水上技术培训教材

水上工程综合解决方案南方测绘GNSS水上部水上产品简介序号项目配套型号适用范围1水上GPS施工定位、导航系统RTK：S81双频RTK测量系统DGPS：新9300+信标（星站+信标）

S35星站差分系统

V110高精度GPS罗经测量定位2水深测量系统南方18+高频测深仪南方28+高频测深仪南方28D双频测深仪水深测量。3南方疏浚工程1，疏浚工程软件2，导航工程软件3，绞刀头监控海上工程

4水上软件1，自由行导航软件2，南方疏浚软件3，南方海洋成图软件4，南方打桩软件等海上工程工程概算水上系统集成简介序号项目配套型号适用范围1南方水上测量系统南方GPS+南方测深仪+导航软件+成图软件江河、海洋、湖泊测量、施工方量统计概算。2南方施工导航定位系统南方双GPS或南方姿态仪+南方疏浚软件+绞刀深度监视船舶导航、疏浚挖泥船舶定位3南方GPS打桩系统南方RKT1+2（3）+角度传感器+激光测距仪+打桩软件打桩船舶定位、打桩控制4南方产量计系统浓度计+流量流速计+进出口压力+封水压力+台车监视+柴油机监视等等绞吸、耙吸等挖泥船产量、压力监控5南方远程施工监控系统2/3/4+GIS平台+GPS定位系统+网络通讯无线传输系统远程监控GPS施工现场、船舶施工作业6航道监控系统南方测深仪+航道监控软件航道水文、施工验收南方代理进口产品序号项目配套型号适用范围1双频测深仪美国ODECBATHY500DFALTLASDESO350航道浮泥测量2浅地层剖面仪StrataBox美国ODECMeridata公司MDDSS浅剖水底构造、地震、沉积物研究3旁扫声纳ImagenexYellowFin-872便携旁扫ImagenexSportScan侧扫超便携S-150旁扫打捞、障碍物扫测、快速声学测量4多波束KONGSBERGEM3002SWATHplus高速宽幅水深测量5磁力仪SeaSPY海洋磁力测绘6声速、涌浪ODOMdigibar1200KongsbergSeatexMRUZSeapath准确获取水中声速涌浪补偿海上工程解决方案

南方公司针对海洋工程、水上施工、测量方面所研发、生产的产品，涵盖了海上及内河水上工程施工定位、导航、水深测量、水深测量数据处理、绘图等技术应用领域。

主要介绍以下几个系统及相应产品1 南方水上测量系统2 南方施工导航定位系统3 南方GPS打桩系统4 南方产量计系统5 南方远程施工监控系统6 智能航标监控系统一：水上工程测量解决方案 南方28、29测深仪 南方自由行导航软件

测深效果图二：水域测量准备工作与测量要点

--流程图测量前准备测线布设等自由行系列导航软件+测深软件测深仪数据GPS数据综合数据*.org水底断面数据后处理（水深、潮位改正等）成图、土方结算、成果输出GPS安装校正测深仪安装校正一：水域测量准备工作与测量要点

--流程图测深仪安装连接吃水〉0.5启动求校声速根据水域情况调节仪器初始参数记录断面数据工作中观察调节参数GPS安装连接求取GPS参数导航软件设置、参数设置（若RTK设天线高等）与测深仪通讯设置COM209600连接仪器、检查通讯是否正常设置正常、记录数据二：水域测量准备工作与测量要点

准备工作

1、定位设备、测深仪、声速仪（或测试板）(可选带电脑等)。2、电源。3、测区计划文件和测区测量计划线文件（应事先编好）4、受潮汐影响较大的测量区域应事先根据潮汐预报来安排外业测量时间

要点※注意： 一:所测得水深不应人为平滑，应以瞬时水深为准。 二：一般按照5米距离采集数据，方便内业数据处理。一：水域测量准备工作与测量要点计划线布设与走线布线方法1、导入已布好的*.dxf计划线文件。2、根据指定坐标区域在软件上作图。3、根据现场情况在软件上手工画图。计划测线布设要点1、按比例尺要求。例如1：5000间隔50米2、按航道宽度预加长宽度设计。3、测线布设应与航道轴线垂直。4、可提前布设测线或现场布线。一：水域测量准备工作与测量要点

根据水域环境与深度适当调节测深仪参数，自动功能适用大部分情况。手动功能提供更专业的操作方式，即使采用手动测量，若参数调节准确在整个测量过程中亦不需要频繁调节。水深测量界面与记录效果导航界面数据更新率30HZ双频测量数据更新率14HZ高频测量流域成图效果一：水域测量准备工作与测量要点

成果文件处理

要点1、检查原始数据文件、核对水深数据。2、检查测深仪记录，校对水深数据。3、编制潮位表（必要时要调制水位曲线图）。4、潮位改正处理。5、数据格式选择与保存（视用户使用的软件功能而定）。6、按测图比例进行水深数据展点，检查图面水深点间距和分布要求。7、检查图面水深点，发现疑点水深要及时校对、修改。8、按测图比例定义图幅和图框，面积过大则需要分图幅编制，每幅图之间应有部分重叠，并按顺序编号。9、图名、图号、坐标系、比例尺、基准面等必须标明。10、定位系统、测深仪型号、精度说明。11、图框、坐标、公里网必须按规范要求标绘。12、测量单位、作业人员、审核者都要注明和签字。13、先绘制草图，经审核无误后再绘制成果图。14、依据成果图及数据文件进行施工方量计算。一：水域测量准备工作与测量要点

成果文件多种方法库容计算断面法、方格网法、等高线法、ＤＴＭ法等标准海图图副整饰南方SDE-系列测深仪SDE-18高频SDE-28高频SDE-29双频适用领域1、沿海、航道水深测量；2、内河、湖泊、水库水深测量；3、疏浚工程施工测量；4、一体化水上自动化水深测量（附送导航测量软件）；5、疏浚工程施工定位导航终端（只需连接GPS即可）；6、可单机用于测深，与其它系统配套测量，也可自成系统进行水深自动化测量。（可与任何测量型的GPS连接和组成系统）一：水域测量-南方测深仪器简介海洋流域普查测量湖泊测量库容计算三维成图数据库接口1，便携式、数字化、一体化水深测量。2，高速DSP芯片，全自动测量。3，更高的数据实时更新率，最快30HZ高于国内外主流仪器（一般20HZ）。4，更精确的瞬时水深采集。5，兼容性强，可连接任何厂家定位系统。5，病毒防护，防止病感染。6，专业的海图作图系统，具有海洋，流域普查成图、疏浚工程施工图编制、测量计划线编图、水深测量数据展点、水深图编绘、等深线勾绘、水下三维地形图绘制、水深图框编制、航道断面绘制、水库库容计算、疏浚土方计算等功能。二：测深仪原理与基本概念

水深公式：

S=d+vt/2S:水深

d:吃水

v:声速

t:时间1、※深度与水深：深度-水面到水底的距离。水深-以平均海水面为基准，向下为正的距离，与高程相反（所以后处理后的两个文件_d.dat,_h.dat符号相反）。2、吃水：换能器底面到水面的距离，可通过测深杆刻度的读取得到。3、声速：超声波在水中的传播速度，声速值受温度、盐度及水质的影响，在内地淡水测量中推荐值为1483米/秒，海水约1500。4、时间：即超声波从换能器发射起到回波从水底反射回来被换能器接收这段时间。由内部测深仪内部ns级高精度定时器求得。二：测深仪原理与基本概念二：测深仪原理与基本概念探头-超声波换能器：一种具有固定特征频率的电声转换器。即可发射声波，也可接收声波。回声测深仪的实现：测深仪发射一定脉宽的固定频率的高压交流电信号驱动换能器并开始计时，换能器将电能转换成机械能（超声波）在水中传播从水底返回被换能器接收再转换成电能即电信号并停止计时。测深仪在对时间精确计算并通过公式求得水深的同时，对发射波和回波进行实时采样将超声波在水中的历程以波形显示的方式在屏幕或图纸上显示出来。二：测深仪原理与基本概念

发射参数发射率（测量频率）：就是每一秒发射的次数，发射率越高，同样的船速我们测量的密度更高，图形更细腻。发射率是衡量测深仪的一个重要指标。发射脉宽：驱动换能器高压交流电信号的持续时间，发射脉宽的增加能一定程度地加大发射的能量。发射功率：驱动换能器高压交流电信号的幅度，幅度的增加能加大发射的能量。抑制脉宽：由于发射时换能器会产生余震，且在实际测量过程中换能器的表面容易产生气泡及浪涌的干扰，在发射后一定的时间内拒绝接收．这段时间就为抑制脉宽．二：测深仪原理与基本概念

接收参数增益：超声波在水中受到较大的衰减，当反射回来被测深仪接收后信号变得非常弱小，需要对这个信号进行放大，放大倍数即为增益．回波阈值：衡量回波幅度的阈值，用于对电信号等杂波的滤除．及水深取样的位置。时间门：水底的变化是曲线性的，因此每一次水深的值的变化范围肯定在上一次水深值上下的某一个范围内，时间门的引入就是通过软件评估回波及接收回路固定在这个范围内，排除范围外的杂波影响水深的读取与判断．时间增益控制（TVG）：声波在水中传播时，声强按指数规律衰减，为保持信号幅度的平稳，TVG将控制接收放大器按相反的规律增长放大倍数自动增益控制(AGC)：防止TVG把二次回波放大以干扰正常的水深判断，在获取到期望回波之后，增益会被自动拉低。

抑制脉宽过窄，不能完全清除“余振”，“余振信号”与回波混杂，造成测量结果不稳定；抑制脉宽过大，如果水深过浅，这样就收不到回波信号。造成当前测量无水深值情况；计算方法：S抑制=(1/2)×v×(发射脉宽+抑制脉宽)+S吃水(参数：浅水抑制)

一般要求抑制脉宽大于发射脉宽1ms以上。根据实际经验将抑制脉宽设置到需要测量的最浅水深值处为最佳一般0.8-2.4。三、※测深仪参数的调整方法抑制脉宽的设置四、数字测深仪主界面的理解SDE-28高频SDE-29双频1，SDE28，测深仪的操作步骤启动测深仪一、启动正常后进行测量参数设置：选择“设置”->“测量参数”，进入到测量参数设置界面首先按按钮，右侧会出现波形。二、设置吃水和声速。吃水——水面到探头底部声速——声音在水中的传播速度，可用比对板反求。二、测深仪参数设置

三、※测深仪参数的调整方法※根据实际经验，SDE-28测深仪参数调整范围如下（适用于<40米绝大多数情况）：吃水：〉0.5米时间门限：始终10%回波阈值：1功率：低发射脉宽：0.01-0.3抑制脉宽：按最浅测量需要，一般0.8-2.4增益：2-4※调节方法为先调增益，再调发射至回波强劲正常，无二次回波和杂波为准。1.1SDE-28常见问题的分析判断常见问题解决方案1、没有水深或者水深时有时无：(1)检查探头。探头是否固定的牢固；探头是否保持在水面一下；探头底面是否正对水底，即测探杆是否倾斜。(2)检查探头与测深仪之间的连接电缆。检查连接探头的一端的电缆线与探头是否松动；检查连接测深仪端的接头是否与测深仪接触良好。(3)检查设置参数。发射脉宽是否过小。抑制脉宽设置是否过大。2、回波线与吃水线联在一起，在波形图面上表现为一条“波形”：(1)检查探头底部离水底距离是否大于0.4米(2)检查发射脉宽和抑制脉宽是否过大。(3)适当减少发射脉宽和抑制脉宽3、图像上显示的回波线颜色比较淡，甚至出现“脱节”的现象。回波颜色很淡检查步骤(1)检查发射脉宽是否太小(2)检查发射功率是否与当前水深相符合(2)可以适当增加发射脉宽(3)可以适当增加“增益”和“回波阈值”4、不打标(1)检查系统设置：选择设置－>系统选项“定标方式”是否选择为“串口命令”(2)自由行导航软件与测深仪串口连接是否接通。点击“开始”，对端口进行测试，查看测试显示的数据是否正常。5、在图象上除了有一条回波线外，还有些淡淡的杂波线。杂波检查“增益”和“回波阈值”设置是否过大，如果是，适当减小。SDE-28系统保护的措施1.为防止病毒让机器崩溃，系统C盘为写保护，开机后在C盘上的一切操作，包括安装，卸载程序，删除文件，安装驱动程序，修改注册表，都将在系统重新启动后复原。2.若不慎系统出现不正常问题，还可以通过开机出现的一键还原菜单将系统w还原到出厂前的系统状态，双重保护3.卸载D盘的程序将保存改动，如果更新测深仪软件和自由行主程序，则须在原安装位置进行更改4.若U盘不慎带入病毒感染D盘，则可以采用如下步骤，若系统有两张卡，则将D盘的CF卡，取出，用读卡器插入在无毒电脑上进行格式化，然后再装入测深仪内部，重新安装软件若系统是一张卡，则需要开机(系统复原)后格式化D盘，然后再装入程序。几个主要事项连接顺序等准备工作注册码的判断数据格式系统还原的使用2，南方双频测深仪SDE-29

高频和低频在工程中的运用高频(200kHz)： 波束窄,能量集中,容易实现精度，受复杂、软底水底环境限制低频(20kHz)： 波束宽,功率高,在浮泥层衰减小,穿透能力强、在硬底时精度不足具备单频测深仪的基本功能。由于测量水域水况很差或水体中有急流、气泡等,造成测深仪高频声波大幅衰减,高频部分无回波信号。希望利用低频声波的穿透特性,取得水底浮泥层以下的水深数据。运用背景

河道、港口等海事工程环境下浮泥的存在,给航道适航水深的确定带来了很大困难。目前大多数船舶使用的单频回声测深仪,常把淤泥(浮泥)层表面以上的水深作为通航水深,从而造成了不必要的水深限制和过大的疏浚要求。测量水域水况差，水体中有急流、气泡等,造成测深仪高频声波大幅衰减,高频部分无回波信号。

例案江苏连云港吹填工程实地测量南方SDE-29技术指标工作频率： 低频20kHz\高频200kHz主要量程： 0～960m

测深精度： 0.01m±0.1%分辨率： 0.01m可调声速： 1300～1650m/s操作系统： 嵌入式winXPCPU主频： 668MHZ内存： 1GB硬盘： 4GB显示： 12.1寸TFTLCD外设接口： 2×RS232、2×USB、1×VGA和标准打印口供电方式： 交流220v\直流12v工作环境： －30℃～60℃、防水、抗震体积： 34×30×15cm重量： 约8.5kg适用领域沿海、航道水深测量内河、湖泊、水库水深测量疏浚工程施工测量一体化水上自动化水深测量疏浚工程施工定位导航终端与其它测量处理软件配套用于测深测量与其他GPS连接进行水深自动化测量4.SDE-29的主操作界面

1. 测量参数设置(1)主界面>设置>参数设置1. 测量参数设置(2)测量参数设置界面吃水设置：指换能器到水面的距离，主要用于校正换能器深度对测深仪水深输出的影响。声速：测量作业水域的水下声传播速度，默认为1500m/s。声速值可以通过比对板校正或者水温查声速表获得。*深浅水报警：根据用户实际需求对深浅水进行报警。1. 测量参数设置(3)TVG曲线参数设置界面时变增益(TVG)曲线斜率：针对水底的实际衰减情况，在时间上根据特定曲线对接收信号做相应的放大。根据工程经验，SDE-29提供以下TVG曲线：

0db-没有TVG补偿10db-使用比对板情况下20db-常规水况下的标准补偿30db-疏浚、挖泥环境下根据现场实际情况，可以通过调节TVG起始增益和步进量达到良好的回波效果。自动增益控制(AGC)：防止TVG把二次回波放大以干扰正常的水深判断，在获取到期望回波之后，增益会被自动拉低。1. 测量参数设置(3)TVG曲线参数设置界面时变增益(TVG)曲线斜率：针对水底的实际衰减情况，在时间上根据特定曲线对接收信号做相应的放大。根据工程经验，SDE-29提供以下TVG曲线：

0db-没有TVG补偿10db-使用比对板情况下20db-常规水况下的标准补偿30db-疏浚、挖泥环境下根据现场实际情况，可以通过调节TVG起始增益和步进量达到良好的回波效果。自动增益控制(AGC)：防止TVG把二次回波放大以干扰正常的水深判断，在获取到期望回波之后，增益会被自动拉低。1. 测量参数设置(4)高(低)频参数设置界面发射脉宽：换能器发射声波的工作时间长度，根据不同的水深测量环境选择不同的发射脉宽。增益：对声波在水底传播过程中产生的衰减进行补偿。由于衰减和作业环境有关，所以增益的设置应该使具体情况而调节，目的是使回波处于饱和状态。1. 测量参数设置(4)高(低)频参数设置界面回波阈值：回波检验门限参数，可人为设置。SDE-29提供了1-5五个能量标准，从低到高控制回波的检验门限，当回波能量超过设置的门限则认为是有效的水底回波。1. 测量参数设置(4)高(低)频参数设置界面时间门限：以水底回波为中心的可调窗口，和水深值成比例关系。用于决定当前测量得到的水深值是否在可接受的范围内。如果回波信号在窗口范围外，则认识无效并丢弃。SDE-29内的跟踪算法也会根据回波内外的返回信号对当前水深的连续性进行判断。1. 测量参数设置(4)高(低)频参数设置界面功率：SDE-29提供2个功率选项：低-前沿判别水深高-最大能量位置判别水深。在水下测量领域,对测深仪判断水底回波(反射波)有两种不同的算法:回波前沿法：认为只要是在跟踪门内并且大于检测阈的最浅的回波就是水底;最大能量法：认为在跟踪门内的、大于检测阈的能量最大的回波是水底。1. 测量参数设置(4)高(低)频参数设置界面功率：SDE-29提供2个功率选项：低-前沿判别水深高-最大能量位置判别水深。在水下测量领域,对测深仪判断水底回波(反射波)有两种不同的算法:回波前沿法：认为只要是在跟踪门内并且大于检测阈的最浅的回波就是水底;最大能量法：认为在跟踪门内的、大于检测阈的能量最大的回波是水底。3，南方自由行导航软件一：测深仪内置自由行操作指南1，启动自由行会提示新建工程或打开已有工程。新建工程时输入工程名打开已有工程2，基本信息栏：均为可选填写项，可以略过。3，投影参数：要注意必须填写椭球，投影方式，中央子午线，其他参数一般为默认值。4，“转换参数”选项里，填入当地正确的参数模型。参数求取方法，在购买Gps时有专门说明。5, a,GPS设置选择相对应型号、端口、波特率，其他选项一般为默认(如使用双GPS则此处为船尾主GPS配置)。

b.如外接有测深仪，在测深仪使用处打勾。(如南方测深仪，端口为固定的COM20，波特率9600，其他默认)6，数据采集条件要根据仪器精度设置，如DGPS选差分解，RTK选固定解。采集方式一般为按间距，即测量点移动指定距离采集一次点位数据。如外接测深仪则采集水深模式一般为瞬时水深。7，如采用RTK定位，则需要输入天线高(水深测量时为GPS相位中心到水面高度)。采用信标机就无需输入了。水深测量计划线布设与走线测量走线要求1、按照测量计划线跑测。2、实测间隔大于计划线间隔0.5以上必须补线。3、调头时应在测线两端外转弯。4、注意风力、水流对测量的影响。计划测线布设要点1、按照测图比例尺的间隔要求。2、按航道宽度加预长宽度设计。3、按比例尺规定的测线间隔。4、测线布设应与航道轴线垂直。8，自由行计划线布设选择多功能复合线的闭合区域测线方位角，可用方位角距离工具获得9，除手工布设计划线外亦可以导入CAD2000DXF文件格式计划线。10，设置完毕后启动软件-开始测量(F6),或进行记录。水深测量与潮位控制1、验潮站水尺的设立与当地基面的关系。2、验潮站设立位置要求。3、记录潮位时间要求。涨、退潮时10分钟1记，平潮时20分钟1记。4、验潮记录时段应比测量时段提前10分钟和延长10分钟。5、验潮站水尺要定期水准联测校验，防止水尺移位导致验潮误差。水深测量数据后处理

要点1、检查原始数据文件、核对水深数据。2、检查测深仪记录，校对水深数据。3、编制潮位表（必要时要调制水位曲线图）。4、潮位改正处理。5、数据格式选择与保存（视用户使用的软件功能而定）。6、按测图比例进行水深数据展点，检查图面水深点间距和分布要求。7、检查图面水深点，发现疑点水深要及时校对、修改。8、按测图比例定义图幅和图框，面积过大则需要分图幅编制，每幅图之间应有部分重叠，并按顺序编号。9、图名、图号、坐标系、比例尺、基准面等必须标明。10、定位系统、测深仪型号、精度说明。11、图框、坐标、公里网必须按规范要求标绘。12、测量单位、作业人员、审核者都要注明和签字。13、先绘制草图，经审核无误后再绘制成果图。数据后处理外业测量完毕，就要做进一步的内业数据处理。点击，进入“采集水深取样界面”，点击，选择水深文件点击进行自动处理，自动处理即软件会自动处理假水深；然后再手工拖动水深图，以查看是否还有假水深如果无法判断水深是否正确，则通过对应的打标线，在原始水深文件中，找到同一条打标线，通过水深图形来判断是否为假水深假水深打标线A点击保存修改后的水深成果，其数据为*Dep格式。然后可以退出水深取样界面。点击，进入综合改正输出界面：选择CASS格式，目前不使用SCASS数据格式选择上一步水深数据处理后保存的dep格式文件如果GPS用的是RTK，则无需做验潮改正，去掉打勾；如果是用信标机或差分机，就必须做验潮改正。如需自己建立验潮站数据，见附录2点击进行改正，只要使用无验潮改正，都会有这样提示，可以直接确定处理完后，可直接到“南方自由行测量数据”，把对应工程下的*dat文件复制出来，可直接导进SCASS。二：南方施工导航定位解决方案南方单、双GPS、姿态仪、角度传感器南方疏浚软件

疏浚船只的定位导航是疏浚施工的基础。南方公司凭借强大的高精度GPS定位技术实力，研发出了S81水上专用RTK、V110GPS罗经、9300＋信标机、S35星站差分机等一批定位精度高、操作简单的产品，配上南方疏浚工程导航软件，可以组成多套疏浚导航系统供广大客户选择，主要用来解决施工过程中连续稳定定位、定向和直观操控指导。工作图疏浚软件疏浚软件优点1、通用连接功能：可连接国内外各类品牌的GPS接收机，包括GPS罗经、双GPS应用、数字角度传感器、数字电罗经等等。2、图形编制功能：施工区域图形设计、施工区图形编制、施工段划分编图、施工计划线绘制、断面图形编绘等等。3、背景水深数据显示功能：可导入中海达图形文件，南方dat、南方ssd和hypack.mtx等格式的水深数据作水深背景图，供施工导航用。4、背景水深颜色分类：可按水深值设置深度分类和颜色，以不同的颜色显示已挖深度和浅点水深加以区分，更直观地显示施工区内的水深值与水深性质。导入ssd水深数据文件可以分色显示，并且可以设置水深分色设置，显示不同深度颜色。5、导航船形设计功能：可依比例设计各类施工船形，使导航界面更加贴近用户所需的要求。6、测量点偏移设置功能：可按天线位置与挖泥机具的实际距离设置抓斗位置、耙头位置、绞刀头位置和链斗挖泥点位置，准确归算出挖泥点具体位置，为施工提供准确的施工定位，测量点的圆半径可自行定义，圆圈的颜色也可自定义。7、导航界面图层控制功能：新增的此项功能可以显示或锁定普通文本、水深注记、测量点、轨迹点等图层、单个删除、区域删除、全部删除。在删除时只能删除当前选择的图层元素。现在可以单个删除，区域删除，全部删除测量点和轨迹点，将轨迹线显示和轨迹点显示的功能换成图层进行控制，但前提是要选择它所在的图层，并且是在非锁定状态。疏浚软件优点8、导航图面旋转功能：为了满足部分特殊用户和基槽施工用户的特别需要，导航图面的旋转功能可为他们提供较为方便、直观的显示界面，进一步体现软件的个性化与灵活的开放界面。9、导航界面下的断面显示功能：对自带绞刀桥梁角度传感器或另配安装角度传感器的绞吸船，该软件都可以对其读取角度数据，连续计算和显示绞刀头的实时深度，并与实际施工断面同步显示绞刀头深度和摆动方向，为绞吸船提供先进的定位和监控功能，可更有效和更准确地控制施工和船舶操控，实现施工导航的三维显示与三维控制，是促进和提高施工质量与