多波束数据检查标准化若干建议

任永涛

【摘 要】多波束测深系统应用非常广泛，数据质量控制也非常重要。本文通过笔者多年的工作经验总结多波束数据检查的流程、内容及方法

【关键词】多波束；作业流程；检查流程；外业数据

0 引言

目前在我国测绘产品的检查实行“两级检查，一级验收制度”。两级检查是指过程检查和最终检查。但是鉴于海洋测绘作业的特殊性，质量检查人员不可能全程跟踪检查每一个过程，更重要在于多波束数据的检查一直都是凭借检查人员自身的素质和经验，没有一套标准化流程，这样就造成每个检查人员检查内容及方法也大相径庭。因此流程化标准化的检查方案不仅有助于检查人员提高检查效率更有助于提高测绘产品的质量。

1 多波束测深系统作业流程

多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统，是现代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成。正因为多波束系统的复杂性导致影响多波束测深数据质量的因数很多。因此非常有必要熟悉多波束作业的流程、工序、生产环节。这样在检查过程中才能得心应手。下图为多波束测深系统作业流程图。

2 多波束数据检查流程

多波束测深系统以其高精度、高效率、全覆盖的优越性广泛应用于各种类型的海洋测量工程中，如航道疏浚施工测量、沉船等障碍物扫测、港口航道图确定通航尺度而实施的港池航道及锚地多波束全覆盖测量以及特殊浅点加密测量等。尽管如此，国家标准和行业规范的缺失造成对多波束数据质量的控制和成果数据的检查工作一直没有统一的标准和规范遵循。因此探讨多波束数据检查工作的标准化流程化对推广多波束技术应用，提高多波束数据质量有着重要意义。下图为笔者经过多年的基层测量及检查工作总结多波束检查流程图。

3 多波束数据检查内容

3.1 仪器及软件检查

多波束测深系统作业过程中使用到的仪器和软件较多，其中仪器设备包括：多波束测深系统、单波束测深仪、水准仪、GPS、声速仪。软件包括：QINSY、HYPACK、HIPS、南方CASS。软件检查是指在测量过程中使用的所有软件都必须经过鉴定和验收。 仪器检定包括两个方面：一方面是仪器设备是否经过专门仪器检定部门检定，确保有效证书及在有效期内。二方面是仪器在生产现场进行检定（自检项目）。

3.2 基础数据核查

在多波束测量过程中需要使用相应的控制点和水准点。因此需要对所用控制点和水准点进行核查。控制点是平面精度控制和参数转换的基础。水准点直接关系深度基准面的确定进而直接影响水位数据的正确与否。

3.3 外业数据质量检查

多波束外业数据受影响因素很多，外业采集数据质量的好坏直接关系到最终的成果质量。因此对外业数据的把控显得尤为重要。外业过程中检查内容有：

① 测线布设是否合理。主测线宽度不能大于有效扫测宽度的80%，重要航行区域测深线间距不大于有效扫测宽度的50%。有效扫测宽度取决于仪器性能、测区水深、水位、回波信号质量。

② 船体坐标系检查。船体坐标系主要用来表示测量船舶与多波束换能器、GPS、姿态传感器之间的相对关系从而确定水下测量点额空间关系，实现波束的空间位置转化。船体坐标系的参数精度直接影响水深点的平面精度与测深精度。

③ 多波束系统误差校准标定检查。多波束系统标定主要是消除多波束安装时造成的系统误差。分别是横摇（Roll）、纵摇（Pith）、艘摇（Yaw）。目前多波束系统基本都配置秒脉冲，其很好消除GPS延时误差。在外业标定时不需要考虑标定时延。

④ 表层声速和剖面声速检查。多波束测量过程中需要采用到两个声速，一种是表层声速即是多波束换能器深度处的声速值，用于形成波束导向。表层声速出错对多波束数据会造成不可挽回的错误。另一种是剖面声速，是所测区域内各个不同深度处的声速值。用于获得波束位置和深度。剖面声速过大或过小会造成平坦海底形成“笑脸”和“哭脸”。

⑤ 水准检查。通过水准联测确定水位站与深度基准面间的高差关系。目前常用的深度基准面有：理论最低潮面、珠江基面、航行基面。水準联测影响最终潮位的正确与否。

⑥ 潮位检查。潮位不完善会导致相邻的测深条带间的拼接断层。潮位直接影响不是精度而是真实水深的正确与否。

⑦ 多波束回波信号质量检查。多波束外业回波信号的好坏直接影响内业数据处理的质量。船体本身的震动及噪音、换能器、姿态传感器的稳固程度、测区海况、作业时船速、测区水质、作业时各种采集参数都对外业回波信号有直接的影响。

3.4 外业记录表格检查

外业测量记录表是处理内业数据时的重要参考。船舶每天吃水、换能器吃水、表层声速这些重要信息应在表中详细清楚的做好记录。

3.5 内业成果检查

多波束扫测数据处理在Caris软件的HIPS模块进行，处理顺序为：①建立项目；②数据导入；③ 姿态、导航、水深数据检查编辑；④ 声速改正； ⑤ 潮位改正；⑥ 数据合并；⑦ 块模式（SUBSET）下精处理；⑧输出水深。内业检查内容有：a、船配文件参数检查；b、多波束标定参数检查；c、导航、姿态数据检查；d、声速是否改正；e、潮位是否改正；f、可疑水深排查；g、图版经历簿填写完成与正确性检查。

3.6 成果上交资料完整性检查

多波束测量最终上交成果资料应按照JT/T 790-2010《多波束测深系统测量技术要求》中规定提交所有成果。保证上交资料（下转第66页）（上接第61页）符合相关规范要求准确、美观、完整。

4 成果检查方法

鉴于海洋测量的复杂性和特殊性。目前为止没有成熟的质量检查软件自动检查从而评定成果质量。通常还是人工检查。多波束测量过程主要分为外业采集和内业数据处理。因此根据检查内容不同采用不同检查方法。检查方法根据检查内容不同分为：外业实地检查、内业水深图面检查、水深数据外符合比对（主检比对）、水深历史数据比对。

5 结束语

多波束测深系统应用愈发广泛。用户对数据质量的要求也越来越高，因此制定通用的、有可行性的、简单易行的数据质量检查行业规范迫在眉睫。

【参考文献】

[1]全小龙.浅谈多波束测深质量控制[J].人民长江，2007，（9）：136-142.

[2]刘胜旋.关于表层声速对多波束测深影响及改正的探讨[J].海洋测绘，2011，（5）：26-29.

[3]《多波束测深系统测量技术要求》JTT 790-2010.

[4]《海事测绘产品质量评定方法及要求》JT/T 952-2014.

[5]《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356-2009.

[责任编辑：张涛]