使用FANSWEEP20型多波束測(cè)深儀最佳數(shù)據(jù)質(zhì)量的獲取方法

1、FANSWEEP 20 型多波束測(cè)深儀獲取最正確質(zhì)量數(shù)據(jù)方法上海達(dá)華測(cè)繪公司高炎摘要目前國(guó)內(nèi)外對(duì)多波束的應(yīng)用、開(kāi)發(fā)技術(shù)層出不窮。多波束的種類(lèi)和各個(gè)品牌的技 術(shù)特點(diǎn)也各有不同。相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)其技術(shù)通性應(yīng)有一定的了解。對(duì)于FS-20型多波束介紹的相關(guān)信息比擬少。本文以一種應(yīng)用的角度介紹了FS-20型多波束。從原理引申開(kāi)來(lái)，結(jié)合筆者的實(shí)踐，詳細(xì)介紹了FS-20的各個(gè)參數(shù)的性質(zhì)和設(shè)置方法，以及對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度。以實(shí)際工程例子做出具體的說(shuō)明關(guān)鍵字FANSWEEP-20多波束、數(shù)據(jù)質(zhì)量一、引言伴隨現(xiàn)代科技的開(kāi)展，如今的水運(yùn)工程技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，出現(xiàn)了許多 前所未有的高新技術(shù)測(cè)量手段。由于在疏浚工程

2、中，人們對(duì)海底地形地貌測(cè)量 的要求日益提高，傳統(tǒng)的單波束測(cè)量技術(shù)由于其測(cè)量效率，可靠性上的局限， 已無(wú)法完全滿(mǎn)足當(dāng)代疏浚工程中的各種新需求。正是在這種背景下，我公司與 2000年6月引進(jìn)了德國(guó)FAN SWEEP 2型多波束測(cè)深系統(tǒng)，使我公司測(cè)量技術(shù) 發(fā)生巨大的變革，即將測(cè)深技術(shù)從原先的從點(diǎn)到線(xiàn)擴(kuò)展到由線(xiàn)到面，并進(jìn)一步 開(kāi)展到立體測(cè)深和自動(dòng)成圖。由于多波束技術(shù)采用了廣角度和多信道定向接收技術(shù)，獲得水下高密度條 幅式海底地形數(shù)據(jù)，從而徹底刷新傳統(tǒng)測(cè)深技術(shù)的根本概念。經(jīng)過(guò)近一年多來(lái) 的工作，我們從測(cè)深原理系統(tǒng)構(gòu)成、射線(xiàn)幾何學(xué)、誤差來(lái)源與分析、校正技術(shù) 等方面進(jìn)行不斷的消化，吸收和實(shí)踐。從而掌握和形成

3、適用水運(yùn)工程測(cè)量特點(diǎn) 的新的水下地形測(cè)量技術(shù)框架。下面將獲取FS 20型多波束系統(tǒng)最正確質(zhì)量數(shù)據(jù)的操作和測(cè)量方法介紹一下。打印機(jī)電子柜7圖一很言圖儀：鑑帶機(jī)回聲瞬儀：二、系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理概述完整的多波束系統(tǒng)由多波束的多陣列發(fā)射 /接受換能器，用于信號(hào)控制處理 的電子柜，運(yùn)動(dòng)傳感器，定位系統(tǒng)如 DGPS或RTK DGP;聲速剖面儀和其 它必要的外圍設(shè)備組成。如圖一所示。所以換能器的工作過(guò)程可以簡(jiǎn)單的分為：信號(hào)發(fā)射和信號(hào)接收如圖二所示圖二多波束系統(tǒng)在工作過(guò)程中，同時(shí)發(fā)射的波束對(duì)海底形成一個(gè)覆蓋式條帶， 此條帶寬度由波束的發(fā)射開(kāi)角決定，而波束發(fā)射角由發(fā)射模式控制參數(shù)決定。 船姿傳感器的船姿信號(hào)和波

4、束數(shù)據(jù)被一起傳送給信號(hào)處理器，信號(hào)處理器根據(jù) 這些信息計(jì)算出脈沖發(fā)射信號(hào)和波束數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)被送到多通道變換 器，形成多個(gè)波束發(fā)射信號(hào)，這些信號(hào)在經(jīng)多通道前置放大器進(jìn)行功率放大， 分別形成多個(gè)聲波發(fā)射脈沖信號(hào)，同時(shí)多通道前置放大器控制著收、發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi) 關(guān)電路，這些聲波發(fā)射信號(hào)分別被送到換能器陣列中相應(yīng)的換能器單元，并發(fā) 射出去。接收信號(hào)的電子過(guò)程與發(fā)射信號(hào)的電子過(guò)程是相反的，就是利用壓電陶瓷 的壓電效應(yīng)把聲能轉(zhuǎn)換為電能。只是這個(gè)信號(hào)還要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的信號(hào)處理才能生 成反映海底地形、地貌的數(shù)據(jù)。多通道的前置放大器將從換能器接收來(lái)得多路回波信號(hào)進(jìn)行放大，此放大 過(guò)程受時(shí)間增益TVG信號(hào)的控制。放大后

5、的模擬信號(hào)輸送給數(shù)據(jù)采集電 路，在這里，模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。信號(hào)經(jīng)多通道信號(hào)處理器處理后形 成地形、地貌數(shù)據(jù)，輸出到外部設(shè)備。信號(hào)接受過(guò)程中，與單波束測(cè)深儀顯著不同的是信號(hào)處理電路中的波束形 成、控制電路。聲波在傳播過(guò)程中假設(shè)不是垂直射入，受聲速影響，傳播路徑會(huì) 發(fā)生變化，即聲波的折射現(xiàn)象，假設(shè)不改正，由此計(jì)算出來(lái)的水深是不正確的。 波束形成、控制電路作用就在于對(duì)波束的傳播路徑進(jìn)行改正。此電路可以從存 儲(chǔ)電路讀取存在其中的一些參數(shù)如各海水層聲速數(shù)據(jù)，利用此數(shù)據(jù)將未經(jīng) 改正的數(shù)據(jù)進(jìn)行改正。通過(guò)信號(hào)流程的分析，為尋找誤差源，分析誤差以及進(jìn)一步消化吸收新的技術(shù)提供了切入點(diǎn)三、獲取最正確質(zhì)量數(shù)據(jù)

6、的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)1建立船體坐標(biāo)系。船體坐標(biāo)系統(tǒng)主要用來(lái)表示測(cè)量船上的多波束換能器、所有的傳感器電 羅經(jīng)、三維運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器以及 GPS天線(xiàn)與測(cè)量船的相對(duì)位置關(guān)系。從而確定水 海底測(cè)點(diǎn)的空間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)波束的空間位置轉(zhuǎn)化。其根本方法是1、坐標(biāo)系的原點(diǎn)可以任意選擇，但是通常為了歸算方便，我們選在船的中心位置。船 體坐標(biāo)系的建立方法。如圖三所示，它是一個(gè)右手坐標(biāo)系，也叫垂直參考坐標(biāo) 系，它的x軸指向船艏，y軸指向船左舷，z軸垂直向上。其中每一個(gè)軸上的 旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎男D(zhuǎn)方向。在這個(gè)坐標(biāo)系下我們可以由測(cè)量數(shù)據(jù)求得每一個(gè)水 深點(diǎn)相對(duì)于船體中心的坐標(biāo)位置。橫距(1)圖三廠(chǎng)0二Y=rsin 9< rcos 9

7、丿式中：r為幾何斜距;9為波束角;由于船體坐標(biāo)系是相對(duì)于海底運(yùn)動(dòng)的，為了進(jìn)一步把水深數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到大地 坐標(biāo)系里，我們還需要建立一個(gè)過(guò)渡坐標(biāo)系。我們稱(chēng)之為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系。當(dāng)?shù)刈?標(biāo)系也是一個(gè)右手坐標(biāo)系，其原點(diǎn)與船體坐標(biāo)系重合，z軸向上。y軸指北， x軸指東。這樣我們就可以把船體坐標(biāo)系里的坐標(biāo)通過(guò)三個(gè)方向的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)R, p，a，即縱搖角，橫搖角，航向角，變換到這個(gè)規(guī)那么的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)里r 、Xll0Yll=R (a，p，R)rsin 9Zll .J rcos 9式中：a為船體坐標(biāo)系當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的夾角稱(chēng)為航向角;p為船體坐標(biāo)系的縱搖角；R 為船體坐標(biāo)系的橫搖角。由于船體中心的三維大地坐標(biāo)是可以由 GPS得到的。

8、下面只需要將當(dāng)?shù)刈?標(biāo)系利用大地測(cè)量學(xué)的極坐標(biāo)，或坐標(biāo)平移就可以獲得出圖時(shí)所要的大地坐標(biāo) 系了。這時(shí)我們通常可以選擇 WGS-84系統(tǒng)。另外由于確定高程的方法不同， 垂直控制系統(tǒng)可選擇不同類(lèi)型。比方，長(zhǎng)江口地區(qū)選擇吳淞基準(zhǔn)面作為測(cè)深的 垂直根底。在實(shí)際測(cè)量活動(dòng)時(shí)建立船體坐標(biāo)的關(guān)鍵工作是把安裝在船體各個(gè)地方的傳 感器的數(shù)據(jù)都?xì)w算到坐標(biāo)原點(diǎn)上。如果沒(méi)有精確的把這些傳感器的位置或角度 歸算到船體坐標(biāo)系中，實(shí)際上就在三個(gè)方向，a，p, R的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角上附加了一定的角度如電羅經(jīng)的安裝角不準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器的初始值不準(zhǔn)或者是產(chǎn) 生一定的坐標(biāo)平移量， X， 丫， Z 如GPS與換能器的相對(duì)位置不準(zhǔn)， GPS與

9、測(cè)深儀有延遲。各個(gè)傳感器本身有一定的系統(tǒng)偏差，在工作的時(shí)候不可防止的存在一些隨 機(jī)誤差。它們是橫搖、縱搖、艏搖誤差和動(dòng)吃水、聲速、定位誤差船行方向圖四2、船舶姿態(tài)的測(cè)定與控制多波束測(cè)深系統(tǒng)在實(shí)測(cè)過(guò)程中是一個(gè)無(wú)規(guī)那么的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在風(fēng)、浪、涌、 流的影響下發(fā)生了橫搖R、縱搖P、和船舶航向的變化。這就是船舶姿 態(tài)的三個(gè)根本參數(shù)。在多波束系統(tǒng)施測(cè)中，測(cè)定三個(gè)參數(shù)是根本要求。船體坐標(biāo)是在R、P為零的情況下定義的。在施測(cè)中橫搖、縱搖不僅影響定 位數(shù)據(jù)，產(chǎn)生波束的位置誤差，而且造成深度誤差，尤其是淺水航道或淺水域 的測(cè)量需要準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)校正 P和R對(duì)定位和測(cè)深的影響。另外航向 誤差在多波束測(cè)深系統(tǒng)中

10、起著十分重要的角色。它直接涉及到測(cè)點(diǎn)測(cè)深的歸算 問(wèn)題。為此，在多波束測(cè)深系統(tǒng)中配置了高精度的運(yùn)動(dòng)傳感器和電羅經(jīng)，其目 的就是消除或減弱P和R以及航向角的誤差造成的影響。但是運(yùn)動(dòng)傳感器的補(bǔ) 償校正作用是有限的?？v搖校正在 15 度范圍內(nèi)其準(zhǔn)確度為 0.5%；橫搖校正在 7 度范圍內(nèi)準(zhǔn)確度為 0.25%。所以在測(cè)量中，要強(qiáng)調(diào)海況，嚴(yán)格控制海況條件達(dá) 到運(yùn)動(dòng)傳感器的限制范圍。3、調(diào)查測(cè)區(qū)的聲速剖面 經(jīng)常實(shí)時(shí)的聲速剖面測(cè)量是保證多波束水底地形測(cè)量準(zhǔn)確度符合要求范圍 的重要手段。與單波束不同，多波束測(cè)量依賴(lài)于海水介質(zhì)對(duì)聲波的傳播、反射、散射， 測(cè)量各波束的不同到達(dá)角，( Arrival angle )，

11、把接收到的數(shù)據(jù)按角度，按 旅行時(shí)經(jīng)過(guò)的聲速剖面折算成深度和側(cè)向水平距離。因此海水介質(zhì)的聲速剖面 特征和結(jié)構(gòu)變化對(duì)水深測(cè)量質(zhì)量的關(guān)系十分密切。根據(jù)目前的調(diào)查資料，聲速 剖面的結(jié)構(gòu)可分為三種類(lèi)型。1、等速均勻結(jié)構(gòu)，如黃浦江水域的聲速。2、隨深度增加聲速線(xiàn)性增加，如長(zhǎng)江口水域的聲速。3、兩種不等的聲速均勻相互疊加的躍層結(jié)構(gòu)，如長(zhǎng)江口水域的聲速。長(zhǎng)江口深水航道治理工程的區(qū)域是受到長(zhǎng)江淡水、海洋高鹽度海水的交替影 響；而且還受氣溫、季節(jié)、含砂量等因素的作用；海水介質(zhì)具有明顯的溫鹽特 征，所以導(dǎo)致了聲速結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化。在使用多波束測(cè)深系統(tǒng)時(shí)首先要了解測(cè) 區(qū)的聲速變化情況，掌握一般的聲速變化特征與規(guī)律。四、

12、參數(shù)設(shè)置的原那么 通過(guò)參數(shù)設(shè)置不僅可以消除系統(tǒng)內(nèi)部的固有誤差而且可以使系統(tǒng)發(fā)揮到最 好的工作狀態(tài)。充分發(fā)揮多波束測(cè)深的優(yōu)勢(shì)。要設(shè)定合理的參數(shù)就一定要綜合 的考慮系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各項(xiàng)影響因素。就 FS 20 型多波束而言，常用參數(shù)設(shè)置有 12 項(xiàng)，如最大 / 最小水深參數(shù)、脈 沖電壓參數(shù)、發(fā)射波束控制、寬深比設(shè)定、腳印控制、波束數(shù)控制、時(shí)間增益 控制、門(mén)限設(shè)置、影響顯示設(shè)置、探測(cè)模式設(shè)置、吃水設(shè)置、聲速設(shè)置等。另 外還有不常用的校正設(shè)置如換能器安裝角設(shè)置、換能器的固有誤差校正設(shè)置 等。這些參數(shù)的內(nèi)部都有密切的聯(lián)系，必須合理、科學(xué)的設(shè)定它們才能到達(dá)預(yù) 期的使用目的。在長(zhǎng)期的工作中我們總結(jié)了一些參數(shù)

13、設(shè)置的原那么，現(xiàn)將一些主 要的設(shè)定原那么介紹如下：1、最大最小水深參數(shù) 多波束測(cè)深系統(tǒng)的最大最小水深是測(cè)量人員設(shè)定的。大多數(shù)人認(rèn)為水深測(cè) 量范圍是一個(gè)無(wú)所謂的參數(shù)，它就象是單波束系統(tǒng)里的縱向屏幕比例尺。其實(shí) 情況完全不是這樣，它的設(shè)置在某些情況下對(duì)測(cè)量精度的影響非常大。在正常 情況下，這一設(shè)定值都是給出一個(gè)足夠?qū)挼乃钭兓秶靡詼y(cè)量。這時(shí) FS 20 的內(nèi)部電子跟蹤器件會(huì)自動(dòng)對(duì)所獲取的水深數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾改正，可以獲取正確 的水深值和地形描的繪情形。但是水下環(huán)境較差時(shí)，比方水質(zhì)較混或有較多氣泡。這時(shí)儀器的聲學(xué)自動(dòng) 改正功能的跟蹤算法就不一定很管用了。此時(shí)很容易出現(xiàn)雜波或毛刺，使測(cè)量 數(shù)據(jù)一片混亂

14、。所以我們就必須給出一個(gè)變化范圍較小的測(cè)量水深范圍，以適 應(yīng)測(cè)況的需要。這樣的處理對(duì)減少假水深的幫助非常明顯。2、脈沖電壓參數(shù) 脈沖電壓的強(qiáng)弱直接影響著換能器信號(hào)的發(fā)射和接收強(qiáng)度。在深水測(cè)量區(qū)域高的脈沖電壓可以提高反射信號(hào)的信噪比(S/N)。但是在淺水區(qū)域測(cè)量，高 的脈沖電壓所提供得聲能會(huì)造成過(guò)度使用前置放大器，這樣會(huì)嚴(yán)重影響下一個(gè) 聲學(xué)信號(hào)的發(fā)射接收過(guò)程。通常作業(yè)時(shí)我們會(huì)使用“自動(dòng)脈沖控制開(kāi)關(guān)。這時(shí)脈沖電壓的大小就會(huì) 由儀器的內(nèi)部規(guī)那么系統(tǒng)自動(dòng)的設(shè)定，從而保持一個(gè)固定不變的理想接收強(qiáng)度。 這樣這個(gè)控制電路就是由接收信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)控制而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的我們給定的 電壓值來(lái)控制了。但是一般情況下我們

15、不去使用“自動(dòng)開(kāi)關(guān)，因?yàn)槊}沖電壓 自動(dòng)的頻繁變化會(huì)使旁?huà)哂跋髨D形發(fā)生扭曲，這對(duì)測(cè)量沒(méi)有好處。我們是以損 失旁?huà)哂绊憺榇鷥r(jià)來(lái)?yè)Q取我們的“方便。所以只是在特定環(huán)境下才使用“自 動(dòng)選項(xiàng)，比方水的深度和水底反射變化非常厲害，我們沒(méi)法給出一個(gè)確定的 電壓值的時(shí)候。一般情況下可以按下面的數(shù)值設(shè)定：深度電壓值020M20V20100M45V3、發(fā)射波束的控制FS 20提供了 4個(gè)發(fā)射波束，分別位于換能器的兩邊各兩個(gè)，每邊都有一個(gè) 里波束和一個(gè)外波束。有時(shí)也把里波束稱(chēng)為寬波束，外波束稱(chēng)為窄波束。在正 常情況下?lián)Q能器的4個(gè)發(fā)射波束都是翻開(kāi)的。但是在噪聲特別大的時(shí)候，比方 水中的泥沙和氣泡較多的情況下，可以關(guān)閉兩

16、側(cè)的外波束。這樣雖然接受數(shù)據(jù) 減少了但是可以有效的減少那些假水深的干擾。在全局的意義上來(lái)考慮這樣的 選擇還是提高了工作效率。4、寬深比設(shè)置FS 20在寬深比為600%時(shí)是可以嚴(yán)格符合IHO SP 44標(biāo)準(zhǔn)的。超過(guò)這一寬 深比范圍后所采集的數(shù)據(jù)是存在的，但是精度會(huì)低一些。一般來(lái)說(shuō)是寬深比越 大邊緣波束的精度越低。其精度低到什么程度就不可以使用，這要看測(cè)量數(shù)據(jù) 的標(biāo)準(zhǔn)偏差大小和測(cè)量的精度要求。通常我們把大于寬深比600%時(shí)的數(shù)據(jù)只用來(lái)大致的查看水下地形情況，比方用于掃尋沉船就非常不錯(cuò)。5、腳印的控制一個(gè)測(cè)量條帶是由許許多多小的波束拼接起來(lái)的，這些小的波束就稱(chēng)為腳 印。前面已經(jīng)討論過(guò)聲速變化對(duì)邊緣波

17、束的影響，所以腳印的控制也是很重要 的。腳印的控制有兩種方式，一種是“等角度 一種是“等距離?！暗冉?度是指每一個(gè)腳印的波束開(kāi)角是一樣的，但落在實(shí)際水底時(shí)由于地形的起伏 所以腳印的寬窄是不一樣的?！暗染嚯x是指落在水底的地面上每一個(gè)腳印的 大小是一樣的。在均勻介質(zhì)中聲線(xiàn)的旅行路徑是一條直線(xiàn)。由于對(duì)應(yīng)各波束聲 線(xiàn)的入射角不同，因此各聲線(xiàn)在介質(zhì)中的路徑構(gòu)成一個(gè)向下發(fā)散、向上收斂于 換能器中心的輻射狀扇區(qū)。在等角度發(fā)射的模式下外圍相鄰波束的水平間距將 隨波束入射角的增大而明顯增大，從而使邊緣波束的分辨率降低。所以在考慮 這種影響的前提下我們要使用等距離的發(fā)射模式。測(cè)量時(shí)可以根據(jù)實(shí)際地形與聲速的變化情況

18、和采集數(shù)據(jù)的要求來(lái)設(shè)置是“等角度還是“等距離。6、波束的數(shù)量控制波束的數(shù)量取決于測(cè)量工作的要求，要考慮到波束數(shù)量能明顯的表現(xiàn)地形 同時(shí)又不被過(guò)多的數(shù)據(jù)占用過(guò)多的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間為佳。在大多數(shù)情況下當(dāng)使用寬深比為 600%時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)情況下應(yīng)使用300600個(gè)波 束。當(dāng)然在深水測(cè)量區(qū)作業(yè)時(shí)為保證橫向分辨率可以選到600個(gè)波束，而在淺水區(qū)只用300個(gè)波束就可以到達(dá)規(guī)定要求了。只有在特殊情況下比方測(cè)區(qū)水深 很深而且又要求有很高的橫向分辨率，才會(huì)使用1440個(gè)波束。圖五7、時(shí)間增益控制在信號(hào)接受過(guò)程中，前置放大是受時(shí)間增益信號(hào)控制的。在一次聲波脈沖 發(fā)射時(shí)，由于回波信號(hào)的強(qiáng)弱，除了與海底地形的起伏變化和海底組

19、成有關(guān)還 與海水中的傳播路徑的遠(yuǎn)近有關(guān)。在多波束測(cè)量過(guò)程中，邊緣波束所傳播的距 離是大于中間波束所傳播的距離的，因此，即使是平坦的海域，回波信號(hào)的強(qiáng) 弱也是隨著距離的增大而迅速減小的。一般來(lái)說(shuō)，回波信號(hào)的強(qiáng)度大致按距離 的負(fù)四次方規(guī)律衰減的。如圖六所示：圖六為了使回波信號(hào)只反映地形的起伏，而不受距離衰減變化的影響，系統(tǒng)就 必須有時(shí)間增益控制TVG。它使得接收機(jī)的放大量不是保持不變，而是隨 著回波信號(hào)的衰減而增強(qiáng)。即按照與距離的四次方的規(guī)律增大放大倍數(shù)。這樣 就補(bǔ)償了波束在水中傳播時(shí)的衰減。時(shí)間增益的控制有 2個(gè)指標(biāo)“開(kāi)始增益和“結(jié)束增益一般來(lái)說(shuō)結(jié)束增 益是不用改變的。調(diào)節(jié)的是開(kāi)始增益，在特殊情

20、況下，如海底反射信號(hào)非常 弱，可以把開(kāi)始增益增加到1015dB。在噪聲非常大的水域中如，水質(zhì)渾濁或有小氣泡的水域，開(kāi)始增益應(yīng)該調(diào)整到 0才能獲得好質(zhì)量的數(shù)據(jù)。8關(guān)于吃水的設(shè)置前面分析過(guò)由于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器的隨機(jī)誤差，與系統(tǒng)誤差的綜合作用下會(huì)產(chǎn)生 動(dòng)吃水誤差。一般講動(dòng)吃水的傳感器可精確到厘米級(jí)。但是如果儀器存在較大 的系統(tǒng)誤差就要進(jìn)行合理的設(shè)置。首先是船型大小與傳感器內(nèi)部的函數(shù)是否匹 配，必須使傳感器的補(bǔ)償時(shí)間曲線(xiàn)與所用船型相匹配。其次由于測(cè)船的油耗、 水耗造成的荷載變化必須根據(jù)情況測(cè)量船的吃水深度，在吃水設(shè)置功能里合理 設(shè)置。9、關(guān)于聲速的設(shè)定實(shí)際的海水在聲學(xué)性質(zhì)上不可能是均勻的，所以聲波在穿越不同

21、介質(zhì)層的 時(shí)候必然會(huì)發(fā)生折射，導(dǎo)致聲線(xiàn)彎曲。它們的空間曲線(xiàn)位置反演遵循SNELL定律：sin a/a=s inb/b 3通常我們只考慮聲速剖面是二維的，即聲速剖面是只在垂線(xiàn)方向的一個(gè)平 面內(nèi)變化。這樣我們只要在垂線(xiàn)方向上最大限度的分層得出精確的聲速剖面， 以二維的平面幾何就可以描述它。但是，聲速在同一層上的不同水平位置也有 不同。所以對(duì)每一個(gè)波束來(lái)講彎曲不止發(fā)生在垂直方向，也存在于水平方向 上。見(jiàn)圖五、圖七?？梢钥闯?，聲速的誤差會(huì)同時(shí)導(dǎo)致水深和平面位置的誤差。圖七所以在測(cè)量中一定要選擇適宜得聲速剖面，歸算聲線(xiàn)的彎曲。這要求測(cè)量 者要熟悉測(cè)區(qū)范圍的聲速變化情況。拿出合理的聲速改正方案。就長(zhǎng)江口地

22、區(qū) 的多波束測(cè)量而言，不但要?jiǎng)澏▍^(qū)域，劃定時(shí)間，還要掌握潮水的變化特點(diǎn)才 能獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。五、工程實(shí)例 工程名稱(chēng)：陳家嘴航道疏浚工程 測(cè)量范圍：設(shè)計(jì)航道浦東側(cè)測(cè)出設(shè)計(jì)邊線(xiàn)外90m,浦西側(cè)測(cè)出90m。設(shè)計(jì)航道線(xiàn)為：A( 3465257.13,362680.69 ,B(3466039.75,362490.54) ,C(3466730.35,362606.21) 三點(diǎn)連成的折線(xiàn)。測(cè)圖比例：臨時(shí)航道1： 2000； 1： 1000坐標(biāo)系統(tǒng)：上海城建坐標(biāo)系統(tǒng) 深度基準(zhǔn)面：吳淞零點(diǎn) 技術(shù)設(shè)計(jì)：1 .平面控制：測(cè)量定位采用 DGPS信標(biāo)接收機(jī)，接收上海海事局中國(guó)沿海 RNB'DGPS 大戟山定位

23、系統(tǒng)的差分?jǐn)?shù)據(jù)，與多波束同步定位。數(shù)據(jù)采集采用HYDROMAP專(zhuān)用軟件。WGS-84-上海城市坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)為： X=-42.979 Y=68.989 Z=52.6912.高程控制：根據(jù)業(yè)主提供的高程控制點(diǎn)，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量要求，引測(cè)至高化碼頭近 水平臺(tái)，建立驗(yàn)潮站。水深測(cè)量時(shí)采用人工實(shí)時(shí)驗(yàn)潮，每五分鐘觀測(cè)記錄一次數(shù)據(jù)，讀至 0.01m。業(yè)主提供的高程控制點(diǎn)如下：點(diǎn)號(hào)高程(m)說(shuō)明點(diǎn)號(hào)高程(m)說(shuō)明1-123A4.252高程起算點(diǎn)S15.9781-1343.962檢測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)S27.2179-105A5.345r固定水準(zhǔn)點(diǎn)1S37.147S04. 385同濟(jì)路自行 車(chē)道邊S45.575三岔港碼頭 北部220m 處江堤上(埋石)S54.913草咼路上道 釘3.水深測(cè)量：3.1方案測(cè)量線(xiàn)布設(shè)：根據(jù)工程部通知要求，設(shè)計(jì)采用 6倍寬深比，每條測(cè)線(xiàn)覆蓋范圍有一定的 重疊。平行設(shè)計(jì)航道設(shè)計(jì)5條方案測(cè)量線(xiàn)。3.2