1. 項(xiàng)目背景

北京海卓同創(chuàng)科技有限公司參與某港池航道及取水口水域工程的掃海測(cè)量任務(wù)，主要目的是對(duì)碼頭港池航道、取水口的維護(hù)測(cè)量，獲得掃測(cè)區(qū)域水深數(shù)據(jù)信息及水下地形現(xiàn)狀，檢測(cè)測(cè)區(qū)回淤情況，以及取得區(qū)域內(nèi)淺點(diǎn)資料用以指導(dǎo)船舶通航、靠泊。

1.1. 掃測(cè)區(qū)域介紹

本次掃測(cè)包括兩個(gè)測(cè)量區(qū)域，其一為港池和航道水域，其二為取水口區(qū)域。面積約2.75平方公里。掃測(cè)采用多波束測(cè)深技術(shù)進(jìn)行掃海作業(yè)。如下圖為掃測(cè)區(qū)域示意圖：

圖1.1 掃測(cè)區(qū)域規(guī)劃范圍

   2.測(cè)試設(shè)備

海卓MS400（勞模）是北京海卓同創(chuàng)科技有限公司最新研制的高頻淺水多波束測(cè)深儀,主要面向內(nèi)河、港口、航道、海岸帶等淺水領(lǐng)域應(yīng)用，擁有便攜式、高分辨和高性能等方面的特點(diǎn)，可減少操作人員的現(xiàn)場(chǎng)工作。

海卓MS400（勞模）內(nèi)置姿態(tài)儀，將聲學(xué)基陣與姿態(tài)測(cè)量、GPS集成于一體，可免去用戶測(cè)量時(shí)安裝校準(zhǔn)的繁瑣過程，同時(shí)也兼容外部高精度姿態(tài)儀。

圖2.2 MS400多波束測(cè)深儀

3、測(cè)量實(shí)施

本次測(cè)量采用了MS400多波束測(cè)深系統(tǒng)+外部姿態(tài)儀+外部GPS的組合方式進(jìn)行測(cè)量。

如下圖為MS400多波束測(cè)深系統(tǒng)系統(tǒng)組成示意圖。

圖3.1 MS400多波束測(cè)深系統(tǒng)系統(tǒng)組成示意圖

3.1 外業(yè)測(cè)量實(shí)施

3.1.1設(shè)備安裝

本次測(cè)試根據(jù)測(cè)量船特性，采用多波束安裝支架+轉(zhuǎn)接法蘭的形式，測(cè)量采用多波束懸掛安裝測(cè)量的形式。

如下圖為現(xiàn)場(chǎng)多波束安裝支架和轉(zhuǎn)接法蘭圖片：

圖3.2 多波束安裝支架和轉(zhuǎn)接法蘭圖片

如下圖為MS400多波束現(xiàn)場(chǎng)安裝情況。

圖3.3 測(cè)量船

圖3.4 多波束及安裝支架

3.1.2. 測(cè)線布設(shè)

測(cè)線布設(shè)的主要原則是滿足測(cè)區(qū)的多波束全覆蓋測(cè)量，相鄰測(cè)線間的條帶重疊不小于20%。本項(xiàng)目多波束掃海測(cè)量測(cè)線布設(shè)如下：

港池、調(diào)頭區(qū)及部分航道掃海主測(cè)線按平行于碼頭前沿線布設(shè)，測(cè)線間距按4倍水深靈活布設(shè)，保證多波束能全覆蓋掃測(cè)，本區(qū)域共布設(shè)28條主測(cè)線；主測(cè)線長(zhǎng)約27km。航道主測(cè)線按平行于航道中心線方向布設(shè)，共布設(shè)11條主測(cè)線，長(zhǎng)約38km。垂直主測(cè)線方向共布設(shè)6條檢查線，長(zhǎng)約0.75km，測(cè)線布設(shè)見下圖所示：

圖3.7 測(cè)線布設(shè)圖

1.1.1. 聲速剖面數(shù)據(jù)采集

本次測(cè)量由于現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜，除了最初設(shè)計(jì)的SVP數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)進(jìn)行聲速剖面數(shù)據(jù)采集外，在航道最遠(yuǎn)端還臨時(shí)增加了一個(gè)SVP數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，兩端、中間轉(zhuǎn)彎處共三個(gè)SVP數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，如下圖為SVP采集點(diǎn)位置分布圖和工程師現(xiàn)場(chǎng)采集聲速剖面數(shù)據(jù)照片：

圖3.8 SVP采集點(diǎn)分布圖

圖3.9 工程師采集聲速剖面數(shù)據(jù)

1.1.2. 多波束數(shù)據(jù)采集

MS400多波束測(cè)深系統(tǒng)安裝完畢之后，現(xiàn)場(chǎng)采用顯控軟件和導(dǎo)航采集軟件進(jìn)行顯控聲納控制和數(shù)據(jù)采集，如下圖為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)航：

圖3.10 顯控軟件圖片

圖3.11 導(dǎo)航軟件界面

4. 數(shù)據(jù)后處理

多波束后處理主要采用hypack軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要流程包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加載、多波束安裝偏差校準(zhǔn)、條帶編輯、斷面編輯，成果輸出等。

下面將主要的流程進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。

4.1. 數(shù)據(jù)加載

Hypack對(duì)此次測(cè)量的數(shù)據(jù)加載后，我們可以根據(jù)實(shí)際的有效測(cè)線進(jìn)行初步甄別，從而使內(nèi)業(yè)的工作效率更高，如下圖為實(shí)際有效的測(cè)區(qū)測(cè)線數(shù)據(jù)航跡線：

圖4.1 測(cè)區(qū)測(cè)線航跡線

4.2. 多波束安裝偏差校準(zhǔn)

數(shù)據(jù)加載后首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多波束安裝校準(zhǔn)工作，如下圖為采用hypack軟件對(duì)多波束進(jìn)行校準(zhǔn)的界面。

圖4.2 hyapck校準(zhǔn)界面

4.3. 條帶編輯

利用hypack軟件對(duì)條帶數(shù)據(jù)進(jìn)行噪點(diǎn)刪除作業(yè)。

圖4.3 hypack條帶編輯界面

4.4. 斷面編輯

使用hypack軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行條帶編輯之后，通過三級(jí)編輯階段的斷面噪點(diǎn)刪除的方法對(duì)噪點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。

圖4.4 hyapck斷面編輯界面

5. 數(shù)據(jù)成果

經(jīng)過以上數(shù)據(jù)處理工作，我們就可以輸出測(cè)區(qū)的水深數(shù)據(jù)，同時(shí)可以為后續(xù)的工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5.1. 水深圖

多波束測(cè)深數(shù)據(jù)直接的測(cè)量成果——水深數(shù)據(jù)，如下圖為此次掃測(cè)水深數(shù)據(jù)成果按照不同深度不同顏色展示的效果圖：

圖5.1 整體水深效果圖

圖5.2 局部水深展點(diǎn)圖

圖5.3 局部水深展點(diǎn)圖

5.2. 三維點(diǎn)云圖

得到水深數(shù)據(jù)后，我們通過點(diǎn)云工具直接以點(diǎn)云的形式展現(xiàn)測(cè)區(qū)水底情況，如下圖為水底的三維點(diǎn)云圖：

圖5.4 整體三維點(diǎn)云圖-俯視

圖5.5 整體三維點(diǎn)云圖-斜視

圖5.6 局部三維點(diǎn)云圖

圖5.7 局部三維點(diǎn)云圖

圖5.8 局部三維點(diǎn)云圖

6. 結(jié)論

港池航道水域采用多波束進(jìn)行全覆蓋測(cè)量，數(shù)據(jù)密度和測(cè)量精度滿足掃海測(cè)量的技術(shù)要求。