海南沿海首版港口航道圖測(cè)量

◎ 彭力雄 廣州海事測(cè)繪中心

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海南沿海首版港口航道圖測(cè)量

◎ 彭力雄 廣州海事測(cè)繪中心

摘 要：為進(jìn)一步做好中國(guó)沿海港口航道測(cè)繪工作，切實(shí)履行航海保障職責(zé)，對(duì)海南各港口新增及調(diào)整港口航道圖共12幅，覆蓋海南各港口，更好服務(wù)港航部門(mén)和航海用戶(hù)。本文討論首版圖測(cè)量過(guò)程中的若干問(wèn)題，詳細(xì)分析測(cè)量過(guò)程中有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，提出問(wèn)題的解決辦法。

關(guān)鍵詞：港口航道圖 水位控制 障礙物探測(cè)

1.引言

海南島是我國(guó)第二大島，位于我國(guó)南部，北以瓊州海峽與廣東省劃界，西臨北部灣與越南相對(duì)，東瀕南海與臺(tái)灣省相望，東南和南邊在南海中與菲律賓、文萊和馬來(lái)西亞為鄰。

海南省共有5個(gè)對(duì)外開(kāi)放港口（國(guó)家一類(lèi)口岸），即：海口港、三亞港、洋浦港、八所港、清瀾港。其中以海口港為主樞紐港，洋浦港、八所港、三亞港和清瀾港為區(qū)域性重要港口。鋪前、新村、新盈、潭門(mén)、青葛、博鰲、烏場(chǎng)等為一般港口，這些港口進(jìn)出口貨物較少，屬漁商共用港口。2011年前交通運(yùn)輸部海事局在海口港、三亞港、洋浦港、八所港、清瀾港等重要港口出版發(fā)行港口航道圖，并依據(jù)一定的更新周期定期測(cè)量制圖，較好地滿(mǎn)足航海用戶(hù)的需求，但在鋪前、新村、新盈、潭門(mén)等小港口沒(méi)有海圖覆蓋，無(wú)法保障船舶航行安全。

2.海南海圖目錄規(guī)劃與調(diào)整

為進(jìn)一步做好中國(guó)沿海港口航道測(cè)繪工作，切實(shí)履行航海保障職責(zé)，為海事管理及科學(xué)、合理編制中國(guó)沿海港口航道圖目錄提供依據(jù)，交通運(yùn)輸部海事局于2011年組織對(duì)轄區(qū)的港口航道、沿海航路、海圖需求等情況進(jìn)行了深入的調(diào)研。在實(shí)施該項(xiàng)工作中，本著強(qiáng)化服務(wù)、拓展空間、實(shí)現(xiàn)海事測(cè)繪跨越式發(fā)展的思路，并依照部局海事測(cè)繪“十二五”發(fā)展規(guī)劃及2015-2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)開(kāi)展工作，收集所有港口航道、陸島運(yùn)輸和民用渡口相關(guān)資料及海圖用戶(hù)意見(jiàn)與建議，根據(jù)該次調(diào)研成果，科學(xué)、合理規(guī)劃海圖目錄。2013年，為進(jìn)一步完善航海圖書(shū)，實(shí)現(xiàn)一港一圖的目標(biāo)，再次對(duì)目錄進(jìn)行調(diào)整。綜合兩次調(diào)整目錄情況，對(duì)海南各港口新增及調(diào)整圖幅共12幅，覆蓋海南各港口，更好服務(wù)港航部門(mén)和航海用戶(hù)。

圖1　海南港口航道圖分布（紅色為首版或調(diào)整圖幅）

圖幅規(guī)劃與測(cè)量完成情況統(tǒng)計(jì)：①新增圖幅11幅：2011年1幅，2012年5幅，2014年2幅，2015年3幅。②2011年修改八所港圖幅，并于2014年測(cè)量更新出版。本文討論11幅首版圖測(cè)量過(guò)程中的若干技術(shù)問(wèn)題，并以2015年度完成的《儋州灣》、《神頭港區(qū)》、《烏場(chǎng)港及坡頭港》為例，詳細(xì)分析測(cè)量過(guò)程中有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，提出問(wèn)題的解決辦法。

3.水深測(cè)量

3.1測(cè)區(qū)踏勘

由于該批次圖幅均為新開(kāi)系列首版圖，因此測(cè)前需要對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行實(shí)地詳細(xì)踏勘及調(diào)查，檢查和校核已知成果資料的可利用性和檢驗(yàn)圖上技術(shù)設(shè)計(jì)在實(shí)施時(shí)的可能性。為全面掌握測(cè)區(qū)水文地質(zhì)、通航環(huán)境等情況，中心組織力量走訪(fǎng)國(guó)家海洋局、海南各地港務(wù)局、海事局等管理部門(mén)，并深入港航企業(yè)、碼頭調(diào)查研究，收集測(cè)區(qū)控制點(diǎn)、驗(yàn)潮站、障礙物、錨地、碼頭、潮流及地形岸線(xiàn)變化等情況，對(duì)所收集資料的可靠性及精度進(jìn)行全面分析，為后期測(cè)量的順利開(kāi)展做了充分的資料準(zhǔn)備，同時(shí)也為測(cè)繪成果服務(wù)打下了良好的基礎(chǔ)。

3.2水位控制

水位站布設(shè)密度應(yīng)能控制全部測(cè)區(qū)的水位變化。相鄰水位站之間的距離應(yīng)滿(mǎn)足最大潮高差不大于1 m、最大潮時(shí)差不大于2 h、潮汐性質(zhì)基本相同。首版測(cè)量圖首版圖測(cè)量無(wú)可避免會(huì)碰到驗(yàn)潮站不足、因年代久遠(yuǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)破壞或無(wú)法找到的問(wèn)題，因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，在相鄰兩水位站潮汐曲線(xiàn)相似性較強(qiáng)（即潮型數(shù)、日不等、漲落潮歷時(shí)等基本相同）的測(cè)區(qū)，可采用曲線(xiàn)比較傳遞法用于水位推算或缺測(cè)數(shù)據(jù)插補(bǔ)。臨時(shí)水位站的深度基準(zhǔn)面，可根據(jù)鄰近潮汐性質(zhì)相同的兩個(gè)長(zhǎng)期水位站或短期水位站的深度基準(zhǔn)面以?xún)?nèi)插法求取，當(dāng)兩站潮差差值大于0.1m，且兩水位站潮汐性質(zhì)基本相同時(shí)，可采用“潮差比法”傳算臨時(shí)站的深度基準(zhǔn)面，在《烏場(chǎng)港及坡頭港》中，使用烏場(chǎng)港臨時(shí)驗(yàn)潮站和坡頭港臨時(shí)驗(yàn)潮站進(jìn)行聯(lián)合水位控制，坡頭港水位由烏場(chǎng)港三天同步觀(guān)測(cè)得出。

3.3水深測(cè)量與航行障礙物探測(cè)

3.3.1水深測(cè)量

采用單波束與多波束系統(tǒng)結(jié)合測(cè)量，測(cè)區(qū)內(nèi)錨地與煤碼頭港池采用多波束掃測(cè)，其它區(qū)域采用單波束測(cè)量。水深測(cè)量采用多波束掃海時(shí)，測(cè)深線(xiàn)按平行航道或碼頭方向布設(shè)，按照全覆蓋的原則，最大間隔不超過(guò)水深的2.5倍。內(nèi)業(yè)處理中按圖上4mm取樣，檢查線(xiàn)按圖上4mm取樣。布線(xiàn)原則：按照全覆蓋原則和多波束系統(tǒng)性能，測(cè)量測(cè)深線(xiàn)布設(shè)根據(jù)測(cè)區(qū)水深減去探頭吃水的2-2.5倍計(jì)算測(cè)線(xiàn)間距，布設(shè)測(cè)深線(xiàn)，所有的多波束測(cè)線(xiàn)兩端都延長(zhǎng)100米，以讓電羅經(jīng)充分穩(wěn)定下來(lái)。相鄰測(cè)線(xiàn)保證100%的重疊率，保證掃測(cè)水域全覆蓋及對(duì)海底地貌的高分辨率采樣。

平面定位采用TRIMBLE DGPS實(shí)時(shí)差分定位，水深值采用Hydrotrac回聲測(cè)深儀采集數(shù)據(jù)與多波束進(jìn)行比對(duì)。測(cè)船導(dǎo)航、單波束數(shù)據(jù)采集、改正、內(nèi)業(yè)處理均使用HYPACK測(cè)量軟件，多波束數(shù)據(jù)采集采用QINSy 8.0系統(tǒng)，內(nèi)業(yè)處理采用Caris hips and sips 8.1進(jìn)行，最終成圖采用CASS 9.1版本軟件進(jìn)行編繪。水深數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)以下多項(xiàng)改正：a.時(shí)延改正；b.聲速改正；c.三維涌浪改正；d.動(dòng)態(tài)吃水改正；e.潮汐改正。多種科學(xué)措施綜合運(yùn)用，更好地提高了水深數(shù)據(jù)的精度，保證了航道、港池的通航尺度掌握，為海上交通安全打下基礎(chǔ)。

3.3.2航行障礙物探測(cè)

整合利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、多波束掃測(cè)系統(tǒng)和側(cè)掃聲吶系統(tǒng)，使用星站差分GPS進(jìn)行定位。側(cè)掃聲吶系統(tǒng)對(duì)海底地形和水下物體進(jìn)行探測(cè)，多波束測(cè)深系統(tǒng)對(duì)重要通航水域進(jìn)行全覆蓋掃測(cè)，評(píng)估障礙物對(duì)船舶安全航行的影響，探測(cè)要素完整、全面。測(cè)量設(shè)備包括Trimble SPS351 DGPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、SEABAT8101多波束測(cè)深系統(tǒng)及Klein HydroScan旁側(cè)聲納系統(tǒng)。使用設(shè)備均為目前國(guó)際一流的海洋測(cè)繪儀器，也是當(dāng)前最有效的掃測(cè)海底障礙物的手段。

多種掃測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行有效的結(jié)合，極大地提高了定位的精確度，掃測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。通過(guò)實(shí)時(shí)接收聲吶數(shù)據(jù)，顯示軟件上生成海底側(cè)掃聲吶圖像。通過(guò)對(duì)圖像的人工判讀，依據(jù)水深圖和相關(guān)資料，剔除無(wú)關(guān)地物，最終確定側(cè)掃系統(tǒng)獲得的障礙物。保證了通航水域全覆蓋掃測(cè)，避免了傳統(tǒng)單波束點(diǎn)線(xiàn)測(cè)量的漏空缺陷。

3.4流速流向測(cè)量

驗(yàn)流要求及方法。驗(yàn)流（潮流）時(shí)間：半日潮港海區(qū)選擇在家農(nóng)歷初一、初二、初三或十六、十七、十八。日潮港區(qū)可以從潮汐表中選取最大潮日期進(jìn)行。必須測(cè)出最大漲、落潮流的流速、流向及時(shí)間，說(shuō)明轉(zhuǎn)流時(shí)間與高低潮潮時(shí)的關(guān)系。

4.地形岸線(xiàn)數(shù)據(jù)與處理

陸部的基本資料包括最新出版的地形圖、矢量數(shù)據(jù)、外業(yè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星或遙感影像數(shù)據(jù)等。

衛(wèi)星或遙感影像數(shù)據(jù)：衛(wèi)星遙感覆蓋面廣，不存在以往因自然或社會(huì)因素所造成的制圖資料空白；而且根據(jù)用戶(hù)需求訂購(gòu)某區(qū)域最新影像，可縮短成圖周期，降低制圖成本；通過(guò)對(duì)同時(shí)相段、不同波段、不同精度的影像進(jìn)行融合，還能直觀(guān)地反映地理環(huán)境，增加了可讀性。要做好影像控制點(diǎn)的選取工作，盡量選取那些易讀易判易測(cè)的圖控點(diǎn)，均勻分布在影像四周及中間。對(duì)于那些非同一時(shí)段拍攝的影像數(shù)據(jù)要分區(qū)進(jìn)行配準(zhǔn)和糾正。

實(shí)測(cè)地形岸線(xiàn)數(shù)據(jù)，采用全站儀、GPS、RTK-GPS接收海南CORS 差分信號(hào)等測(cè)量方法，自動(dòng)化程度高，精度好，一般用于對(duì)新建的碼頭和變化的岸線(xiàn)進(jìn)行修測(cè)。測(cè)量前在已知控制點(diǎn)對(duì)儀器進(jìn)行點(diǎn)校核，每次出測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行比對(duì)，保證測(cè)量精度。

收集矢量數(shù)據(jù)：與自有系統(tǒng)格式不一致，需經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換，但要注意在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，數(shù)據(jù)屬性的丟失及變形，如曲線(xiàn)變折線(xiàn)、節(jié)點(diǎn)增多、字符亂碼等情況。

5.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)中國(guó)海事測(cè)繪“十二五”規(guī)劃中的“對(duì)沿海港口全覆蓋測(cè)量，開(kāi)展公用干線(xiàn)航路測(cè)繪” 重要目標(biāo)，及時(shí)了解及掌握各港口航道、航路的現(xiàn)狀與發(fā)展，合理規(guī)劃調(diào)整《中國(guó)沿海港口航道規(guī)圖總目錄》，發(fā)行滿(mǎn)足用戶(hù)需求的航海圖書(shū)資料具有十分重要意義。海南首版港口航道圖發(fā)行后為船舶的航行安全提供了現(xiàn)勢(shì)可靠的航行資料，為航運(yùn)管理、海事管理、港口規(guī)劃建設(shè)和海洋研究提供完善的基礎(chǔ)技術(shù)資料，擴(kuò)大了海事測(cè)繪影響力，社會(huì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

［1］海道測(cè)量規(guī)范GB 12327-1998國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局， 1998.

［2］沿海港口航道測(cè)量技術(shù)要求 JT/T954-2014 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，2015.