ARCGIS基本操作及在土地調(diào)查中的應(yīng)用PPT教學(xué)課件

1、主要內(nèi)容 1、概念 2、海洋測量的特點(diǎn) 3、任務(wù) 4、測繪基準(zhǔn) 5、測繪方法 6、控制測量 7、深度基準(zhǔn)面 8、測深原理第1頁/共67頁 9、水底信號(hào)識(shí)別技術(shù) 10、測線布設(shè) 11、海洋測量作業(yè)過程簡述 12、作業(yè)規(guī)范 13、河道測量特點(diǎn) 14、中海達(dá)測深儀操作介紹 附件：RTK三維水深測量作業(yè)要求 案例第2頁/共67頁1、概 念 （1）、海洋測繪學(xué)：研究海洋定位、海洋大地水準(zhǔn)面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、磁力、海洋環(huán)境及海圖編制的理論和技術(shù)的學(xué)科。 （2）、海洋測繪：以海洋水體和海底為對(duì)象所進(jìn)行的測量和海圖編制工作。主要包括：海洋大地測量、海底和海面地形測量、海道測量、海洋工程測量

2、、海洋專題測量和海圖編繪等。海洋測繪屬于測繪學(xué)科中的二級(jí)學(xué)科。第3頁/共67頁 （3）、海洋大地測量：利用人造衛(wèi)星和其他導(dǎo)航定位系統(tǒng)對(duì)海洋進(jìn)行的大地測量，主要包括在海洋范圍內(nèi)建立大地控制網(wǎng)、進(jìn)行重力測量、海面和水下定位以及測定海洋平均海面等。 （4）、海洋大地測量學(xué)：研究和確定海面地形、海底地形和海洋重力場及其變化的大地測量學(xué)分支。 （5）、海面地形：平均海水面對(duì)于大地水準(zhǔn)面的起伏。 （6）、大地水準(zhǔn)面：與平均海水面（無潮夕、海流和大氣壓變化引起的擾動(dòng)）最密合第4頁/共67頁 的重力等位面。 （7）海洋大地網(wǎng)：由一系列布設(shè)在海洋領(lǐng)域的測量控制點(diǎn)所構(gòu)成的大地網(wǎng)。 （8）、海洋水準(zhǔn)測量：通過測定海

3、水密度、海面大氣壓、海水流速等海水物理特性，確定海面地形的測量技術(shù)和方法。 （9）、海底控制點(diǎn)：布設(shè)在海底的控制點(diǎn)。 （10）、海上定位：確定海上船體位置的測量技術(shù)和方法。 （11）、海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)：由美國海軍研制和建立的利用多普勒頻移測量技術(shù)導(dǎo)航和定位的衛(wèi)星系統(tǒng)。第5頁/共67頁2、海洋測量的特點(diǎn) （1）、測量工作的實(shí)時(shí)性 海洋測量的工作環(huán)境是在起伏不平的海面上，大多為動(dòng)態(tài)測量。無法重復(fù)觀測，精密測量施測難度較大，無法達(dá)到陸地測量的精度水平。 （2）、海底地形地貌的 不可視性 測量人員不能通過肉眼觀測到海底，海底探測一般采用超聲波等儀器進(jìn)行探測，無法達(dá)到陸地測量的完整性。第6頁/共67頁

4、（3）、測量基準(zhǔn)的變化性 海洋測量采用的深度基準(zhǔn)面具有區(qū)域性（因?yàn)榇嬖诤Ｃ娴匦危?，無法像陸地測量那樣在全國范圍內(nèi)實(shí)行統(tǒng)一。 （4）、測量內(nèi)容的綜合性 海洋測量工作需要同時(shí)完成多種觀測項(xiàng)目，需要多種儀器設(shè)備配合施測，與陸地測量相比，具有綜合性的特點(diǎn)。第7頁/共67頁3、任務(wù) 根據(jù)海洋測繪的目的，可將海洋測繪任務(wù)劃分為兩類： （1）科學(xué)性任務(wù) 其目的包括為研究地球形狀提供更多的數(shù)據(jù)資料，為研究海底地質(zhì)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)提供必要的資料，為海洋環(huán)境研究工作提供測繪保證。 （2）實(shí)用性任務(wù) 按國家測繪法規(guī)定，由軍事測繪主管部門負(fù)責(zé)管理海洋基礎(chǔ)測繪工作。第8頁/共67頁 實(shí)用性任務(wù)包括： 海洋自然資源的勘探和離岸

5、工程、航運(yùn)、救援與航道、近岸工程、漁業(yè)捕撈、海底電纜鋪設(shè)、輸水管道架設(shè)以及其他海底工程中的測繪任務(wù)。 普通測繪單位所進(jìn)行的一般都是近海工程項(xiàng)目中的測繪工作。如大連九成測繪信息有限公司近年來承擔(dān)了長興島經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、普灣新區(qū)等處的近海掃海工程及1:500海底地形圖測繪工作。控制測量方面2010年承擔(dān)了大、小長山島跨海大橋項(xiàng)目的施工控制網(wǎng)測量工作,大橋已于2014年建成通車。 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 020新建港口碼頭的改擴(kuò)建147，、第9頁/共67頁4、測繪基

6、準(zhǔn) 海洋測繪基準(zhǔn)是指測量數(shù)據(jù)所依據(jù)的基本框架，起算數(shù)據(jù)、起算面的時(shí)空位置及相關(guān)參數(shù)。包括大地測量基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、深度基準(zhǔn)和重力基準(zhǔn)等。 1、平面基準(zhǔn) （1）海道測量 平面基準(zhǔn)采用2000國家大地坐標(biāo)系，投影采用高斯-克呂格投影和墨卡托投影（測圖比例尺1:5萬時(shí)）兩種。 （2）近岸工程第10頁/共67頁 平面基準(zhǔn)一般采用1980西安坐標(biāo)系或當(dāng)?shù)氐牡胤阶鴺?biāo)系。 （3）海洋控制測量 采用2000國家大地坐標(biāo)系。 定義：大地基準(zhǔn)-用于大地坐標(biāo)計(jì)算的起算數(shù)據(jù)，包括參考橢球的大小、形狀及其定位、定向參數(shù)。 應(yīng)說明的是：海洋測繪根據(jù)測繪目的的不同，平面控制可采用不同的基準(zhǔn)。 2、垂直基準(zhǔn) 我國的垂直基準(zhǔn)分為

7、陸地高程基準(zhǔn)和海域的深度基準(zhǔn)兩部分。第11頁/共67頁 定義：高程基準(zhǔn)-由特定驗(yàn)潮站平均海面確定的測量高程的起算面以及依據(jù)該面所決定的水準(zhǔn)原點(diǎn)高程。 深度基準(zhǔn)-計(jì)算水體深度的起算面。 也是海圖基準(zhǔn)面， 海圖及各種水深資料的深度起算面。 （1）陸地高程基準(zhǔn) 1985國家高程基準(zhǔn)，起算水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.260 m。 （2）海域深度基準(zhǔn) 采用理論最低潮面，深度基準(zhǔn)面的高度從當(dāng)?shù)睾Ｃ嫫鹚?，一般?yīng)與國家高程基準(zhǔn)聯(lián)測第12頁/共67頁 （實(shí)際很難進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測，只能同GPS擬合高程、三角高程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較）。 對(duì)遠(yuǎn)離大陸的島礁，其高程基準(zhǔn)可采用當(dāng)?shù)仄骄Ｃ妗?例如，在上述的大小長山島跨海大橋建設(shè)項(xiàng)目中，

8、高程基準(zhǔn)就采用了當(dāng)?shù)仳?yàn)潮站的平均海面數(shù)據(jù)，依此起算，進(jìn)行了二等水準(zhǔn)測量?？绾８叱虃鬟f采用徠卡TCA 2003全站儀進(jìn)行了三角高程測量。 以下為海測的兩大任務(wù)：定位和測深第13頁/共67頁5、測繪方法 1、定位 海洋定位主要有天文定位、光學(xué)定位、無線電定位、衛(wèi)星定位和水聲定位等手段。 （1）天文定位：借助于天文觀測，確定船只的航向及經(jīng)緯度，目前已很少應(yīng)用。 （2）光學(xué)定位：借助于光學(xué)儀器，如經(jīng)緯儀、六分儀、全站儀等實(shí)施海上定位，主要有前方交會(huì)、后方交會(huì)、側(cè)方交會(huì)和極坐標(biāo)法。 （3）無線電定位：通過在岸上控制點(diǎn)安置無線電收發(fā)機(jī)（電臺(tái)），在船上設(shè)置無線電收發(fā)第14頁/共67頁 、測距、控制、顯示，測

9、量出無線電波的相位差，求出船臺(tái)至岸臺(tái)的距離差，從而計(jì)算船位。 （4）衛(wèi)星定位：衛(wèi)星定位屬于空基無線電定位方式，為目前海上定位的主要手段。包括GPS、 GLONASS、 Galileo和北斗系統(tǒng)。 （5）聲學(xué)定位（水聲定位）：采用水下聲學(xué)技術(shù)利用水下聲標(biāo)作為海底控制點(diǎn)。通過精確聯(lián)測其坐標(biāo)，可直接為船舶、潛艇和各種海洋工程提供導(dǎo)航定位服務(wù)，對(duì)水下工程具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 下面詳述水下聲學(xué)定位的原理和方法。第15頁/共67頁 水下定位主要采用聲學(xué)定位手段。光線在海水中傳播的距離不遠(yuǎn)，通常只有幾米到幾十米。而聲波在水中的表現(xiàn)要比光波優(yōu)秀得多，通過頻率的變換，無論是幾米、幾十米的淺海、還是幾千上萬米的深

10、海，聲波都可以穿透，因此海洋中以聲信號(hào)為主。聲速同水的狀況（溫度、鹽度和壓力）有關(guān)，在海水中為1500m/s左右。在傳播過程中，聲波速在介質(zhì)常數(shù)不相同的兩個(gè)水層界面處將產(chǎn)生反射、折射和某種程度的反向散射，并導(dǎo)致聲線彎曲和傳播速度發(fā)生改變，折射遵循Snell法則。 通過聲波的傳播路徑推求目標(biāo)的坐標(biāo)（位置），這就是水下目標(biāo)的聲學(xué)定位。用于水下目標(biāo)第16頁/共67頁 定位的聲學(xué)系統(tǒng)稱為水聲定位系統(tǒng)，通常由船臺(tái)設(shè)備和若干水下設(shè)備組成。船臺(tái)設(shè)備包括一套具有發(fā)射、接收和測距功能的控制、顯示設(shè)備和安裝在船底或船后“拖魚”內(nèi)的換能器及水聽器陣。水下設(shè)備主要是聲學(xué)應(yīng)答器陣列，即固定設(shè)置在海底的位置已準(zhǔn)確測定的一

11、組應(yīng)答器陣列。 換能器：是一種水聲轉(zhuǎn)換器，能根據(jù)需要使聲振蕩和電聲振蕩相互轉(zhuǎn)換，為發(fā)射（或接收）信號(hào)服務(wù)，起著水聲天線的作用。最常使用的是磁致伸縮換能器和電致伸縮換能器。 水聽器：本身不發(fā)射信號(hào)，只能接收聲信號(hào)。第17頁/共67頁 通過換能器將接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入到船臺(tái)或岸臺(tái)的接收機(jī)中。 應(yīng)答器：既能接收聲信號(hào)，還能發(fā)射不同于所接收聲信號(hào)頻率的應(yīng)答信號(hào)。它是水聲定位系統(tǒng)的主要水下設(shè)備，也可作為海底控制點(diǎn)的照準(zhǔn)標(biāo)志（即水聲聲標(biāo)）。 水聲定位系統(tǒng)通常有測距和測向兩種定位方式。 測距定位方式 水聲測距定位由船臺(tái)發(fā)射機(jī)通過安置于船底的換能器向水下應(yīng)答器（位置已知）發(fā)射聲脈沖信號(hào)（詢問信號(hào)），

12、應(yīng)答器接收該信號(hào)第18頁/共67頁 后隨即發(fā)回一個(gè)應(yīng)答聲脈沖信號(hào)，船臺(tái)接收機(jī)記錄發(fā)射詢問信號(hào)和接受應(yīng)答信號(hào)的時(shí)間間隔，即可計(jì)算出測船至水下應(yīng)答器之間的距離。 測向定位方式 測向定位船臺(tái)上除安置換能器外，還在船的兩側(cè)各安置一個(gè)水聽器，利用它們接收到的信號(hào)相位差可確定船臺(tái)與水下應(yīng)答器的方向。 水聲定位系統(tǒng)按聲基線的距離或激發(fā)的聲學(xué)單元的距離進(jìn)行分類，可分為3種主要類型：長基線定位系統(tǒng)、短基線定位系統(tǒng)和超短基線定位系統(tǒng)。應(yīng)答器之間的距離構(gòu)成了“基線”。長基線定位系統(tǒng)的基線長度往往長達(dá)數(shù)百米至幾千米，第19頁/共67頁 短基線和超短基線系統(tǒng)的基線距離分別在20 50m之間及10cm以下。 長基線系統(tǒng)（

13、圖A）包含兩部分，一部分是安裝在船只上或水下機(jī)器人上的收發(fā)器，另一部分是一系列已知位置的固定在海底的應(yīng)答器。通過測量收發(fā)器與應(yīng)答器之間的距離，采用測量中的前方或后方交會(huì)對(duì)目標(biāo)定位，所以系統(tǒng)與深度無關(guān)，也不必安裝姿態(tài)、電羅經(jīng)設(shè)備，系統(tǒng)的工作方式是距離測量。 短基線系統(tǒng)（圖B）的水下部分僅需要一個(gè)應(yīng)答器，而船上部分是安置于船底部分的一個(gè)水聽器基陣。換能器之間的距離一般超過10m，第20頁/共67頁 換能器之間的距離已精確測定，并組成聲基陣坐標(biāo)系。測量方式是由一個(gè)換能器發(fā)射，所有換能器接收，得到一個(gè)斜距觀測值和不同于這個(gè)觀測值的多個(gè)斜距值?；囎鴺?biāo)系與船坐標(biāo)系的相互關(guān)系由常規(guī)測量方式確定。系統(tǒng)根據(jù)基

14、陣相對(duì)船坐標(biāo)系的固定關(guān)系，結(jié)合外部傳感器觀測值，如GPS、動(dòng)態(tài)傳感器單元MRU、羅經(jīng)Gyro提供船的船位、姿態(tài)和船艏向值，計(jì)算得到海底點(diǎn)的大地坐標(biāo)。系統(tǒng)的工作方式是距離測量。第21頁/共67頁長、短基線定位系統(tǒng)聲學(xué)原理圖第22頁/共67頁 超短基線系統(tǒng)（圖C）的所有聲單元（ 3）集中安裝在一個(gè)收發(fā)器中（探頭/聲頭/換能器），組成聲基陣。聲基陣中的聲單元之間的相互位置精確測定，組成聲基陣坐標(biāo)系。聲基坐標(biāo)系與船坐標(biāo)系之間的關(guān)系要在基陣安裝時(shí)精確測定，包括二者X、Y、Z偏差和姿態(tài)偏差角度（橫搖Roll、縱搖Pitch、水平旋轉(zhuǎn)Yaw/Gear）。為了得到目標(biāo)的絕對(duì)位置（地理坐標(biāo)），水面船只/聲基陣的

15、位置、姿態(tài)以及船的艏向必須知道。 系統(tǒng)的工作方式是距離和角度測量。第23頁/共67頁超短基線定位系統(tǒng)聲學(xué)原理圖第24頁/共67頁 2、測深 海洋測深的本質(zhì)是確定海底表面至某一基準(zhǔn)面的距離。目前世界上常用的基準(zhǔn)面為深度基準(zhǔn)面、平均海面和海洋大地水準(zhǔn)面。前一種是指按潮汐性質(zhì)確定的一種特定深度基準(zhǔn)面，即狹義上的深度基準(zhǔn)面，這也是海洋測深實(shí)際用到的基準(zhǔn)面。 實(shí)際工作中應(yīng)注意測區(qū)的不同，規(guī)定使用的基準(zhǔn)面也不同。例如采用當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面、或仍采用1985國家高程基準(zhǔn)。測量基準(zhǔn)面的采用應(yīng)與項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求一致，涉及到工程建設(shè)各階段的使用，例如工程地質(zhì)勘察、土方量計(jì)算等。第25頁/共67頁 海洋測深的方法和手段主要有測

16、深桿、測深錘（水鉈）、回聲探測儀、多波速測深系統(tǒng)、機(jī)載激光測深系統(tǒng)。 （1）測深桿：適用于水深淺于5m的水域。為木質(zhì)和竹質(zhì)，直徑35cm，長35m，底部設(shè)有直徑58cm的鐵質(zhì)圓盤。 （2）測深錘（水鉈）：適用于810m水深且流速不大的水域測深。是由鉛砣和砣繩組成，其重量視流速而定，砣繩一般長1020m，以10cm為間隔。 （3）回聲探測儀（測深儀）：是根據(jù)回聲測深原理設(shè)計(jì)的水深測量儀器，分為單波速、第26頁/共67頁 多波速、單頻或雙頻測深儀。其中多波速測深系統(tǒng)又稱“聲吶列陣測深系統(tǒng)”或“條帶測深系統(tǒng)”，是一種可同時(shí)獲得測線垂直方向上連續(xù)多個(gè)水深數(shù)據(jù)的“回聲測深系統(tǒng)”。 （4）機(jī)載激光測深系統(tǒng)

17、：又稱“機(jī)載主動(dòng)遙感測深系統(tǒng)”，是由飛機(jī)發(fā)射激光脈沖測量水深的系統(tǒng)。機(jī)載部分由激光測深儀、定位與姿態(tài)設(shè)備組成，用于采集水深數(shù)據(jù)；而地面部分進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由計(jì)算機(jī)、磁帶機(jī)等軟硬件系統(tǒng)設(shè)備組成，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分析。 （5）RTK三維水深測量第27頁/共67頁 定義： RTK三維水深測量-采用RTK三維定位技術(shù)實(shí)時(shí)獲得測點(diǎn)平面坐標(biāo)及RTK水位模式下的水深測量。 RTK水位-利用RTK定位設(shè)備所獲得的測點(diǎn)處的實(shí)時(shí)水位。 RTK三維水深測量是在陸岸已知點(diǎn)（四等水準(zhǔn)點(diǎn)精度）上架設(shè)基準(zhǔn)站，船上采用三腳架架設(shè)天線，流動(dòng)站安裝后應(yīng)量測確定GPS天線、姿態(tài)傳感器、換能器在船體坐標(biāo)系中的相對(duì)位置（坐

18、標(biāo)差）。作業(yè)前應(yīng)在測區(qū)附近的控制點(diǎn)上對(duì)RTK測量結(jié)果進(jìn)行檢查比對(duì)，限差平面坐標(biāo)互差不應(yīng)大于50mm，高程互差不大于30 D mm。 作業(yè)要求 見附件第28頁/共67頁 作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格控制船速，避免突然加速、減速和大角度轉(zhuǎn)彎。在氣象、海況惡劣，影響RTK解算時(shí)應(yīng)停止作業(yè)。 測量后還要將RTK測得的水位與長期水位站、測區(qū)遠(yuǎn)端驗(yàn)潮儀的水位進(jìn)行比較，求得水位差值，并對(duì)RTK水位進(jìn)行修正。在數(shù)據(jù)處理中應(yīng)首先進(jìn)行粗差剔除。 RTK三維水深測量適合于近岸水運(yùn)工程測量。 （6）側(cè)掃聲吶：利用海底地物對(duì)入射聲波反向散射的原理探測海底形態(tài)和目標(biāo)。第29頁/共67頁6、控制測量 海洋測量中的控制測量分為平面控制測量和

19、高程控制測量。是在國家大地網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的,?？攸c(diǎn)的密度應(yīng)以滿足水深測量、海岸地形測量為原則。 水深測量一般使用回聲探測儀。 平面控制測量 1、平面控制點(diǎn)等級(jí) 按海道測量規(guī)范GB 12327-1998中關(guān)于平面控制精度的規(guī)定，海洋測量控制點(diǎn)分為3個(gè)等級(jí)。第30頁/共67頁 （1）?？匾患?jí)點(diǎn)（以H1以表示）； （2）海控二級(jí)點(diǎn)（以H2以表示）； （3）測圖點(diǎn)（以Hc以表示）。 2、起算點(diǎn)要求 其中?？匾患?jí)點(diǎn)的起算點(diǎn)不低于國家四等點(diǎn)精度，海控二級(jí)點(diǎn)的起算精度不低于?？匾患?jí)點(diǎn)。 3、控制點(diǎn)精度 相對(duì)鄰近起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差： H1為0.2m，H2為0.5m。 4、測量方法第31頁/共67頁 常

20、規(guī)大地測量、衛(wèi)星定位測量等方法。 高程控制測量 1、測量方法 （1）三、四等水準(zhǔn)測量、等外水準(zhǔn)測量； （2）三角高程測量 （3）GPS高程擬合 2、要求 采用GPS高程擬合方法時(shí)，已知水準(zhǔn)點(diǎn)間距離不大于15km，點(diǎn)數(shù)不少于4個(gè)。 應(yīng)采用等外水準(zhǔn)測量精度進(jìn)行驗(yàn)潮站水準(zhǔn)點(diǎn)與驗(yàn)潮站水尺之間的聯(lián)測。第32頁/共67頁7、深度基準(zhǔn)面第33頁/共67頁 1、深度基準(zhǔn)面的確定 前述已提到：海洋測深的本質(zhì)是確定海底表面至某一基準(zhǔn)面的差距。確定深度基準(zhǔn)面的原則是： 充分考慮船舶航行安全； 保證航道或水域水深資源的利用率； 相鄰區(qū)域的深度基準(zhǔn)面應(yīng)盡可能一致。例如在水運(yùn)工程測量規(guī)范中對(duì)深度基準(zhǔn)面有具體、明確的技術(shù)規(guī)

21、定。 1956年后，我國采用理論最低潮面作為海圖深度基準(zhǔn)面，深度基準(zhǔn)面的高度從當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嫫鹚?，理論最低潮面按?guī)范中給出的公式計(jì)算。 在測量中，瞬時(shí)海面與海底表面的差距，通常由海上船只用測深儀直接測得；瞬時(shí)海面與深度基準(zhǔn)的差距，由驗(yàn)潮站或隨船儀器觀測獲得。第34頁/共67頁 驗(yàn)潮站的水位應(yīng)規(guī)算到深度基準(zhǔn)面上。 長期驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面可沿用已有的深度基準(zhǔn)，由陸地高程控制點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測。 短期驗(yàn)潮站和臨時(shí)驗(yàn)潮站深度基準(zhǔn)面的確定可采用幾何水準(zhǔn)法、潮差比較法、最小二乘曲線擬合法等。 測深定位點(diǎn)點(diǎn)位中誤差限值： 1、測圖比例尺1:5000 ， 圖上1.5mm 2、測圖比例尺 1:5000 ， 圖上1.0m

22、m 水深測量的深度誤差限值： 水深范圍（m）： H 20 H 20 深度誤差限值（m）： 0.2 0.1H 第35頁/共67頁8、測深原理第36頁/共67頁單波速測深原理 單波速測深也叫回聲測深，換能器是垂直安裝在測量船兩側(cè)或船底。其基本原理是在探測儀器一個(gè)測深周期內(nèi)僅發(fā)射一個(gè)聲波脈沖，利用收發(fā)換能器發(fā)射和接受它所產(chǎn)生的聲波來進(jìn)行測量。發(fā)射換能器通過電聲轉(zhuǎn)換，將電能轉(zhuǎn)換成聲波，按照一定的方式發(fā)射出去。接收換能器將接收到的信號(hào)，根據(jù)壓力的大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。為了使發(fā)射出去的聲能聚集在預(yù)定的空間（海底及其海底目標(biāo)），發(fā)射系統(tǒng)必須形成一定波速角（見上圖），第37頁/共67頁 并在發(fā)射波束內(nèi)定時(shí)發(fā)出生脈

23、沖；測深儀記錄器以接收到波速內(nèi)最先到達(dá)的回波來計(jì)時(shí)，再按回聲測深原理，在儀器設(shè)計(jì)聲速一定的情況下獲得深度數(shù)據(jù)Z，即： 上式中，v為聲波在水中的傳播速度； t為聲波往返海底的時(shí)間。 單波速測深儀數(shù)字化記錄聲圖上的水深值，是由換能器底面至海底的深度值。換能器浸沒在海水中，由于測深儀設(shè)計(jì)聲速、轉(zhuǎn)速與實(shí)際的聲速、轉(zhuǎn)速不同，以及換能器的安裝等原因，2TVz第38頁/共67頁 需要對(duì)其進(jìn)行吃水改正、基線改正、轉(zhuǎn)速改正及聲速改正等。目前，對(duì)各項(xiàng)改正一般采用綜合處理，求取總改正對(duì)測量深度的影響，通常采用的方法有校對(duì)法、水文資料法。 校對(duì)法適用小于20m的水深。利用校準(zhǔn)工具如帶有刻度電纜的水聽器、帶有刻度纜繩的

24、比對(duì)板等，對(duì)于換能器下面一定深度處，讀取校對(duì)工具的入水深度，與測深儀的讀數(shù)相比較，差值為測深儀總改正數(shù)Z。 水文資料法適用于大于20m（20 200m）的水深并計(jì)算深度改正數(shù)。利用實(shí)測數(shù)據(jù)（包括各水層的溫度、鹽度、深度）等第39頁/共67頁 分別依據(jù)相應(yīng)的公式求取各改正數(shù)，最后求取測深儀總改正數(shù)。 作業(yè)中測深改正計(jì)算規(guī)范中有相應(yīng)的附表規(guī)定。 作業(yè)中測深換能器應(yīng)安裝在距測量船船首1/3 1/2船長處。每次測深前、后應(yīng)在測區(qū)對(duì)測深儀進(jìn)行現(xiàn)場比對(duì)。 多波速測深 多波速測深是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，主要由多波速聲學(xué)系統(tǒng)、多波速采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)系統(tǒng)和外圍輔助傳感器等組成。第40頁/共67頁 其中換能

25、器為多波速的聲學(xué)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)波速的發(fā)射和接收，多波速采集系統(tǒng)完成波速的形成和將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并反算其距離或記錄聲波往返換能器和海底的時(shí)間；外圍設(shè)備主要包括定位傳感器（GPS）、姿態(tài)傳感器（如姿態(tài)儀）、聲速剖面面儀CTD）、和電羅經(jīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測量船瞬時(shí)位置、姿態(tài)、船向的測定，以及海水中聲速傳播特性的測定；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以工作站為代表，綜合聲波測量、定位、船姿、聲速斷面和潮位等信息，計(jì)算波速腳印的坐標(biāo)和深度，并繪制海底地形圖。第41頁/共67頁9、水底信號(hào)識(shí)別技術(shù) 雖然回聲測深的原理很簡單，但水中的情況卻是很復(fù)雜的，有干擾回波，有魚群出沒或雜物的回波，水底的反射條件又各不相同，在淺水區(qū)

26、還有可能出現(xiàn)二次、三次回波，如何從眾多復(fù)雜的雜波中跟蹤得到真正的水底回波信號(hào)，需要采用相關(guān)的技術(shù)。例如下面的“水底門跟蹤技術(shù)”，也叫“時(shí)間門跟蹤技術(shù)”，如下圖所示：第42頁/共67頁水底門跟蹤技術(shù)圖第43頁/共67頁 依圖所示，工作原理如下： 由于水底的變化是比較平坦的，兩次測深之間（約0.1秒），水深變化不會(huì)太大，我們假定二次深度的變化量為10，則我們就在上次正確回波時(shí)刻前（10 Z）到后（10 Z）開一道時(shí)間門，只有在時(shí)間門內(nèi)的回波才認(rèn)為是正確的回波，這10就叫時(shí)間門寬度，一旦時(shí)間門內(nèi)沒有回波，就逐漸擴(kuò)大時(shí)間直到全程搜索回波，直至重新捕捉正確的回波。 - 以下為換能器及安裝示意圖：第44頁

27、/共67頁換能器及安裝圖第45頁/共67頁10、測線布設(shè) 測線是測量儀器及其載體的探測路線，分為計(jì)劃測線和實(shí)際測線。水深測量一般布設(shè)為直線，又稱測深線。測深線分為主測深線和檢查線兩大類。在水運(yùn)工程測量中，測深檢查線規(guī)定宜垂直于主測深線布設(shè)，單波速檢查線長度不宜小于主測深線總長度的5 ，多波速測深檢查線長度不得少于總測線長度的1 。另外，測深檢查線與主測深線相交處，單波速測深不同作業(yè)組相鄰測段或同一作業(yè)組不同時(shí)期相鄰測段的重復(fù)測深線的重合處，圖上1mm范圍內(nèi)水深點(diǎn)的深度比對(duì)互差如下：第46頁/共67頁 當(dāng)水深H 20 m時(shí)，互差H 0.4 m； 水深H 20 m時(shí)，互差H 0.02H m. 測線

28、布設(shè)主要是測線間隔和測線方向。測深線的間隔應(yīng)根據(jù)測區(qū)的水深、底質(zhì)、地貌起伏狀況，以及測圖比例尺和測深儀器的覆蓋范圍而定，以滿足需要和經(jīng)濟(jì)為原則。 單波速測深儀，主測深線間隔一般為圖上10mm；多波速探測系統(tǒng)的主測線布設(shè)應(yīng)以海底全覆蓋并有足夠的重疊帶為原則。其檢查線應(yīng)當(dāng)至少與所有掃描帶交叉一次，以檢查定位、測深和水深改正的精度，兩條平行的測線應(yīng)至少保持20的重疊。第47頁/共67頁11、海洋測量作業(yè)過程簡述 1、儀器設(shè)備：GPS-信標(biāo)機(jī)、測深儀、電腦筆記本、海洋成圖軟件、其他輔助設(shè)備。 2、測量準(zhǔn)備 1）儀器測試 包括GPS穩(wěn)定性試驗(yàn)、測深儀器穩(wěn)定性試驗(yàn)、單波速（多波速）安裝校準(zhǔn)和其他儀器測試的

29、方法和要求，并在已知GPS點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)。 2）測線布設(shè) 包括主測線、檢查線等測線的布設(shè)和間距。第48頁/共67頁 3）船舶靜、動(dòng)態(tài)吃水測量。 3、測量過程 注意事項(xiàng)：在屏幕操作控制臺(tái)上按既定航線航行，并注意是否有偏離。 4、測深數(shù)據(jù)處理 1）定位、姿態(tài)、航向、潮位、聲速等原始數(shù)據(jù)檢查和粗差剔除。 2）探測測深數(shù)據(jù)濾波、剔除虛假信號(hào)。 3）數(shù)據(jù)編輯定位、姿態(tài)、航向、潮位、聲速 等各項(xiàng)合并和改正。具體是： 定位數(shù)據(jù)合并-將GPS接收機(jī)獲得的WGS-84第49頁/共67頁 坐標(biāo)系定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系，再合并到一個(gè)水深點(diǎn)上。 姿態(tài)改正（坐標(biāo)系統(tǒng)變換）-將姿態(tài)傳感器實(shí)測的船舶姿態(tài)和航向

30、進(jìn)行姿態(tài)改正。 吃水改正-對(duì)實(shí)測水深進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)吃水改正，根據(jù)換能器相對(duì)船體位置按幾何關(guān)系求解。 聲速改正-多波速測深對(duì)實(shí)測水深進(jìn)行剖面改正，可根據(jù)聲速剖面進(jìn)行分帶改正；單波速測深僅影響測點(diǎn)的深度。 潮位改正-利用實(shí)測或推算潮位數(shù)據(jù)，采用單站、多站分帶、航跡推算潮位等方法對(duì)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，將瞬時(shí)海面深度改至規(guī)定基準(zhǔn)面。 安裝校準(zhǔn)參數(shù)改正-根據(jù)安裝和測試的結(jié)果第50頁/共67頁 配置船坐標(biāo)文件，進(jìn)行實(shí)測數(shù)據(jù)改正。 4）水深數(shù)據(jù)的篩選 一般選取最淺水深為圖載水深。 5 精度評(píng)估 利用主檢測量法進(jìn)行水深測量的準(zhǔn)確度評(píng)估。計(jì)算主測線和檢查線在交叉點(diǎn)處的水深偏差，統(tǒng)計(jì)95 置信度的標(biāo)準(zhǔn)偏差和均方差，

31、以此作為準(zhǔn)確度評(píng)估的依據(jù)。第51頁/共67頁12、作業(yè)規(guī)范 （1）、海道測量規(guī)范GB 12327-1998 （2）、水運(yùn)工程測量規(guī)范JTS 131-2012 （3）、工程測量規(guī)范GB 50026-2007 （4）、現(xiàn)行海圖圖式 （5）、水運(yùn)工程測量圖式 （6）、現(xiàn)行1:5000 1:10000地形圖圖式 （7）、現(xiàn)行1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式第52頁/共67頁13、河道測量特點(diǎn) 1、海洋測量的方法、儀器同樣適用于內(nèi)陸江河、湖面和水庫等水域測量。 2、河道測量的主要目的是清淤疏通河道。 3、河道測量應(yīng)繪制橫斷面圖和縱斷面圖。 橫斷面的距離間隔從幾十米到幾百米不等，應(yīng)按具體設(shè)

32、計(jì)規(guī)定執(zhí)行；縱斷面要測繪河流深泓線處的高程并形成縱斷面線。 4、在河道測量中，應(yīng)注意上下游處的高程在斷面圖中不能出現(xiàn)矛盾。第53頁/共67頁14、中海達(dá)測深儀操作介紹 目前作業(yè)中主要使用中海達(dá)測繪儀器公司和南方測繪公司研制的軟件，用于實(shí)時(shí)測量。 儀器：現(xiàn)以中海達(dá)HD-310/HD370/HD380型測深儀及機(jī)內(nèi)海洋測量軟件為例，介紹如下：因機(jī)內(nèi)配有海洋測量軟件，將GPS接口到串口（COM1或COM2）就可以進(jìn)行水上測量作業(yè)，這樣可以省去一臺(tái)電腦和一套測量軟件。測深軟件獲取到水深值由測量軟件直接調(diào)用。操作需運(yùn)行桌面的“NAV370測量軟件”，之后出現(xiàn)主界面即開始作業(yè)。 1、設(shè)置操作步驟第54頁/

33、共67頁 1）、測量界面新建任務(wù)。 2）、測量界面端口配置。把GPS連接到COM1后，設(shè)置好波特率。 3）、測量界面選擇好定位數(shù)據(jù)方式。例如選用“NMEA-0183 $GPGGA V2.0”格式。 4）、測量界面進(jìn)入測量方式。 5）、測深界面環(huán)境設(shè)置中選擇好高頻測深還是雙頻測深。測量軟件會(huì)根據(jù)這個(gè)設(shè)置選擇記錄。 6）、測深界面開始“測深”或“記錄”。 7）、開始測量記錄。第55頁/共67頁 注：在“開始測深”階段，按“測深”時(shí)，系統(tǒng)開始發(fā)射和接收，并顯示回聲圖像。水深輸出口也有相應(yīng)格式的水深輸出。只測深時(shí)不進(jìn)行圖像記錄；如果是正式成果，就用“記錄”鈕，進(jìn)入“記錄”時(shí)文件對(duì)話框要求輸入記錄文件名

34、稱，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)日期，生成一個(gè)不重復(fù)的文件名。第56頁/共67頁 2、水深測量資料后處理 使用“水深資料后處理軟件”將外業(yè)測量軟件采集的原始資料（*.ss文件）編輯成圖。 軟件功能如下： 1）將原始采集的資料（*.ss）根據(jù)成圖要求的密度篩選編輯成需要的文件（*.HTT）。 2）進(jìn)行測深儀改正、動(dòng)態(tài)吃水改正。 3）進(jìn)行水位改正（非RTK無驗(yàn)潮作業(yè)時(shí)）。 4）將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的格式。 5）其他輔助性功能。 注：運(yùn)行桌面的水深資料后處理選項(xiàng)，第57頁/共67頁 出現(xiàn)界面后，首先要獲取你測量時(shí)使用的任務(wù)（*.NAW），然后確定使用的坐標(biāo)系統(tǒng)和投影參數(shù)。 = 1、在海洋測量開始前應(yīng)根據(jù)測繪技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定CH/T 1004-2005編制技術(shù)設(shè)計(jì)書。 2、在海洋測量結(jié)束后應(yīng)編制技術(shù)總結(jié)或掃海測量報(bào)告。 前者應(yīng)依據(jù)測繪技術(shù)總結(jié)編寫規(guī)定CH/T 1001-2005編寫，并應(yīng)有附表。 后者可依據(jù)水運(yùn)工程測量規(guī)范JTG 131-2012編寫。第58頁/共67頁附件：RTK三維水深測量作業(yè)要求 1、 RTK三維水深測量作業(yè)時(shí)應(yīng)將RTK-DGPS所測大地高轉(zhuǎn)化為相應(yīng)高程起算面上的高