蚌埠水文站水下地形测量项目--中海达水文水利地形测量应用

蚌埠水文站作为百年老站，是安徽省重点河段河道地形测量工作的两个重要试点站之一。中海达应邀协助该站开展水下地形测量工作，作业范围为蚌埠水文站趸船为界的上下游约两公里的河段。

蚌埠水文站

通过单波束测深仪进行水下地形测量，所获取的数据成果无法满足水文站的管理要求：

一是精度不足。由于缺少声速仪、姿态仪等各种高精度传感器，单波束测深仪在风浪摇摆下测量误差大，缺少准确的声速数据改正，无法获取高精度的水下地形数据；

二是分辨率不高。单波束测深仪采用的是“由点到线”的测量方式，每次测量只能测到一个水深点，难以全覆盖水下地形，且无法反映水下地形的细节信息。与单波束测深仪相比，多波束测深仪具有测量范围大、速度快、精度高等优点，能够快速对水下地形进行全覆盖测量。

项目使用中海达iBeam 8140浅水多波束测深系统（下称iBeam 8140）搭配iPos MS11高精度惯性组合导航系统、声速剖面仪等传感器开展水下地形测量工作。

▲iBeam 8140浅水多波束测深系统

作为一款高度集成的多波束测深系统，iBeam 8140拥有≤0.75°× 0.75°的波束角，在传感器的辅助下，可以使其水深值更接近水底真值，确保获取高精度水下地形数据；具有最高512个波束数，分辨率高，可确保扫测区域无盲点；拥有60Hz最大ping率，可保证在较高航速下的数据密度，提高了作业效率。

1.外业数据采集

①测线布设

为了覆盖全测区，此次iBeam 8140主测线按平行方向布设，扫测线间距按实际水深数据面区域覆盖50％布设，其他区域按20％进行布设。同时，检查线按垂直于主测线方向布设，且区域不少于扫测线总长度的5％，以检验扫测水深的精度。

②声速测量

声速测量在有代表性的水域测量声速剖面，单个声速剖面的控制范围不大于5km，声速测量完成后，声速仪与电脑连接，将数据拷贝到电脑后下载实测声速剖面图。

③潮位观测

测区属感潮河段，本次水深测量采用RTK验潮方法进行。过程中，作业人员随时检查GNSS在测量过程中出现的异常情况，以确保水深测量精度。

④仪器安装与校正

作业人员将换能器安装在距测量船船首1/3-1/2处，IMU安装在换能器左侧。仪器安装完成后，由于换能器和姿态传感器在安装时有角度偏差，两个没有处在同一水平，存在一定夹角。为此作业人员在一处高低起伏较明显的区域，采集多波束数据，使用多波束采集后处理软件进行横摇/纵摇/艏摇校准，使惯导对换能器保持正确的姿态补偿。

 ▲设备安装                                                                            ▲校准线剖面

2.数据后处理及成图

作业人员使用HiMAX多波束采集后处理软件，按地形绘制、水深数据检查、图面编辑及图形绘制的流程进行数据后处理，最后绘制成图。

通过iBeam 8140获取的高精度、高分辨率水下地形三维成果图，蚌埠水文站摸清了上下游约两公里重点河段家底，不仅掌握了该河段的整体地形特征，还对沉船等河底细节情况一清二楚。

▲三维模型展示

▲沉船点云图像

同时，从校准区域叠置分析报告可知，iBeam 8140各条带重叠率高，校准区域不确定度高达99.58%置信水平，满足IHO特级精度和《水运工程测量规范》要求。

▲条带重叠图

▲叠置分析报告

在iPos MS11高精度惯性组合导航系统、声速剖面仪等传感器的辅助下，iBeam 8140出色地完成了蚌埠水文站上下游约两公里河段的水下地形测量工作。基于水下地形测量成果，蚌埠水文站对测段的水下地形做到心中有数，治理有据，为洪水特性研究、洪水演进分析和洪水精准预报的开展提供了可靠的底层数据支撑和决策依据，有助于提高洪水灾害预报、预警、预演、预案“四预”能力，实现了风险从被动应对向主动防控转变。

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水下地形测量项目案例来源：中海达https://www.zhdgps.com/

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