水下測量應(yīng)用高新技術(shù)的分析

■易力

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

水下測量應(yīng)用高新技術(shù)的分析

■易力

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

本文主要就水下測量應(yīng)用高新技術(shù)問題進(jìn)行分析，在具體的分析中主要以多波束系統(tǒng)新技術(shù)為例展開說明，首先從水下測量過程中的多波束新技術(shù)概況入手展開分析，其次就多波束系統(tǒng)新技術(shù)與單波束系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢展開分析，最后對多波束系統(tǒng)新技術(shù)在水下測量中的應(yīng)用展開具體分析。

水下測量 高新技術(shù) 應(yīng)用分析

在水利水電大型工程施工過程中一個重要的內(nèi)容就是水下測量工作，水下測量不同于陸地的測量，在實際的測量過程中由于受到水的影響，采用傳統(tǒng)的測量方法存在著較大的誤差，同時在測量過程中難度較大，隨著測量技術(shù)的快速發(fā)展，一些先進(jìn)的測量技術(shù)逐漸的應(yīng)用在水下測量中，并取得了較好的效果，本文主要以多波束系統(tǒng)新技術(shù)為例對水下測量應(yīng)用高新技術(shù)進(jìn)行分析如下：

1　水下測量過程中的多波束系統(tǒng)新技術(shù)

多波束系統(tǒng)新技術(shù)是上世界60年代逐漸發(fā)展起來的，該技術(shù)是一種用于水底地形地貌測繪的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備。該技術(shù)由于工作效率高、測量精度高等優(yōu)點逐漸的得到了廣泛應(yīng)用。多波束系統(tǒng)主要由多波束聲學(xué)系統(tǒng)、多波束采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及外圍輔助傳感器系統(tǒng)組成，其中聲學(xué)系統(tǒng)主要指的是換能器，其功能為發(fā)射和接收波束，采集系統(tǒng)主要功能是完成波束的形成，同時將接收到的聲波信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，外圍輔助設(shè)備主要包括姿態(tài)傳感器、定位傳感器、電羅經(jīng)、聲速剖面儀等。Seabat8125多波束測量系統(tǒng)在長江水下工程中得到了重要的應(yīng)用，該技術(shù)在水下地形監(jiān)測、港口以及碼頭掃床測量、隱蔽工程河床掃測等測量中得到了重要應(yīng)用。

Seabat8125多波束測量系統(tǒng)的基本測量原理為借助水下聲納單元發(fā)射和接收脈沖聲波，聲波可以被水底的河床以及其他物體反射，其中就有一部分被探頭接收，最后通過聲波在水中傳播的時間以及聲速乘積求出水深。在水下地形測量過程中可以進(jìn)行全覆蓋，其工作原理示意圖如圖1所示[1]。

圖1　多波束系統(tǒng)水下測量工作原理示意圖

2　多波束系統(tǒng)新技術(shù)相對單波束技術(shù)的優(yōu)勢分析

多波束系統(tǒng)概念的提出是相對于單波束技術(shù)提出的，兩者在實際的測量過程中存在著一定的差異，單波束在測量過程中是單一的線狀測量，而多波束在測量過程中由于多束光波同時射出，這樣形成的是一個測量面，范圍更大，測量過程中分辨率可以達(dá)到6mm條帶覆蓋寬度120°波束角0.5°，每秒最大發(fā)射次數(shù)可達(dá)到40次，更新速度更快，可更加準(zhǔn)確的反映出實際的水下情況。在實際的應(yīng)用過程中相對于單波束有著明顯的優(yōu)勢，多波束系統(tǒng)在尋找水中固定物體、管線測量、港灣測量、護(hù)岸拋石、鞏固洪壩等方面相對于單波束技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。

3　高新技術(shù)在水下測量中的應(yīng)用分析

3.1多波束系統(tǒng)新技術(shù)在水下測量中的應(yīng)用

多波束系統(tǒng)新技術(shù)在水下測量具體應(yīng)用過程中主要包括測前試驗、測前準(zhǔn)備以及數(shù)據(jù)采集等，其中測前試驗主要是對多波束系統(tǒng)以及相關(guān)的外圍設(shè)備進(jìn)行檢查、測試，必要時候還需要進(jìn)行校核。準(zhǔn)備工作主要包括Reson Seabet 8125聲納系統(tǒng)，其工作頻率為455KHz，聲波發(fā)射速度為每秒0—40次，測身分辨率為6mm條帶覆蓋寬度120°，沿航線波束角為1.0°，寬深比為3.5倍，標(biāo)準(zhǔn)寬深比為60m。同時還需要的是Octans光纖羅經(jīng)和運動傳感器技術(shù)指標(biāo)。保證各項指標(biāo)滿足實際的生產(chǎn)要求，在具體的測量過程中主要是將多波束主機(jī)以及采集計算機(jī)等啟動，將在測量過程中用到的聲納數(shù)據(jù)、聲速剖面文件等相關(guān)的指標(biāo)數(shù)據(jù)裝入，然后根據(jù)水下測量工作的不同采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)傳送給Caris軟件進(jìn)行處理，最終將會得到相應(yīng)的水下測量示意圖，在測量過程中多波束系統(tǒng)可以收集到更多的水下相關(guān)信息，同時在后期的數(shù)據(jù)處理過程中效率更高，這樣不僅提高了工作效率，同時還提高了測量的全面性，整個后期數(shù)據(jù)處理階段人工勞動量較小，主要是由儀器完成相關(guān)計算[2]。

3.2水下地形沖淤情況分色對比系統(tǒng)軟件在水下測量中的應(yīng)用分析

水下地形沖淤情況分色對比系統(tǒng)等軟件主要利用的是Surfer地圖系統(tǒng)，然后該系統(tǒng)軟件可以收集到一定的原始數(shù)據(jù)，對于需要進(jìn)行對比的一些數(shù)據(jù)可以直接與收集的數(shù)據(jù)在同一個坐標(biāo)系中表現(xiàn)出來，然后通過對比可以對水下的實際情況進(jìn)行分析。對比之后的高程變化可以在較短的時間內(nèi)呈現(xiàn)出來，而且在表現(xiàn)過程中對于不同的高程變化會用不同的顏色表示出來，這樣從不同顏色的變化中就可以看出水下沖淤的大致情況[3]。

3.3GPS RTK技術(shù)在水下測量中的應(yīng)用

GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用在水下測量中具有重要的應(yīng)用，具體應(yīng)用過程中只需要將RTK、測探儀以及計算機(jī)連接起來，然后在導(dǎo)航軟件的輔助下對相關(guān)測量點實施定位，在完成定位之后，RTK以及測深儀的配合測量將相關(guān)信號傳入計算機(jī)，通過計算機(jī)繪制出水下地形測量圖，進(jìn)而完成水下地形測量工作。

4　結(jié)束語

水下測量工作對于實際的水利水電工程具有重要意義，早期采用的測量方法因為工作量大，工作效率低下在應(yīng)用過程中存在著較大難度，現(xiàn)代高新技術(shù)在應(yīng)用過程中具有眾多的優(yōu)勢，在水下測量過程中有重要的應(yīng)用價值，但是在實際應(yīng)用過程中還需要注意不同新技術(shù)存在的缺點，從而更好地將其應(yīng)用于水下測量。

[1]呂莉.高新技術(shù)在水下測量中的綜合應(yīng)用分析 [J].科技信息,2013(13).

[2]張孝盛,蔡艷軍,王凱,張長文.多波束測深系統(tǒng)在水下障礙物掃測中的應(yīng)用 [J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2014(05).

[3]邊剛,王琪,肖付民等.當(dāng)前國際海道測量技術(shù)進(jìn)展 [J].海洋測繪,2012(04).

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～275～1