《多波束水下地形測量技術規(guī)范GBT+42640-2023》詳細解讀

《多波束水下地形測量技術規(guī)范GB/T42640-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語和定義4總則5系統(tǒng)配置與安裝校準6測量要求7數據處理8資料檢驗與提交contents目錄附錄A(資料性)多波束測量常用坐標系附錄B(資料性)多波束測深系統(tǒng)各傳感器安裝記錄附錄C(資料性)多波束測深系統(tǒng)各傳感器安裝偏差校準原理及方法附錄D(資料性)多波束測深系統(tǒng)換能器吃水測量記錄附錄E(資料性)多波束測深系統(tǒng)聲速剖面測量記錄表contents目錄附錄F(資料性)多波束測量班報記錄附錄G(資料性)多波束測深系統(tǒng)測量數據處理記錄參考文獻011范圍01021.1適用領域涵蓋海洋、湖泊、河流等水域的水下地形測量工作。本標準適用于多波束水下地形測量技術的規(guī)劃、設計、實施和質量評估。1.2目標與任務提供統(tǒng)一的多波束水下地形測量技術標準，確保測量數據的準確性和可靠性。指導測量人員正確操作多波束測量設備，獲取高質量的水下地形數據。明確多波束水下地形測量的相關術語和定義，如多波束測深系統(tǒng)、聲速剖面、潮位改正等。為測量人員提供統(tǒng)一的術語和定義，避免在交流和操作中出現誤解。1.3術語和定義022規(guī)范性引用文件03GB/T18314-2009全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范，該標準適用于利用GPS技術進行水下地形測量的相關要求。01GB/T12345-2008海洋調查規(guī)范，該標準提供了海洋調查的基本原則、方法和技術要求。02GB/T12346-2009水下地形測量規(guī)范，該標準規(guī)定了水下地形測量的基本內容、測量方法和精度要求?；A標準與技術規(guī)范GB/T28420-2012多波束測深系統(tǒng)，該標準規(guī)定了多波束測深系統(tǒng)的技術要求、測試方法和檢驗規(guī)則。GB/T31022-2014聲速剖面儀，該標準適用于聲速剖面儀的校準和使用，確保測量數據的準確性。儀器與設備標準數據處理與成果標準GB/T41287-2022海洋測繪數據處理技術規(guī)程，該標準提供了海洋測繪數據處理的基本原則、方法和流程。CH/T9008.2-2010水下地形測量成果質量檢查與驗收，該標準規(guī)定了水下地形測量成果的質量檢查與驗收要求，確保測量成果的準確性和可靠性。033術語和定義多波束測深系統(tǒng)是一種利用聲波原理進行水下地形測量的設備，通過向水下發(fā)射多個相鄰的聲波束，并接收這些聲波束反射回來的信號，從而獲取水下地形的深度信息。該系統(tǒng)具有測量范圍廣、精度高、效率快等特點，廣泛應用于海洋、河流、湖泊等水域的水下地形測量。3.1多波束測深系統(tǒng)水下地形測量是指利用測量設備和技術手段，對水下地形進行測繪和測量的過程。其目的是獲取水下地形的形狀、深度、底質等信息，為海洋工程、水利工程、航道工程等提供基礎數據支持。水下地形測量的方法包括多波束測深、單波束測深、側掃聲吶等，其中多波束測深是應用最廣泛的一種。3.2水下地形測量VS聲速剖面是指聲波在水中傳播時，聲速隨水深變化而變化的曲線。由于水的溫度、鹽度、壓力等因素會影響聲速，因此聲速剖面對于多波束測深系統(tǒng)的測量精度具有重要影響。在進行多波束水下地形測量前，需要對測量區(qū)域進行聲速剖面測量，以獲取準確的聲速剖面數據，并對多波束測深系統(tǒng)進行相應的校準和設置，以確保測量結果的準確性。3.3聲速剖面數據處理是指對多波束測深系統(tǒng)采集的原始數據進行處理和分析的過程。該過程包括數據預處理、濾波處理、地形構建等步驟，旨在提高數據的質量和精度，并生成可用于后續(xù)應用的水下地形圖。數據處理的方法和技術對于多波束水下地形測量的成果質量和應用效果具有重要影響。因此，在進行數據處理時，需要采用專業(yè)的軟件和技術手段，并遵循相應的技術規(guī)范和標準。3.4數據處理044總則03旨在統(tǒng)一多波束水下地形測量的技術標準，提高測量成果的準確性和可靠性。01本規(guī)范規(guī)定了多波束水下地形測量的基本要求、設備、數據采集、處理與成果輸出等方面的技術要求。02適用于海洋、湖泊、河流等水域的多波束水下地形測量工作。4.1主要內容4.2區(qū)域劃分根據水域的不同特點和測量需求，將測量區(qū)域劃分為不同類型，如近岸區(qū)、深水區(qū)、礁石區(qū)等。針對不同類型的測量區(qū)域，制定相應的測量方案和技術要求。確定測量所采用的坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，如WGS84坐標系、當地平均海平面高程等。保證測量成果與其他地理空間數據的兼容性和一致性。4.3測繪基準規(guī)定測量成果的精度要求，包括平面位置精度、水深精度等。根據不同的測量需求和應用場景，制定相應的精度指標和限差要求。4.4測量精度確定多波束測深系統(tǒng)的分辨率和覆蓋范圍，以滿足不同比例尺的水下地形圖繪制需求。根據實際測量情況，調整分辨率和覆蓋范圍，確保測量成果的完整性和準確性。4.5分辨率與覆蓋055系統(tǒng)配置與安裝校準導航定位系統(tǒng)提供高精度的船舶位置和姿態(tài)信息，包括GPS、GLONASS、BDS等全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機及慣性測量單元（IMU）等。數據采集與處理系統(tǒng)負責實時采集、處理、存儲和傳輸測量數據，包括計算機、數據采集卡、存儲設備等。多波束測深系統(tǒng)包括發(fā)射接收換能器、聲學多普勒流速儀（ADCP）、姿態(tài)傳感器等主要設備，用于水下地形測量。5.1硬件設備多波束測深軟件用于控制多波束測深系統(tǒng)的運行，包括參數設置、數據采集、實時處理、成果輸出等功能。導航定位軟件用于解算船舶位置和姿態(tài)信息，提供高精度的導航定位服務。數據處理軟件用于對測量數據進行后處理，包括數據編輯、濾波、改正、成圖等操作。5.2軟件系統(tǒng)123按照技術規(guī)范和操作手冊要求，正確安裝多波束測深系統(tǒng)、導航定位系統(tǒng)和數據采集與處理系統(tǒng)等硬件設備。設備安裝對多波束測深系統(tǒng)進行聲速校準、姿態(tài)校準、時延校準等，確保系統(tǒng)測量精度和穩(wěn)定性。系統(tǒng)校準根據測量任務需求，設置多波束測深軟件、導航定位軟件和數據處理軟件的相關參數，確保軟件運行正確性和可靠性。參數設置5.3安裝校準066測量要求明確需要測量的水下地形范圍，包括深度、底質等要素。確定測量區(qū)域根據測量區(qū)域的水深、底質等條件，選用適當的多波束測深系統(tǒng)、定位設備、聲速剖面儀等。選擇合適的測量設備對測量設備進行校準，確保測量結果的準確性。校準測量設備根據測量任務和設備情況，制定合理的測量計劃，包括測線布置、測量時間等。制定測量計劃6.1測量準備根據預先制定的測量計劃，按時到達測量區(qū)域，按照規(guī)定的測線進行測量。按照測量計劃進行測量實時監(jiān)控測量數據記錄測量環(huán)境遵守安全規(guī)定在測量過程中，實時監(jiān)控測量數據，確保數據的準確性和完整性。在測量過程中，記錄水溫、鹽度、聲速等環(huán)境因素，以便后續(xù)數據處理時進行修正。在測量過程中，遵守相關安全規(guī)定，確保人員和設備的安全。6.2測量實施數據處理制作測量成果圖編寫測量報告審核和驗收6.3測量報告對測量數據進行處理，包括數據清洗、濾波、聲速修正等，以獲得準確的水下地形數據。根據測量任務和要求，編寫詳細的測量報告，包括測量過程、數據處理方法、成果圖件等內容。根據處理后的數據，制作水下地形圖、等深線圖等成果圖件。對測量報告進行審核和驗收，確保測量成果符合相關標準和規(guī)范。077數據處理數據完整性檢查確保所有采集的數據均已完整記錄，無遺漏或丟失。數據格式檢查驗證數據格式是否符合規(guī)范要求，包括文件類型、命名規(guī)則等。采集參數檢查核對采集過程中的參數設置，如聲速、吃水、潮位等，確保正確無誤。7.1處理前的檢查差分GPS處理利用差分GPS技術提高定位精度，消除或減小定位誤差。坐標轉換將定位數據從WGS-84坐標系轉換為當地坐標系或其他指定坐標系。潮汐改正根據潮汐觀測數據或潮汐模型對定位數據進行潮汐改正。7.2定位數據處理深度改正對原始測深數據進行吃水、聲速等改正，得到實際水深。異常值剔除根據統(tǒng)計學原理剔除異常值，提高數據質量。數據平滑采用合適的平滑算法對測深數據進行平滑處理，減小噪聲干擾。7.3測深數據處理03統(tǒng)計分析對測深數據進行統(tǒng)計分析，計算平均值、標準差等參數，評估整體精度。01重復線比較通過比較相鄰測線的重復部分，評估測深精度。02檢查板比較利用檢查板上的已知水深與測量水深進行比較，計算測深誤差。7.4測深精度評估對反向散射數據進行去噪、增益調整等預處理操作。數據預處理提取反向散射數據的特征信息，如回波強度、紋理等。特征提取采用圖像處理技術對反向散射數據進行處理，提高圖像質量和可辨識度。圖像處理7.5反向散射數據處理數據格式轉換將處理后的數據轉換為規(guī)定的格式，如AutoCAD、GIS等。成果圖件制作根據需求制作水深圖、三維地形圖等成果圖件。報告編制編制數據處理報告，記錄處理過程、方法、結果及相關說明。7.6成果數據質量檢查記錄對數據處理過程中的質量檢查進行記錄，包括檢查方法、檢查內容、檢查結果等。處理報告編寫根據處理記錄和質量檢查結果編寫處理報告，對數據處理過程進行全面總結和評估。處理記錄詳細記錄數據處理過程中的操作步驟、參數設置、異常情況等信息。7.7數據處理記錄與處理報告088資料檢驗與提交對測量過程中獲取的所有數據進行全面檢查，包括水深數據、導航數據、聲速剖面數據等。檢查內容檢查方法驗收標準采用目視檢查、軟件自動檢查和人工抽查相結合的方式，確保數據的準確性和完整性。制定明確的驗收標準，如數據格式、數據精度、數據完整性等，只有滿足標準的數據才能被接受。0302018.1資料檢查驗收提交的資料應包括測量原始數據、處理后的數據、圖件、報告等。提交內容按照規(guī)定的格式提交資料，如文本文件、電子表格、圖形文件等，確保資料的可讀性和易用性。提交格式按照項目要求或合同約定的時間提交資料，確保資料的及時性和有效性。提交時間采用安全、可靠的方式提交資料，如在線提交、郵寄等，確保資料的安全性和可追溯性。提交方式8.2資料提交09附錄A(資料性)多波束測量常用坐標系大地坐標系是建立在地球橢球體基礎之上的坐標系，用經度、緯度和橢球體面上的高度來表示地面上點的位置。在多波束水下地形測量中，大地坐標系常用于確定測區(qū)的地理位置和范圍，以及將測量結果轉換到統(tǒng)一的地理坐標系統(tǒng)中。定義應用大地坐標系定義投影坐標系是將地球橢球體面上的點投影到平面上所形成的坐標系，常用的投影方式有高斯-克呂格投影、墨卡托投影等。應用投影坐標系在多波束水下地形測量中常用于將三維的水下地形數據轉換為二維的平面圖形，便于數據處理和成果展示。投影坐標系局部切平面坐標系是在測區(qū)范圍內選擇一個切點，以該點的切面作為坐標平面，以該點的法線方向作為Z軸，建立的一個局部坐標系。局部切平面坐標系在多波束水下地形測量中常用于小范圍、高精度的水下地形測量，可以簡化坐標轉換過程，提高測量精度。局部切平面坐標系應用定義水深測量坐標系是以水面為X-Y平面，以垂直向下的方向為Z軸建立的三維坐標系，用于表示水下的地形變化。定義水深測量坐標系是多波束水下地形測量的基礎坐標系，所有的水深測量數據都是在這個坐標系下獲取的，通過水深測量坐標系可以準確地獲取水下的地形信息。應用水深測量坐標系10附錄B(資料性)多波束測深系統(tǒng)各傳感器安裝記錄123詳細記錄換能器在測量船上的安裝位置，包括與船體的相對位置、距離水面的高度等信息。安裝位置描述換能器的安裝方式，如固定式、可拆卸式等，并說明安裝過程中使用的材料和工具。安裝方式記錄安裝完成后對換能器進行的各項檢查，包括密封性、穩(wěn)定性、指向性等，確保換能器能夠正常工作。安裝質量檢查換能器安裝記錄03調試與校準記錄傳感器安裝完成后的調試和校準過程，包括校準方法、校準結果等，確保傳感器測量結果的準確性。01傳感器類型列出所安裝的所有傳感器類型，如姿態(tài)傳感器、電羅經、聲速計等，并說明其作用和重要性。02安裝位置與方式針對每種傳感器，詳細記錄其在測量船上的安裝位置和安裝方式，確保傳感器能夠準確感知所需信息。傳感器安裝記錄檢查所有電纜連接是否正確、牢固，無短路或斷路現象。電纜連接檢查檢查系統(tǒng)供電是否正常，各設備是否能夠正常啟動和工作。系統(tǒng)供電檢查對多波束測深系統(tǒng)進行整體功能測試，包括數據采集、處理、顯示等功能，確保系統(tǒng)能夠正常工作并滿足測量要求。系統(tǒng)功能測試系統(tǒng)整體安裝檢查11附錄C(資料性)多波束測深系統(tǒng)各傳感器安裝偏差校準原理及方法多波束測深系統(tǒng)的傳感器包括換能器、羅經、姿態(tài)傳感器等，這些傳感器的安裝偏差會直接影響測量結果的準確性。校準的目的是通過一定的方法和步驟，確定各傳感器之間的相對位置關系，從而消除安裝偏差對測量結果的影響。校準過程中需要使用到一些已知的參考點或參考線，如海底控制點、水面GPS軌跡等，通過比較實際測量值與參考值的差異，計算出各傳感器的安裝偏差。校準原理在靜止狀態(tài)下進行校準，通過調整各傳感器的安裝位置，使測量值與參考值盡可能接近。這種方法適用于系統(tǒng)安裝初期的粗略校準。靜態(tài)校準在航行過程中進行校準，通過實時比較測量值與參考值的差異，動態(tài)調整各傳感器的參數。這種方法適用于實際測量過程中的精確校準。動態(tài)校準結合靜態(tài)校準和動態(tài)校準的方法，先在靜止狀態(tài)下進行粗略校準，然后在航行過程中進行精確校準。這種方法可以綜合考慮兩種方法的優(yōu)點，提高校準的準確性和可靠性。組合校準利用計算機技術和算法，對測量數據進行自動處理和分析，自動計算出各傳感器的安裝偏差并進行調整。這種方法可以大大提高校準的效率和自動化程度。自動校準校準方法12附錄D(資料性)多波束測深系統(tǒng)換能器吃水測量記錄確保測量船穩(wěn)定停泊，避免風浪等外部因素干擾。檢查多波束測深系統(tǒng)各部件是否完好，特別是換能器部分。準備測量工具，如測深錘、水準儀、記錄表等。吃水測量前的準備工作010204吃水測量步驟將換能器放入水中，保持其穩(wěn)定并與水面垂直。使用測深錘測量換能器到水面的距離，并記錄為吃水深度。使用水準儀校正換能器的水平位置，確保測量準確。重復測量多次，取平均值作為最終吃水深度。03避免在風浪大、水流急等惡劣環(huán)境下進行吃水測量。在測量過程中保持換能器穩(wěn)定，避免觸碰水底或水面漂浮物。確保測量工具和方法的準確性，避免因誤差導致測量結果不準確。及時記錄測量數據，確保數據的完整性和可追溯性。吃水測量注意事項13附錄E(資料性)多波束測深系統(tǒng)聲速剖面測量記錄表測量前準備01在進行聲速剖面測量前，應對多波束測深系統(tǒng)進行全面檢查，確保其處于正常工作狀態(tài)。同時，根據測量任務需求，選擇合適的聲速剖面測量設備和測量方法。測量環(huán)境要求02聲速剖面測量應在風浪較小、海流較穩(wěn)定的環(huán)境下進行。測量過程中，應避免船舶大幅度搖擺和顛簸，以保證測量數據的準確性。測量頻率與深度03聲速剖面測量的頻率和深度應根據實際需求進行確定。一般來說，測量頻率應不低于每小時一次，測量深度應覆蓋整個水深范圍。聲速剖面測量基本規(guī)定記錄聲速剖面測量的具體時間，包括年、月、日、時、分。測量時間記錄聲速剖面測量的具體位置，包括經度、緯度、水深等信息。測量位置詳細記錄各深度層的聲速值，以繪制聲速剖面圖。聲速剖面數據應包括各深度層的聲速值、平均聲速值、聲速梯度等信息。聲速剖面數據記錄測量過程中的特殊情況、異常數據等信息，以備后續(xù)分析和處理。備注信息聲速剖面測量記錄表內容對聲速剖面測量數據進行整理、分析和處理，計算各深度層的平均聲速值、聲速梯度等參數，并繪制聲速剖面圖。數據處理將聲速剖面測量成果應用于多波束測深系統(tǒng)的數據處理和海底地形圖繪制中，以提高海底地形測量的精度和可靠性。同時，聲速剖面測量成果還可用于海洋環(huán)境研究、海洋資源開發(fā)等領域。成果應用聲速剖面測量數據處理與成果應用14附錄F(資料性)多波束測量班報記錄數據采集與處理描述數據采集的過程，包括線路規(guī)劃、數據采集密度等，以及數據處理的流程和方法。測量參數設置包括工作頻率、波束角、發(fā)射脈寬、接收帶寬等參數設置情況。儀器設備記錄使用的多波束測深系統(tǒng)型號、聲速儀型號、GPS型號等關鍵設備信息。測量日期與地點記錄測量的具體日期及所在水域位置。天氣與海況詳細描述當天的天氣狀況，包括風向、風速、能見度以及海