蚌埠水文站(zhan)作(zuo)(zuo)為(wei)百年老站(zhan)，是安(an)徽省(sheng)重點河段河道地形測(ce)量工作(zuo)(zuo)的兩(liang)個重要試點站(zhan)之一(yi)。中海達(da)應邀協助該站(zhan)開展水下地形測(ce)量工作(zuo)(zuo)，作(zuo)(zuo)業范圍為(wei)蚌埠水文站(zhan)躉船為(wei)界的上下游(you)約兩(liang)公里的河段。

蚌(bang)埠水(shui)文站

通過單波(bo)束測深儀進行水(shui)下(xia)地形測量，所獲(huo)取(qu)的(de)數據(ju)成果無法(fa)滿足(zu)水(shui)文站(zhan)的(de)管理要求：

一(yi)是精度不(bu)足(zu)。由(you)于缺少(shao)聲(sheng)速儀、姿(zi)態儀等各種高(gao)精度傳感(gan)器，單波束測深儀在風浪搖擺下測量誤差大，缺少(shao)準確的聲(sheng)速數據改(gai)正(zheng)，無法獲取高(gao)精度的水(shui)下地(di)形數據；

二是分(fen)辨率不高。單(dan)波束測(ce)(ce)(ce)(ce)深(shen)儀采(cai)用的是“由(you)點到線”的測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)方式，每次(ci)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)只(zhi)能測(ce)(ce)(ce)(ce)到一個水(shui)深(shen)點，難(nan)以(yi)全覆(fu)(fu)蓋水(shui)下地(di)形，且無法(fa)反映水(shui)下地(di)形的細節信(xin)息。與(yu)單(dan)波束測(ce)(ce)(ce)(ce)深(shen)儀相(xiang)比，多波束測(ce)(ce)(ce)(ce)深(shen)儀具有測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)范圍大、速(su)度快、精度高等優(you)點，能夠快速(su)對(dui)水(shui)下地(di)形進行全覆(fu)(fu)蓋測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。

項目使用中海(hai)達iBeam 8140淺水多(duo)波束測深系統（下稱iBeam 8140）搭配iPos MS11高精度慣性組(zu)合導航系統、聲速剖面儀(yi)等傳感器開展水下地形測量工作。

▲iBeam 8140淺(qian)水多波束(shu)測深(shen)系統

作(zuo)(zuo)為一(yi)款高(gao)(gao)度集成的(de)多波束(shu)測深系統，iBeam 8140擁有≤0.75°× 0.75°的(de)波束(shu)角(jiao)，在(zai)傳(chuan)感器的(de)輔助下(xia)(xia)，可以使(shi)其(qi)水深值更接近水底真值，確保獲取高(gao)(gao)精度水下(xia)(xia)地形(xing)數據(ju)；具有最高(gao)(gao)512個波束(shu)數，分辨率高(gao)(gao)，可確保掃(sao)測區域無盲點；擁有60Hz最大ping率，可保證在(zai)較高(gao)(gao)航速下(xia)(xia)的(de)數據(ju)密度，提高(gao)(gao)了(le)作(zuo)(zuo)業(ye)效率。

1.外業(ye)數據采集

①測線布(bu)設

為了覆蓋全測(ce)(ce)(ce)區(qu)(qu)，此次iBeam 8140主測(ce)(ce)(ce)線(xian)按(an)平行(xing)方(fang)向(xiang)(xiang)布設，掃(sao)測(ce)(ce)(ce)線(xian)間距(ju)按(an)實際水(shui)深數(shu)據面區(qu)(qu)域(yu)覆蓋50％布設，其(qi)他區(qu)(qu)域(yu)按(an)20％進(jin)行(xing)布設。同時，檢查線(xian)按(an)垂直于主測(ce)(ce)(ce)線(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)布設，且區(qu)(qu)域(yu)不少(shao)于掃(sao)測(ce)(ce)(ce)線(xian)總長度的(de)(de)5％，以檢驗(yan)掃(sao)測(ce)(ce)(ce)水(shui)深的(de)(de)精度。

②聲速測量

聲(sheng)速測(ce)(ce)量在有代表(biao)性的水(shui)域測(ce)(ce)量聲(sheng)速剖(pou)面(mian)，單個聲(sheng)速剖(pou)面(mian)的控制范圍不大于5km，聲(sheng)速測(ce)(ce)量完成后，聲(sheng)速儀與電腦(nao)連接，將(jiang)數據拷貝到電腦(nao)后下載實測(ce)(ce)聲(sheng)速剖(pou)面(mian)圖(tu)。

③潮位觀測

測(ce)區(qu)屬感潮河(he)段，本次水深測(ce)量采用RTK驗潮方法進(jin)行。過程中(zhong)，作業人員隨(sui)時檢查GNSS在測(ce)量過程中(zhong)出現(xian)的異常情況(kuang)，以(yi)確保水深測(ce)量精度。

④儀器安裝與校正

作業人(ren)員將換(huan)(huan)能(neng)器(qi)安裝(zhuang)在距測量船(chuan)船(chuan)首(shou)1/3-1/2處(chu)，IMU安裝(zhuang)在換(huan)(huan)能(neng)器(qi)左(zuo)側(ce)。儀器(qi)安裝(zhuang)完成后，由于換(huan)(huan)能(neng)器(qi)和姿(zi)態傳感器(qi)在安裝(zhuang)時(shi)有角(jiao)度偏差，兩個(ge)沒(mei)有處(chu)在同一水平，存在一定夾角(jiao)。為(wei)此作業人(ren)員在一處(chu)高(gao)低起伏較明顯的區域(yu)，采(cai)集多(duo)波束數據，使用多(duo)波束采(cai)集后處(chu)理軟(ruan)件進行橫搖/縱搖/艏搖校(xiao)準，使慣導對換(huan)(huan)能(neng)器(qi)保持正確的姿(zi)態補(bu)償(chang)。

 ▲設備安(an)裝                                                                            ▲校準(zhun)線剖面

2.數據后處理及成圖

作業人員使用HiMAX多波束(shu)采集后處(chu)理軟件，按地(di)形繪制(zhi)、水深數據檢(jian)查、圖面(mian)編輯(ji)及(ji)圖形繪制(zhi)的流程(cheng)進行數據后處(chu)理，最(zui)后繪制(zhi)成圖。

通過(guo)iBeam 8140獲(huo)取(qu)的高精度、高分辨率水下(xia)地形(xing)三維(wei)成果圖，蚌埠(bu)水文(wen)站摸清了(le)上下(xia)游約兩公(gong)里重點河(he)段家底，不僅掌握(wo)了(le)該河(he)段的整體地形(xing)特征，還(huan)對沉船(chuan)等(deng)河(he)底細節情(qing)況一清二楚。

▲三維模(mo)型展示

▲沉船(chuan)點云(yun)圖像

同時，從校準區(qu)域(yu)疊置分析報告(gao)可知，iBeam 8140各條帶重疊率高，校準區(qu)域(yu)不確定度高達99.58%置信水平，滿足IHO特級精(jing)度和《水運(yun)工程測量規范》要求。

▲條帶重(zhong)疊圖

▲疊置分(fen)析報告

在iPos MS11高精度慣性組合(he)導(dao)航(hang)系統、聲(sheng)速剖面(mian)儀等(deng)傳感器的(de)(de)輔助下(xia)，iBeam 8140出色地(di)完成了(le)蚌(bang)埠水(shui)文站(zhan)(zhan)上下(xia)游約兩公里河段的(de)(de)水(shui)下(xia)地(di)形(xing)(xing)測(ce)量工作。基(ji)于(yu)水(shui)下(xia)地(di)形(xing)(xing)測(ce)量成果，蚌(bang)埠水(shui)文站(zhan)(zhan)對測(ce)段的(de)(de)水(shui)下(xia)地(di)形(xing)(xing)做(zuo)到心(xin)中有(you)數，治理有(you)據(ju)，為洪(hong)水(shui)特性研究、洪(hong)水(shui)演進分析和洪(hong)水(shui)精準預(yu)(yu)報(bao)的(de)(de)開展提供了(le)可靠(kao)的(de)(de)底層數據(ju)支(zhi)撐(cheng)和決策(ce)依(yi)據(ju)，有(you)助于(yu)提高洪(hong)水(shui)災害預(yu)(yu)報(bao)、預(yu)(yu)警、預(yu)(yu)演、預(yu)(yu)案“四預(yu)(yu)”能力，實現了(le)風險從被動應對向主動防控(kong)轉(zhuan)變。

水下(xia)地形測(ce)(ce)(ce)量_中海達測(ce)(ce)(ce)深儀(yi)_多波束(shu)測(ce)(ce)(ce)深儀(yi)_單(dan)波束(shu)測(ce)(ce)(ce)深儀(yi)_水下(xia)地形測(ce)(ce)(ce)繪

水下地(di)形測量項目案(an)例來源：中海達//taolele.net/