蚌埠水文站作為百年老站，是安徽省重點(diǎn)河段河道地形測(cè)量工作的兩個(gè)重要試點(diǎn)站之一。中海達(dá)應(yīng)邀協(xié)助該站開展水下地形測(cè)量工作，作業(yè)范圍為蚌埠水文站躉船為界的上下游約兩公里的河段。

蚌埠水文站

通過單波束測(cè)深儀進(jìn)行水下地形測(cè)量，所獲取的數(shù)據(jù)成果無(wú)法滿足水文站的管理要求：

一是精度不足。由于缺少聲速儀、姿態(tài)儀等各種高精度傳感器，單波束測(cè)深儀在風(fēng)浪搖擺下測(cè)量誤差大，缺少準(zhǔn)確的聲速數(shù)據(jù)改正，無(wú)法獲取高精度的水下地形數(shù)據(jù)；

二是分辨率不高。單波束測(cè)深儀采用的是“由點(diǎn)到線”的測(cè)量方式，每次測(cè)量只能測(cè)到一個(gè)水深點(diǎn)，難以全覆蓋水下地形，且無(wú)法反映水下地形的細(xì)節(jié)信息。與單波束測(cè)深儀相比，多波束測(cè)深儀具有測(cè)量范圍大、速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速對(duì)水下地形進(jìn)行全覆蓋測(cè)量。

項(xiàng)目使用中海達(dá)iBeam 8140淺水多波束測(cè)深系統(tǒng)（下稱iBeam 8140）搭配iPos MS11高精度慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)、聲速剖面儀等傳感器開展水下地形測(cè)量工作。

▲iBeam 8140淺水多波束測(cè)深系統(tǒng)

作為一款高度集成的多波束測(cè)深系統(tǒng)，iBeam 8140擁有≤0.75°× 0.75°的波束角，在傳感器的輔助下，可以使其水深值更接近水底真值，確保獲取高精度水下地形數(shù)據(jù)；具有最高512個(gè)波束數(shù)，分辨率高，可確保掃測(cè)區(qū)域無(wú)盲點(diǎn)；擁有60Hz最大ping率，可保證在較高航速下的數(shù)據(jù)密度，提高了作業(yè)效率。

1.外業(yè)數(shù)據(jù)采集

①測(cè)線布設(shè)

為了覆蓋全測(cè)區(qū)，此次iBeam 8140主測(cè)線按平行方向布設(shè)，掃測(cè)線間距按實(shí)際水深數(shù)據(jù)面區(qū)域覆蓋50％布設(shè)，其他區(qū)域按20％進(jìn)行布設(shè)。同時(shí)，檢查線按垂直于主測(cè)線方向布設(shè)，且區(qū)域不少于掃測(cè)線總長(zhǎng)度的5％，以檢驗(yàn)掃測(cè)水深的精度。

②聲速測(cè)量

聲速測(cè)量在有代表性的水域測(cè)量聲速剖面，單個(gè)聲速剖面的控制范圍不大于5km，聲速測(cè)量完成后，聲速儀與電腦連接，將數(shù)據(jù)拷貝到電腦后下載實(shí)測(cè)聲速剖面圖。

③潮位觀測(cè)

測(cè)區(qū)屬感潮河段，本次水深測(cè)量采用RTK驗(yàn)潮方法進(jìn)行。過程中，作業(yè)人員隨時(shí)檢查GNSS在測(cè)量過程中出現(xiàn)的異常情況，以確保水深測(cè)量精度。

④儀器安裝與校正

作業(yè)人員將換能器安裝在距測(cè)量船船首1/3-1/2處，IMU安裝在換能器左側(cè)。儀器安裝完成后，由于換能器和姿態(tài)傳感器在安裝時(shí)有角度偏差，兩個(gè)沒有處在同一水平，存在一定夾角。為此作業(yè)人員在一處高低起伏較明顯的區(qū)域，采集多波束數(shù)據(jù)，使用多波束采集后處理軟件進(jìn)行橫搖/縱搖/艏搖校準(zhǔn)，使慣導(dǎo)對(duì)換能器保持正確的姿態(tài)補(bǔ)償。

 ▲設(shè)備安裝                                                                            ▲校準(zhǔn)線剖面

2.數(shù)據(jù)后處理及成圖

作業(yè)人員使用HiMAX多波束采集后處理軟件，按地形繪制、水深數(shù)據(jù)檢查、圖面編輯及圖形繪制的流程進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，最后繪制成圖。

通過iBeam 8140獲取的高精度、高分辨率水下地形三維成果圖，蚌埠水文站摸清了上下游約兩公里重點(diǎn)河段家底，不僅掌握了該河段的整體地形特征，還對(duì)沉船等河底細(xì)節(jié)情況一清二楚。

▲三維模型展示

▲沉船點(diǎn)云圖像

同時(shí)，從校準(zhǔn)區(qū)域疊置分析報(bào)告可知，iBeam 8140各條帶重疊率高，校準(zhǔn)區(qū)域不確定度高達(dá)99.58%置信水平，滿足IHO特級(jí)精度和《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》要求。

▲條帶重疊圖

▲疊置分析報(bào)告

在iPos MS11高精度慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)、聲速剖面儀等傳感器的輔助下，iBeam 8140出色地完成了蚌埠水文站上下游約兩公里河段的水下地形測(cè)量工作。基于水下地形測(cè)量成果，蚌埠水文站對(duì)測(cè)段的水下地形做到心中有數(shù)，治理有據(jù)，為洪水特性研究、洪水演進(jìn)分析和洪水精準(zhǔn)預(yù)報(bào)的開展提供了可靠的底層數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)，有助于提高洪水災(zāi)害預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”能力，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)從被動(dòng)應(yīng)對(duì)向主動(dòng)防控轉(zhuǎn)變。

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水下地形測(cè)量項(xiàng)目案例來(lái)源：中海達(dá)http://www.changesystem.cn/