势概述[J]，黑龙江水利科技，2005（01）.

〔编辑：王霞〕endprint

摘 要：使用多波束水下地形测量系统对榕江险段进行测量，查出其存在的隐患，并实施重点整治，为江河堤围的除险加固提供技术依据。

关键词：多波束水下地形测量系统；榕江；分辨率；堤防

中图分类号：TV221.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0146-02

广东省地处明显的季风区，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害和次生山地灾害频发的省份之一，其中，暴雨、洪水和台风暴潮的危害最为严重。由于堤防是防洪减灾的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是经过历代加高培厚而成的，堤基和填筑情况复杂，并存在不同程度的安全隐患，因此要预先排查堤防存在的隐患，并对其进行重点治理。由于堤防险段大多是水下的隐蔽工程，采用常规的测量方法不仅工作量大、时间长，而且也不可能实现全面的监测，因此研究出可以快速、准确和无损伤地查出堤防隐患的技术成为了我省乃至全国面临的关键课题。

1 流域概况

榕江原名揭阳江，又名鮀江，全长210 km，由主干流南河和一级支流北河汇成。南河为主干流，发源于陆丰市东部的百花园，自西南流向东北，经揭西、普宁、揭东、揭阳市区、潮阳和汕头诸市县，至牛田洋注入南海，境内沿途汇入上砂水、横江水、龙潭水、石肚水、五经富水、洪阳河、北河、新西河水、枫江和车田水等支流，流域面积4 408 km2，其中，本市境内的集水面积为2 800.87 km2。南河干流长175 km，境内干流长133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下测量系统简介

多波束水下地形测量系统是由声学仪器、GPS、姿态及航艏数字传感器、计算机及其功能强大的软件组成的高技术测深设备。多波束水下地形测量是根据超声波工作原理，通过发射和接收声波信号，利用声波在水体中的传播时间和声速即可计算出水深。多波束换能器以一个较大的开角向水下发射声波，同时接收几十束或上百束声波，每发出一个声波，便可在垂直于航线上得到一组水深数据。当测船连续航行时，便可得到一个比水深宽7倍的水下地形资料。多波束水下测量系统的

3 多波束水下测量系统的特点

与传统单波束相比，多波束测深系统具有高分辨率、高精度和全覆盖的特点，另外还有精确、高效、快捷和直观等优势。本次采用的是美国LAUREL公司SONIC 2024嵌入式宽带的超高分辨率多波束测深系统。SONIC 2024多波束测深系统在500 m量程范围内具有性能稳定、数据质量高和用户使用灵活方便等优势。其具体优势表现在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系统具有超高的分辨率。②灵活多用。频率和覆盖宽度可以进行在线调整。③实效性。系统可实时显示三维地形，并可在线查看测量情况，监测堤围决口的动态变化过程。④全覆盖。由于测量数据点的密度不一样，因此断面生成的精度也不一样。传统断面测量方法和多波束全覆盖测量方法的平面图对比如图3所示，从图3中可以看出，多波束的密度越大，测量精度越高。⑤边坡显示。传统的测量方法在测量边坡时，既费时又费力，效率不高且精度也不高，而多波束测量系统可以转换测量角度，从而能够快速、高效地完成测量工作。⑥系统处理软件功能强大。系统能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像和剖面图等。⑦系统具有实时监测功能，直观性强。利用系统可以在现场直观地观察搭配水下的地形起伏、冲淤情况和护岸工程的效果。

4 江堤防险段监测成果

本次测量范围分为两段，总长67 km。第一段为榕江南河段（水下地形测量区域为河道左岸至河道右岸全断面），测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇青溪水闸，测量河段上游终止位置为揭西县三洲拦河闸闸下，河段长约35 km；第二段为榕江北河段，测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇双溪咀，测量河段上游终止位置为揭东区月城镇月城电排站上游500 m，河段长约32 km。

该处的深坑范围较大，且距离岸边较近；深槽至堤防的最近距离仅为6 m；该断面上下游的河床结构和流态较为复杂，断面发展变化也不不稳定，易造成崩塌现象。

5 结束语

由于多波束水下地形测量系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物、地貌的细微变化，加上三维效果图非常直观，因此该系统在堤防安全、溃口和崩岸监测等中具有不可替代的作用。与传统单波束相比，多波束水下地形测量系统在效率、精度、分辨率和水下地形成图质量等各方面有了大幅度提高，整个系统从外业到内业都实现了自动化、智能化和数字化，彻底改变了水下测量的技术手段。另外，该系统还适用于水库、湖泊和海洋等水域的水下地形测量，江岸堤防险段的水下监测，水下工程检测（如抛石护岸等），河道疏浚和港口、码头、桥梁等工程的测量。

参考文献

[1]舒晓明.多波束在航道测量中的应用[G]//测绘荆楚——湖北省测绘学会2005年“索佳杯”学术论文集，2005.

[2]黄永军，王闰成.多波束外业实施研究与探讨[J].气象水文海洋仪器，2005（03）.

[3]原大为.水下地形测量的发展趋势概述[J]，黑龙江水利科技，2005（01）.

〔编辑：王霞〕endprint

摘 要：使用多波束水下地形测量系统对榕江险段进行测量，查出其存在的隐患，并实施重点整治，为江河堤围的除险加固提供技术依据。

关键词：多波束水下地形测量系统；榕江；分辨率；堤防

中图分类号：TV221.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0146-02

广东省地处明显的季风区，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害和次生山地灾害频发的省份之一，其中，暴雨、洪水和台风暴潮的危害最为严重。由于堤防是防洪减灾的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是经过历代加高培厚而成的，堤基和填筑情况复杂，并存在不同程度的安全隐患，因此要预先排查堤防存在的隐患，并对其进行重点治理。由于堤防险段大多是水下的隐蔽工程，采用常规的测量方法不仅工作量大、时间长，而且也不可能实现全面的监测，因此研究出可以快速、准确和无损伤地查出堤防隐患的技术成为了我省乃至全国面临的关键课题。

1 流域概况

榕江原名揭阳江，又名鮀江，全长210 km，由主干流南河和一级支流北河汇成。南河为主干流，发源于陆丰市东部的百花园，自西南流向东北，经揭西、普宁、揭东、揭阳市区、潮阳和汕头诸市县，至牛田洋注入南海，境内沿途汇入上砂水、横江水、龙潭水、石肚水、五经富水、洪阳河、北河、新西河水、枫江和车田水等支流，流域面积4 408 km2，其中，本市境内的集水面积为2 800.87 km2。南河干流长175 km，境内干流长133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下测量系统简介

多波束水下地形测量系统是由声学仪器、GPS、姿态及航艏数字传感器、计算机及其功能强大的软件组成的高技术测深设备。多波束水下地形测量是根据超声波工作原理，通过发射和接收声波信号，利用声波在水体中的传播时间和声速即可计算出水深。多波束换能器以一个较大的开角向水下发射声波，同时接收几十束或上百束声波，每发出一个声波，便可在垂直于航线上得到一组水深数据。当测船连续航行时，便可得到一个比水深宽7倍的水下地形资料。多波束水下测量系统的

3 多波束水下测量系统的特点

与传统单波束相比，多波束测深系统具有高分辨率、高精度和全覆盖的特点，另外还有精确、高效、快捷和直观等优势。本次采用的是美国LAUREL公司SONIC 2024嵌入式宽带的超高分辨率多波束测深系统。SONIC 2024多波束测深系统在500 m量程范围内具有性能稳定、数据质量高和用户使用灵活方便等优势。其具体优势表现在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系统具有超高的分辨率。②灵活多用。频率和覆盖宽度可以进行在线调整。③实效性。系统可实时显示三维地形，并可在线查看测量情况，监测堤围决口的动态变化过程。④全覆盖。由于测量数据点的密度不一样，因此断面生成的精度也不一样。传统断面测量方法和多波束全覆盖测量方法的平面图对比如图3所示，从图3中可以看出，多波束的密度越大，测量精度越高。⑤边坡显示。传统的测量方法在测量边坡时，既费时又费力，效率不高且精度也不高，而多波束测量系统可以转换测量角度，从而能够快速、高效地完成测量工作。⑥系统处理软件功能强大。系统能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像和剖面图等。⑦系统具有实时监测功能，直观性强。利用系统可以在现场直观地观察搭配水下的地形起伏、冲淤情况和护岸工程的效果。

4 江堤防险段监测成果

本次测量范围分为两段，总长67 km。第一段为榕江南河段（水下地形测量区域为河道左岸至河道右岸全断面），测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇青溪水闸，测量河段上游终止位置为揭西县三洲拦河闸闸下，河段长约35 km；第二段为榕江北河段，测量河段下游起始位置为揭东区炮台镇双溪咀，测量河段上游终止位置为揭东区月城镇月城电排站上游500 m，河段长约32 km。

该处的深坑范围较大，且距离岸边较近；深槽至堤防的最近距离仅为6 m；该断面上下游的河床结构和流态较为复杂，断面发展变化也不不稳定，易造成崩塌现象。

5 结束语

由于多波束水下地形测量系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物、地貌的细微变化，加上三维效果图非常直观，因此该系统在堤防安全、溃口和崩岸监测等中具有不可替代的作用。与传统单波束相比，多波束水下地形测量系统在效率、精度、分辨率和水下地形成图质量等各方面有了大幅度提高，整个系统从外业到内业都实现了自动化、智能化和数字化，彻底改变了水下测量的技术手段。另外，该系统还适用于水库、湖泊和海洋等水域的水下地形测量，江岸堤防险段的水下监测，水下工程检测（如抛石护岸等），河道疏浚和港口、码头、桥梁等工程的测量。

参考文献

[1]舒晓明.多波束在航道测量中的应用[G]//测绘荆楚——湖北省测绘学会2005年“索佳杯”学术论文集，2005.

[2]黄永军，王闰成.多波束外业实施研究与探讨[J].气象水文海洋仪器，2005（03）.

[3]原大为.水下地形测量的发展趋势概述[J]，黑龙江水利科技，2005（01）.

〔编辑：王霞〕endprint