探討水深測量誤差及改正對策

1、    探討水深測量誤差及改正對策    曾展宏摘要：進入21世紀(jì)，隨著海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋工程建設(shè)項目日益增多。工程建設(shè)首先要對海底地形進行調(diào)查，特別是在工程設(shè)計，施工和疏浚工程中，并提供詳細準(zhǔn)確的水深和地形信息。數(shù)量結(jié)算的依據(jù)，因此要求高精度的水深測量，誤差過大，會造成施工工作量不對，且工程結(jié)算投資有較大偏差。本文從深度測量誤差和提高測量精度兩個方面討論了水深測量誤差的分析和校正問題。關(guān)鍵詞：水深測量;誤差;改正1.現(xiàn)代水深測量的特點除了與現(xiàn)代土地地形測量的高精度，自動化和高效率相同的功能外，現(xiàn)代海洋深度測量還具有以下特點：1全天候連續(xù)測量操作;

2、2復(fù)雜的錯誤來源;3可衡量的變化環(huán)境;4海底地形隱形，實際情況難以掌握，測量屬性屬于水下聲波探測;5測量觀測，集定位，導(dǎo)航，探測和潮汐觀測四種測量方法于一體，需要強大的數(shù)據(jù)采集，存儲，查詢，分析，處理和管理功能。2.影響測量精度的因素2.1潮流因素在深度測量中，當(dāng)測量的深度值被修正到指定的深度參考平面時，以不同的時間間隔測量同一測量線，沒有不正確的操作來檢查深度記錄，但是水深度是有系統(tǒng)地不同的。一般來說，這種錯誤是由潮汐因素引起的。水位觀測是為了確保測量的水深被校正到指定的深度基準(zhǔn)面。通過永久潮汐站或臨時潮汐站進行水位觀測。一般情況下，海上近岸工程大型水深測量已證實了該地區(qū)的潮汐性質(zhì)。但是，如

3、果深度測量工作區(qū)不在潮位計站的有效服務(wù)區(qū)內(nèi)，則不能保證同時在工作區(qū)和潮位計站測得的水位波動為基本相同并且達到所需的深度測量要求。準(zhǔn)確性。因此，“海洋工程海洋調(diào)查規(guī)范”規(guī)定，潮汐站的密度應(yīng)能控制整個調(diào)查區(qū)域的潮汐變化。相鄰潮汐站之間的距離應(yīng)滿足0.4m以下的最大潮差差值，最大潮差時差不超過1h，且潮汐性質(zhì)應(yīng)基本相同。在傳統(tǒng)的深度測量過程中，這一規(guī)定是實施潮汐檢驗應(yīng)該滿足的基本條件。然而，在沿海港口發(fā)生的假潮屢屢發(fā)生，這將使得難以糾正水深調(diào)查中的水位并使交叉口處的水深超出限制。在調(diào)查工作中，潮起潮落，當(dāng)?shù)爻蔽话l(fā)生變化。這種海洋現(xiàn)象很容易影響探測工作。例如，在1987年神木煤炭出港深水港選址過程中，

4、神木煤炭出港深水港由于測量時間不同而存在0.5m以上的差異，導(dǎo)致測量工作再次重新進行。為了避免這種海洋現(xiàn)象對水位測量的修正造成影響，水位計應(yīng)安裝在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，并且調(diào)查區(qū)域外的潮汐監(jiān)測站應(yīng)同時進行潮汐檢查，或基于工作區(qū)的條件，在工作區(qū)附近的岸邊有臨時潮汐站應(yīng)符合條件許可。2.2水況因素波浪的大小影響深度測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由測深儀模擬記錄紙記錄的探測深度會導(dǎo)致水深測量的準(zhǔn)確度隨著波的波動而減小，并且數(shù)字測深儀不能顯示準(zhǔn)確的水深。特別是膨脹波的影響會使被測地形更加扭曲。在一般情況下，海況條件較差時獲得的水深測量數(shù)據(jù)，必須手動和平滑地解釋內(nèi)部產(chǎn)業(yè)，以減少波浪對水深測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響。當(dāng)手動平滑后的數(shù)

5、據(jù)被解釋時，由于人員解釋標(biāo)準(zhǔn)的差異導(dǎo)致0.1m至0.2m的解釋誤差是正常的，并且由于重疊的深度而重復(fù)地重復(fù)判斷數(shù)據(jù)。2.3天氣因素運輸過程中的船舶受風(fēng)向和風(fēng)速的影響，其姿態(tài)隨時都在變化。在深度測量中，船舶按照預(yù)先設(shè)計的測量線進行航行。當(dāng)垂直風(fēng)線吹起時，容器的風(fēng)面很容易造成不同程度的橫向傾斜。由于船舶的不同傾斜度，安裝在船側(cè)的探測器換能器會改變換能器吃水的深度，從而導(dǎo)致水深測量數(shù)據(jù)的差異。這種水深測量數(shù)據(jù)的差異具有規(guī)律性，通常會導(dǎo)致圖表中的水深隨著測量線的方向而改變。船舶的測量數(shù)據(jù)很深，返回的數(shù)據(jù)很淺，反之亦然。2.4儀器測量誤差測深儀的性能和深度測深儀等設(shè)備造成的誤差造成的誤差。測深儀性能造成

6、的誤差;主要是指測深儀在使用過程中，或在連續(xù)使用過程中，由于元件老化，電池電壓降低和換檔等原因，造成聲速，速度變化，從而影響精度深度。另外，因為具有不同程度的陳舊度和深度的不同類型的深度測深儀和測深儀在接收來自回響聲波（例如在測深舟導(dǎo)航期間遇到氣泡，懸浮泥土或碎片）的聲波方面具有不同的靈敏度。在水和草等媒介的情況下，會產(chǎn)生假水深，影響水深的準(zhǔn)確性和真實性。安裝測深儀等設(shè)備造成的誤差，主要是指測深儀傳感器安裝的水深（吃水深度）和導(dǎo)航過程中探測船產(chǎn)生的積水造成的誤差。3.提高測量精度的方法3.1深度測深儀校準(zhǔn)應(yīng)定期檢查回聲測深儀，并使用帶有模擬記錄的測深儀。發(fā)聲時，水深大于16m時，應(yīng)根據(jù)電池電壓

7、的變化及時調(diào)整零線，吃水線和校準(zhǔn)線（或聲速）。還應(yīng)該檢查發(fā)聲器的轉(zhuǎn)換錯誤。在繪圖之前，應(yīng)將計算機采集的深度數(shù)據(jù)與模擬記錄紙對比以消除假水深，并應(yīng)添加相關(guān)更正。3.2消除由深度探測器等設(shè)備造成的錯誤（1）安裝換能器時，計劃登船的所有參與者應(yīng)該被允許登船。在保持船體平衡后，應(yīng)固定傳感器，并調(diào)整傳感器的吃水以確保能量交換，設(shè)備的草稿完全一樣。（2）傳感器應(yīng)安裝在船首長度的1/3至1/2處以減少動態(tài)吃水的影響。有動吃水時，超過0.05m時，應(yīng)進行吃水的測量和校正。情況如圖1所示。圖中，h為正常水深，h1為換能器入水深度（吃水深度），h2為換能器到海底的深度，h為動態(tài)吃水深度。由于傳感器吃水深度h1已經(jīng)

8、在深度測深儀中進行了調(diào)整，因此測量值為（h1 + h2），即瞬時法向深度h.當(dāng)傳感器安裝在測深開始和結(jié)束時的平衡線前方由于船尾動力的作用，平衡線的前端向上抬起，導(dǎo)致浮動的水深h，這使得水深更深。3.3選擇合適的海況測量野外水域的水深，風(fēng)，海浪和潮汐是影響測量精度的直接因素。根據(jù)水運工程檢驗規(guī)程的規(guī)定，沿海地區(qū)的海浪高度超過0.6米，當(dāng)河流波浪高度超過0.4米時，應(yīng)停止作業(yè)。因此，我們應(yīng)該盡最大努力來衡量海水平靜時的水深，并保持測量船穩(wěn)定穩(wěn)定的速度。3.4聲音速度校準(zhǔn)（1）檢查板檢查測試板用于消除由聲速，水溫和鹽度等因素引起的綜合誤差。在運行過程中，選擇探測速度來表示整個測量區(qū)域和控制測量區(qū)域以

9、固定聲速（例如標(biāo)準(zhǔn)聲速（1 500 m / s）的深度。當(dāng)潮汐平坦時或水流相對較慢時，深度由某一深度處的水面確定，例如每1米，并計算差值（校正數(shù)）。然后根據(jù)相應(yīng)的探測深度自動測量水深。為了消除由聲速，水溫和鹽度的綜合影響引起的誤差，對片段和差異（校正）進行了全面校正。（2）驗證聲速表聲速計的精確度很高。聲速探頭從水面上不斷下降到海底。測量不同深度的海水深度。平均值用于準(zhǔn)確設(shè)置發(fā)聲器聲速以消除聲速設(shè)置錯誤。3.5使用姿態(tài)傳感器在海洋測量設(shè)備中，姿態(tài)傳感器又稱浪涌過濾器，用于測量船體或拖水體的動態(tài)變化。它可以消除或減少浪涌和其他錯誤的影響。當(dāng)使用浪涌時，測深儀回波信號反映了海底的真實外觀，20米水

10、深的海域可以準(zhǔn)確區(qū)分水深變化0.1米。3.6處理業(yè)內(nèi)的修改當(dāng)測量操作完成時，自動獲取的深度值應(yīng)與模擬記錄進行比較和校正，以消除和糾正波浪造成的誤差。對于高精度深度測量，量化舍入誤差不能量化到分米（0.1m），而是以厘米（0.01m）量化。4.結(jié)束語隨著科技進步的發(fā)展，水深測量技術(shù)不斷完善。目前，常規(guī)深度測量存在很多影響因素和環(huán)節(jié)，改進的準(zhǔn)確性有限，且與土地測量的精度相比存在很大的距離。因此，研究水深測量技術(shù)方法，減少和糾正測量誤差，提高水深測量的精度和效率是一項有益研究的持續(xù)工作。在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，引進和配置高精度深度測深儀和配套設(shè)備，進一步提高水深測量精度和測量工作效率。參考文獻：1王柱. 淺析水深測量誤差分析與改正j. 中國水運（下半月），2012，12（4）：1