多波束測深系統(tǒng)測量技術(shù)要求

PAGEPAGE10PAGEPAGE11多波束測深系統(tǒng)測量技術(shù)要求范圍本文件適用于淺水多波束測深系統(tǒng)對港口、航道等水域進行的全覆蓋水深測量和水下障礙物探測。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB12327 海道測量規(guī)范術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。多波束測深系統(tǒng) multibeamSoundingSystem利用寬條帶回聲測深方法進行海底測圖的，可以同時獲得與測量船航跡垂直方向上連續(xù)多個水深數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。注：多波束測深系統(tǒng)包括多波束測深儀、姿態(tài)傳感器、羅經(jīng)、聲速剖面儀、定位儀、數(shù)據(jù)采集和處理軟件等。定位時延 latency定位與測深時間不同步導致水深點位置與實際位置發(fā)生了偏移，定位滯后的時間。橫搖偏差 rolloffset多波束換能器和姿態(tài)傳感器與船體坐標系橫向軸線間存在的總偏差。縱搖偏差pitchoffset多波束換能器和姿態(tài)傳感器與船體坐標系豎向軸線間存在的總偏差。艏向偏差 gyrooffset多波束換能器和羅經(jīng)安裝縱向軸線與船體坐標系縱向間存在的總偏差。船體坐標系 referencecoordinateofsurveyship以測量船上某點為中心建立的直角坐標系。注：一般原點選擇在船體重心或換能器中心的位置，縱軸Y通過坐標系的原點，平行于測量船的艏艉線，船艏方向XZ為正。坐標軸方向可根據(jù)軟件所定義的方向進行調(diào)整。有效測深寬度 effectivesweepwidth系統(tǒng)完成一次發(fā)射和接收過程，所有符合本文件測深精度的波束組成的的橫斷面寬度。綜合測深誤差 compositivedeptherror由系統(tǒng)各個組成部分和測深過程中各因素引起的綜合性測深誤差。秒脈沖1pulsepersecond(1PPS)每秒鐘一個脈沖的時間基準信號。表層聲速surfacesoundvelocity多波束換能器深度處的聲速值。掃海測量sweepingsurvey對一定海域進行面狀的探測，以查明該區(qū)域內(nèi)是否存在水下障礙物或確定通航水深的測量。一般要求測量基準2000CGCS2000)。投影應符合以下最低規(guī)定：1：50001.5°帶高斯-克呂格投影；小于（含）1：5000，大于（含）1：100003°帶高斯-克呂格投影；1：100006°帶高斯-克呂格投影；采用墨卡托投影時，應以測區(qū)的中央緯度作為基準緯線。1985深度基準在海洋、港灣、河口采用理論最低潮面，在內(nèi)河及湖泊采用最低水位、平均水位、設(shè)計水位或航行基準面。時間基準采用北京時間，采用其它時間基準時應明確標出。測圖比例尺根據(jù)測量性質(zhì)和實際需要而定。采用其它基準，應在外業(yè)數(shù)據(jù)采集或在數(shù)據(jù)處理時進行基準轉(zhuǎn)換。水深測量等級全覆蓋水深測量分一等測量、二等測量和三等測量三個等級。具體內(nèi)容如下：2000.5m適用于水深受限、底質(zhì)為巖石等硬質(zhì)、對航行安全至關(guān)重要的通航尺度核定測量或水下障礙物探測，典型水域包括泊位、港區(qū)、航道等。注：通航尺度核定測量是指根據(jù)各類限定或設(shè)計的空間尺度對通航水域進行的驗收測量。1m40m2m測量精度指標平面位置與深度測量極限誤差（置信度95%）應符合以下規(guī)定：0m<Z≤20m，深度極限誤差±0.2m2m1其它多波束測量根據(jù)技術(shù)設(shè)計要求執(zhí)行。表1 二等、三等測量深度測量極限誤差規(guī)定單位為米水深Z極限誤差2σ(置信度95%)0＜Z≤20±0.320＜Z≤30±0.430＜Z≤50±0.550＜Z≤100±1.0Z＞100±Z×2%水位改正水位改正應滿足GB12327的精度要求。其他要求多波束測深系統(tǒng)在使用前應嚴格按照要求檢驗和校準，合格后方可投入使用。多波束測深系統(tǒng)操作員應嚴格控制外業(yè)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。系統(tǒng)配置硬件要求多波束測深系統(tǒng)硬件主要由輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備、輸出設(shè)備組成。輸入設(shè)備包括多波束測深儀、姿態(tài)傳感器、羅經(jīng)、聲速剖面儀、定位儀等。定位儀宜有秒脈沖（1PPS）信號輸出。平板型換能器的多波束測深儀宜配置表層聲速儀。輸入設(shè)備的種類和型號應根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求確定。輸出設(shè)備包括打印機、繪圖機、移動存儲器等。GB12327多波束測深系統(tǒng)在投入生產(chǎn)之前應進行系統(tǒng)探測能力的測試。系統(tǒng)探測能力測試主要內(nèi)容：測軟件要求軟件包含數(shù)據(jù)采集軟件和處理軟件。數(shù)據(jù)采集軟件應具有以下主要功能：實時屏幕導航顯示，能顯示相關(guān)的背景圖（如電子海圖）和數(shù)據(jù)；實時采集定位、測深、姿態(tài)、航向等原始數(shù)據(jù)及相關(guān)的信息；實時監(jiān)控所有設(shè)備的狀態(tài)及原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理軟件應具有以下主要功能：計算校準參數(shù)；單獨編輯定位、測深、姿態(tài)、航向數(shù)據(jù)；進行聲速、水位、動吃水及其它的改正；綜合檢查和清理數(shù)據(jù)，分析每個水深的質(zhì)量情況；生成水下數(shù)字地形模型圖；完成坐標轉(zhuǎn)換及按要求輸出水深數(shù)據(jù)。所使用的軟件應進行鑒定，或經(jīng)業(yè)務(wù)主管部門（或委托方）批準同意后使用。測前準備資料收集接到任務(wù)后，應分析任務(wù)情況，了解測量范圍、測量目的等，并收集測區(qū)下列資料：最新出版或測量的地形圖、水深圖及底質(zhì)資料；控制測量成果資料及其說明；潮汐、潮流以及水位控制資料；助航標志及水下障礙物的情況；其他與測量有關(guān)的資料。對所收集的資料，應對其可靠性及精度情況進行全面分析，并作出采用與否的結(jié)論。實地踏勘分析收集到的資料，必要時擬定實地踏勘計劃，下發(fā)踏勘任務(wù)書，現(xiàn)場確認并了解技術(shù)設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。實地踏勘包括以下主要內(nèi)容：已有控制網(wǎng)（點）和水準點位置、標志類型及保存情況；已有驗潮站水準標志的保存情況，測區(qū)潮汐、潮流情況，對潮汐性質(zhì)復雜且資料不足的海區(qū)，應設(shè)站踏勘。擬新設(shè)的站，應踏勘站點位置和設(shè)站條件；資料不足的港、灣、河口及易變地段；測區(qū)內(nèi)漁網(wǎng)、水下障礙物的變化情況；GNSSGNSSGNSS測量船舶選擇，要方便安裝多波束測深系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備。提交實地踏勘成果書面報告，踏勘報告應對踏勘的內(nèi)容逐項說明。技術(shù)設(shè)計根據(jù)實地踏勘成果，編制技術(shù)設(shè)計書。技術(shù)設(shè)計書宜包含以下內(nèi)容：任務(wù)的來源及測量范圍、測量基準、水深測量等級、出圖比例尺、圖幅等技術(shù)要求；測區(qū)自然地理特點，技術(shù)依據(jù)及原有測量成果采用情況；GNSS確定使用的控制點、水準點、驗潮站、聲速測定、多波束測深系統(tǒng)校準、水下障礙物等位置，確定驗潮站水準點基準關(guān)系以及水位控制方案；測線的布設(shè)方向、測線長度、測線間隔，測量儀器比對要求，主、檢比對限差要求，聲速剖面測量要求，測量船船速控制、重疊帶要求，水下障礙物情況及加密測量要求；根據(jù)測區(qū)特點和作業(yè)技術(shù)水平，提出適當?shù)淖鳂I(yè)方法、測量作業(yè)和數(shù)據(jù)處理要求及其注意事項、質(zhì)量檢查要求；需提交的水深測量成果或掃海測量成果資料；作業(yè)所需的各類主要設(shè)備數(shù)量，使用的測量船舶數(shù)量以及參與項目建設(shè)的人員組成、數(shù)量；根據(jù)測區(qū)地理氣象及技術(shù)裝備條件，確立不同海區(qū)的作業(yè)率，并計算各類測量作業(yè)的工作量和工作天數(shù)。外業(yè)測量工作環(huán)境系統(tǒng)工作環(huán)境應符合系統(tǒng)中所有設(shè)備的技術(shù)要求。儀器安裝多波束換能器應安裝在噪聲低且不容易產(chǎn)生氣泡的位置。多波束換能器的橫向、縱向及艏向安裝角度應滿足系統(tǒng)安裝的技術(shù)要求，具體設(shè)備安裝測試應根據(jù)系統(tǒng)隨機技術(shù)手冊進行。姿態(tài)傳感器應安裝在能準確反映多波束換能器姿態(tài)或測量船姿態(tài)的位置，其方向線應平行于船的艏艉線，具體設(shè)備安裝測試根據(jù)系統(tǒng)隨機技術(shù)手冊進行。羅經(jīng)安裝時應使羅經(jīng)的讀數(shù)零點指向船艏并與船的艏艉線方向一致，同時要避免船上的電磁場干擾，具體設(shè)備安裝測試根據(jù)系統(tǒng)隨機技術(shù)手冊進行。系統(tǒng)所使用的設(shè)備應按照儀器規(guī)定的技術(shù)要求接地。5cm2cm，在限差范圍內(nèi)取其均值作為測量結(jié)果。系統(tǒng)安裝以后，應測定多波束換能器的靜吃水和動吃水。系統(tǒng)校準系統(tǒng)所使用的傳感器的位置若有變動或更換設(shè)備后，應重新測定和重新校準。測量期間如系統(tǒng)受到外力影響，應重新校準。111（GNSSD上對1h1min多波束測深系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，應進行安裝校準，安裝校準包括定位時延、橫搖偏差、縱搖偏差、艏向偏差等項目。多波束測深系統(tǒng)的安裝校準要求應符合下列規(guī)定：定位儀無秒脈沖（1PPS）信號輸出應進行定位時延校準；具有秒脈沖（1PPS）信號輸出，應設(shè)置時間同步；定位時延校準應在特征水域（10°以上或水下有礁石、沉船、溝壑等明顯特征物（10.05s；橫搖偏差校準應選擇在水深不小于測區(qū)內(nèi)的最大水深、水下地形平坦的水域，單個換能器利2（間距為有效掃寬一半）交互方向、相同速度各測量一次測量數(shù)據(jù)，分別計算兩換能器的校準值，0.05°20.3°；（（或同）20.1°。安裝校準值計算按照定位時延、橫搖偏差、縱搖偏差、艏向偏差順序進行，每個校準值至少1多波束測深系統(tǒng)安裝校準完成后應進行測深精度檢查，統(tǒng)計綜合測深誤差。在水深不小于測區(qū)內(nèi)的平均水深、水下地形平坦的水域，布設(shè)交叉測線，對有效掃寬內(nèi)的全覆蓋水深測量結(jié)果進行比對，10%，比對不符值的限差按下列規(guī)定執(zhí)行：0m<Z≤20m，應不大于±0.3m；20m<Z≤30m，應不大于±0.4m；30m<Z≤50m，應不大于±0.5m；50m<Z≤100m，應不大于±1m；Z>100，應不大于±0.02Z。系統(tǒng)的校準參數(shù)應經(jīng)過校核確認，參數(shù)一經(jīng)確定，不應隨意修改。系統(tǒng)的各項安裝參數(shù)、校準參數(shù)、綜合測深誤差應在多波束測深系統(tǒng)校準報告中準確記錄，校A。測線布設(shè)主測線布設(shè)方向應按工程的需要選擇平行于等深線的走向、潮流的流向、航道軸線方向或測區(qū)的最長邊等其中之一走向布設(shè)。50%；二等、三等精度水深測量，80確定測深線長度時，應綜合考慮水位改正、聲速變化、數(shù)據(jù)安全維護等因素。5%；施測要求作業(yè)前應對系統(tǒng)設(shè)置的投影參數(shù)、橢球體參數(shù)、坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)以及校準參數(shù)等數(shù)據(jù)進行檢查。在測量前，應將測量范圍、水下障礙物、助航標志、特殊水深等信息數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中。每天作業(yè)前和作業(yè)后，應分別量取多波束換能器處的靜態(tài)吃水值，如發(fā)生變化應在系統(tǒng)參數(shù)中及時調(diào)整。30s100m5o/min。每天應在測區(qū)內(nèi)有代表性的水域測定聲速剖面，并將測定的聲速剖面輸入系統(tǒng)中。聲速剖面測6h2m/s，可以不分區(qū)測量，否則應分區(qū)測量，每個測量分區(qū)范圍內(nèi)都應測定水下聲速。系統(tǒng)若配置表層聲速儀，應在測量過程中實時監(jiān)測表層聲速變化。當表層聲速變化大于2m/s時或當邊緣波束出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象時，應及時增加聲速剖面測量。在測量過程中，應實時監(jiān)控測深數(shù)據(jù)的覆蓋情況和測深信號的質(zhì)量，當信號質(zhì)量不穩(wěn)定時，應及時調(diào)整多波束發(fā)射與接收單元的參數(shù)，使波束的信號質(zhì)量處于穩(wěn)定狀態(tài)。在測量過程中，對測量船的航行速度應進行實時監(jiān)控，測量時的最大船速按式（1）計算：v測量xt??(a/量?x(?-??xN (1)式中：最大船速，單位為米每秒（m/s）；縱向波束角，單位為度（°）；測區(qū)內(nèi)最淺水深，單位為米（m）；換能器吃水，單位為米（m）；多波束的實際數(shù)據(jù)更新率，單位為赫茲（Hz）。在測量過程中，應實時監(jiān)測系統(tǒng)各配套設(shè)備的傳感器運轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)記錄等情況。當現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)測B。每天測量結(jié)束后應備份測量數(shù)據(jù),核對系統(tǒng)的參數(shù)并檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理處理過程檢查數(shù)據(jù)處理軟件中設(shè)置的坐標系統(tǒng)、投影參數(shù)、坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)、各傳感器的位置偏移量、系統(tǒng)校準參數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)的準確性。數(shù)據(jù)處理時，應結(jié)合外業(yè)測量記錄表，根據(jù)需要對水深數(shù)據(jù)進行吃水改正、姿態(tài)改正、聲速改正、水位改正等，對每條測深線的定位數(shù)據(jù)、羅經(jīng)數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)和水深數(shù)據(jù)分別進行編輯。根據(jù)海底地形、各波束測得水深數(shù)據(jù)的質(zhì)量選擇合理的濾波參數(shù)進行自動濾波；或根據(jù)水深的CUBE)等進行評估，剔除明顯不合理的假信號。注：總傳播不確定度totalpropagateduncertainty(TPU)。包括所有測量不確定度的三維不確定度,包括總水平不確定度（THU）和總垂直不確定度（TVU）。通過人機交互處理，對水深進行全面檢查編輯，包括測線的條帶處理模式（Line）和子區(qū)處理模式（Subset）等。符合質(zhì)量要求的水深，應根據(jù)制圖比例尺和數(shù)據(jù)用途對水深數(shù)據(jù)進行抽稀，水深點圖上間距一5mm。7.3.510%時，應綜合分析超限原因，合理處置，必要時應重測驗證。特殊處理C。對于確定的特征值，應確保輸出時不丟失。經(jīng)確定的水深特殊淺點、水下障礙物等，應繪制大比例尺水深圖、水下立體圖等，并填寫水下D。測深線的編輯情況、數(shù)據(jù)處理的參數(shù)及異常點的檢查、處理應在多波束測深系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理記錄表中做好記錄，并作為質(zhì)檢人員對數(shù)據(jù)處理質(zhì)量進行檢查的依據(jù)。以掃獲水下障礙物為目的的多波束掃海測量可根據(jù)情況放寬要求，可不進行水位改正或使用預報潮位。補測和重測資料檢查中發(fā)現(xiàn)下列問題時應進行補測或重測：測量區(qū)域內(nèi)水深漏空或相鄰測深線的重疊帶寬度不符合規(guī)定；水深異常、信號質(zhì)量不滿足測深精度要求等情況；使用的系統(tǒng)未按規(guī)定校準或比對精度超限；測量船速超過最大限速；水位控制、觀測資料不符合有關(guān)測量規(guī)范的要求；10%；相鄰測深線或不同測量日期所測水深拼接誤差超限；存在疑問的特殊淺點未進行加密測量或雖經(jīng)加密測量但仍不能確定。技術(shù)總結(jié)、檢查驗收及資料上交技術(shù)總結(jié)工程概述。應概要說明工程項目的名稱、來源，測量目的、內(nèi)容及工作量，任務(wù)安排與實際完成情況，作業(yè)區(qū)概況和已有資料利用情況。技術(shù)設(shè)計執(zhí)行情況。內(nèi)容應至少包括：說明測量所依據(jù)的技術(shù)性文件，包括技術(shù)設(shè)計書及其更改文件，有關(guān)的技術(shù)標準和規(guī)范；說明技術(shù)設(shè)計書的執(zhí)行情況，重點說明技術(shù)設(shè)計書的更改情況（更改內(nèi)容及原因）；闡述工程作業(yè)過程中出現(xiàn)的主要技術(shù)問題和處理方法。測量結(jié)論。應說明和評價測量成果的定位、測深、水位控制、相鄰測線重疊帶、障礙物探測等質(zhì)量情況，并對重要成果進行簡要的描述。應總結(jié)工程實施中的經(jīng)驗、教訓和遺留問題，并對今后生產(chǎn)提出改進意見和建議。檢查驗收多波束測量成果資料的檢查應遵循“兩級檢查一級驗收”流程。10015％，并核定最終檢查所提出的質(zhì)量評定等級。注：驗收是指項目管理單位驗收或委托具有資質(zhì)的質(zhì)量檢驗機構(gòu)進行質(zhì)量驗收。各級檢查、驗收中，如發(fā)現(xiàn)成果不符合要求時，應退回上道工序重新處理。各級成果檢查鑒定表均應隨資料上交。上交資料成果檢查驗收合格后，應對需上交的資料進行整體的清點、整理，應裝訂成冊、編制目錄、開列清單，進行上交歸檔。上交資料應至少包括以下內(nèi)容：技術(shù)設(shè)計書；水位控制、觀測和改正資料；聲速測定數(shù)據(jù)文件；定位比對資料；主、檢比對資料；特殊淺點的水深圖、立體圖或