多波束测深系统测量技术要求

PAGEPAGE10PAGEPAGE11多波束测深系统测量技术要求范围本文件适用于浅水多波束测深系统对港口、航道等水域进行的全覆盖水深测量和水下障碍物探测。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB12327 海道测量规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。多波束测深系统 multibeamSoundingSystem利用宽条带回声测深方法进行海底测图的，可以同时获得与测量船航迹垂直方向上连续多个水深数据的系统。注：多波束测深系统包括多波束测深仪、姿态传感器、罗经、声速剖面仪、定位仪、数据采集和处理软件等。定位时延 latency定位与测深时间不同步导致水深点位置与实际位置发生了偏移，定位滞后的时间。横摇偏差 rolloffset多波束换能器和姿态传感器与船体坐标系横向轴线间存在的总偏差。纵摇偏差pitchoffset多波束换能器和姿态传感器与船体坐标系竖向轴线间存在的总偏差。艏向偏差 gyrooffset多波束换能器和罗经安装纵向轴线与船体坐标系纵向间存在的总偏差。船体坐标系 referencecoordinateofsurveyship以测量船上某点为中心建立的直角坐标系。注：一般原点选择在船体重心或换能器中心的位置，纵轴Y通过坐标系的原点，平行于测量船的艏艉线，船艏方向XZ为正。坐标轴方向可根据软件所定义的方向进行调整。有效测深宽度 effectivesweepwidth系统完成一次发射和接收过程，所有符合本文件测深精度的波束组成的的横断面宽度。综合测深误差 compositivedeptherror由系统各个组成部分和测深过程中各因素引起的综合性测深误差。秒脉冲1pulsepersecond(1PPS)每秒钟一个脉冲的时间基准信号。表层声速surfacesoundvelocity多波束换能器深度处的声速值。扫海测量sweepingsurvey对一定海域进行面状的探测，以查明该区域内是否存在水下障碍物或确定通航水深的测量。一般要求测量基准2000CGCS2000)。投影应符合以下最低规定：1：50001.5°带高斯-克吕格投影；小于（含）1：5000，大于（含）1：100003°带高斯-克吕格投影；1：100006°带高斯-克吕格投影；采用墨卡托投影时，应以测区的中央纬度作为基准纬线。1985深度基准在海洋、港湾、河口采用理论最低潮面，在内河及湖泊采用最低水位、平均水位、设计水位或航行基准面。时间基准采用北京时间，采用其它时间基准时应明确标出。测图比例尺根据测量性质和实际需要而定。采用其它基准，应在外业数据采集或在数据处理时进行基准转换。水深测量等级全覆盖水深测量分一等测量、二等测量和三等测量三个等级。具体内容如下：2000.5m适用于水深受限、底质为岩石等硬质、对航行安全至关重要的通航尺度核定测量或水下障碍物探测，典型水域包括泊位、港区、航道等。注：通航尺度核定测量是指根据各类限定或设计的空间尺度对通航水域进行的验收测量。1m40m2m测量精度指标平面位置与深度测量极限误差（置信度95%）应符合以下规定：0m<Z≤20m，深度极限误差±0.2m2m1其它多波束测量根据技术设计要求执行。表1 二等、三等测量深度测量极限误差规定单位为米水深Z极限误差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%水位改正水位改正应满足GB12327的精度要求。其他要求多波束测深系统在使用前应严格按照要求检验和校准，合格后方可投入使用。多波束测深系统操作员应严格控制外业采集数据的质量。系统配置硬件要求多波束测深系统硬件主要由输入设备、数据采集和处理设备、输出设备组成。输入设备包括多波束测深仪、姿态传感器、罗经、声速剖面仪、定位仪等。定位仪宜有秒脉冲（1PPS）信号输出。平板型换能器的多波束测深仪宜配置表层声速仪。输入设备的种类和型号应根据系统的技术要求确定。输出设备包括打印机、绘图机、移动存储器等。GB12327多波束测深系统在投入生产之前应进行系统探测能力的测试。系统探测能力测试主要内容：测软件要求软件包含数据采集软件和处理软件。数据采集软件应具有以下主要功能：实时屏幕导航显示，能显示相关的背景图（如电子海图）和数据；实时采集定位、测深、姿态、航向等原始数据及相关的信息；实时监控所有设备的状态及原始数据的质量。数据处理软件应具有以下主要功能：计算校准参数；单独编辑定位、测深、姿态、航向数据；进行声速、水位、动吃水及其它的改正；综合检查和清理数据，分析每个水深的质量情况；生成水下数字地形模型图；完成坐标转换及按要求输出水深数据。所使用的软件应进行鉴定，或经业务主管部门（或委托方）批准同意后使用。测前准备资料收集接到任务后，应分析任务情况，了解测量范围、测量目的等，并收集测区下列资料：最新出版或测量的地形图、水深图及底质资料；控制测量成果资料及其说明；潮汐、潮流以及水位控制资料；助航标志及水下障碍物的情况；其他与测量有关的资料。对所收集的资料，应对其可靠性及精度情况进行全面分析，并作出采用与否的结论。实地踏勘分析收集到的资料，必要时拟定实地踏勘计划，下发踏勘任务书，现场确认并了解技术设计相关内容。实地踏勘包括以下主要内容：已有控制网（点）和水准点位置、标志类型及保存情况；已有验潮站水准标志的保存情况，测区潮汐、潮流情况，对潮汐性质复杂且资料不足的海区，应设站踏勘。拟新设的站，应踏勘站点位置和设站条件；资料不足的港、湾、河口及易变地段；测区内渔网、水下障碍物的变化情况；GNSSGNSSGNSS测量船舶选择，要方便安装多波束测深系统相关设备。提交实地踏勘成果书面报告，踏勘报告应对踏勘的内容逐项说明。技术设计根据实地踏勘成果，编制技术设计书。技术设计书宜包含以下内容：任务的来源及测量范围、测量基准、水深测量等级、出图比例尺、图幅等技术要求；测区自然地理特点，技术依据及原有测量成果采用情况；GNSS确定使用的控制点、水准点、验潮站、声速测定、多波束测深系统校准、水下障碍物等位置，确定验潮站水准点基准关系以及水位控制方案；测线的布设方向、测线长度、测线间隔，测量仪器比对要求，主、检比对限差要求，声速剖面测量要求，测量船船速控制、重叠带要求，水下障碍物情况及加密测量要求；根据测区特点和作业技术水平，提出适当的作业方法、测量作业和数据处理要求及其注意事项、质量检查要求；需提交的水深测量成果或扫海测量成果资料；作业所需的各类主要设备数量，使用的测量船舶数量以及参与项目建设的人员组成、数量；根据测区地理气象及技术装备条件，确立不同海区的作业率，并计算各类测量作业的工作量和工作天数。外业测量工作环境系统工作环境应符合系统中所有设备的技术要求。仪器安装多波束换能器应安装在噪声低且不容易产生气泡的位置。多波束换能器的横向、纵向及艏向安装角度应满足系统安装的技术要求，具体设备安装测试应根据系统随机技术手册进行。姿态传感器应安装在能准确反映多波束换能器姿态或测量船姿态的位置，其方向线应平行于船的艏艉线，具体设备安装测试根据系统随机技术手册进行。罗经安装时应使罗经的读数零点指向船艏并与船的艏艉线方向一致，同时要避免船上的电磁场干扰，具体设备安装测试根据系统随机技术手册进行。系统所使用的设备应按照仪器规定的技术要求接地。5cm2cm，在限差范围内取其均值作为测量结果。系统安装以后，应测定多波束换能器的静吃水和动吃水。系统校准系统所使用的传感器的位置若有变动或更换设备后，应重新测定和重新校准。测量期间如系统受到外力影响，应重新校准。111（GNSSD上对1h1min多波束测深系统设备安装完成后，应进行安装校准，安装校准包括定位时延、横摇偏差、纵摇偏差、艏向偏差等项目。多波束测深系统的安装校准要求应符合下列规定：定位仪无秒脉冲（1PPS）信号输出应进行定位时延校准；具有秒脉冲（1PPS）信号输出，应设置时间同步；定位时延校准应在特征水域（10°以上或水下有礁石、沉船、沟壑等明显特征物（10.05s；横摇偏差校准应选择在水深不小于测区内的最大水深、水下地形平坦的水域，单个换能器利2（间距为有效扫宽一半）交互方向、相同速度各测量一次测量数据，分别计算两换能器的校准值，0.05°20.3°；（（或同）20.1°。安装校准值计算按照定位时延、横摇偏差、纵摇偏差、艏向偏差顺序进行，每个校准值至少1多波束测深系统安装校准完成后应进行测深精度检查，统计综合测深误差。在水深不小于测区内的平均水深、水下地形平坦的水域，布设交叉测线，对有效扫宽内的全覆盖水深测量结果进行比对，10%，比对不符值的限差按下列规定执行：0m<Z≤20m，应不大于±0.3m；20m<Z≤30m，应不大于±0.4m；30m<Z≤50m，应不大于±0.5m；50m<Z≤100m，应不大于±1m；Z>100，应不大于±0.02Z。系统的校准参数应经过校核确认，参数一经确定，不应随意修改。系统的各项安装参数、校准参数、综合测深误差应在多波束测深系统校准报告中准确记录，校A。测线布设主测线布设方向应按工程的需要选择平行于等深线的走向、潮流的流向、航道轴线方向或测区的最长边等其中之一走向布设。50%；二等、三等精度水深测量，80确定测深线长度时，应综合考虑水位改正、声速变化、数据安全维护等因素。5%；施测要求作业前应对系统设置的投影参数、椭球体参数、坐标转换参数以及校准参数等数据进行检查。在测量前，应将测量范围、水下障碍物、助航标志、特殊水深等信息数据输入到系统中。每天作业前和作业后，应分别量取多波束换能器处的静态吃水值，如发生变化应在系统参数中及时调整。30s100m5º/min。每天应在测区内有代表性的水域测定声速剖面，并将测定的声速剖面输入系统中。声速剖面测6h2m/s，可以不分区测量，否则应分区测量，每个测量分区范围内都应测定水下声速。系统若配置表层声速仪，应在测量过程中实时监测表层声速变化。当表层声速变化大于2m/s时或当边缘波束出现弯曲现象时，应及时增加声速剖面测量。在测量过程中，应实时监控测深数据的覆盖情况和测深信号的质量，当信号质量不稳定时，应及时调整多波束发射与接收单元的参数，使波束的信号质量处于稳定状态。在测量过程中，对测量船的航行速度应进行实时监控，测量时的最大船速按式（1）计算：v测量xt䳌䁨(a/量䁠x(ܪ-െ䁠xN (1)式中：最大船速，单位为米每秒（m/s）；纵向波束角，单位为度（°）；测区内最浅水深，单位为米（m）；换能器吃水，单位为米（m）；多波束的实际数据更新率，单位为赫兹（Hz）。在测量过程中，应实时监测系统各配套设备的传感器运转、数据记录等情况。当现场质量监测B。每天测量结束后应备份测量数据,核对系统的参数并检查数据质量。数据处理处理过程检查数据处理软件中设置的坐标系统、投影参数、坐标转换参数、各传感器的位置偏移量、系统校准参数等相关数据的准确性。数据处理时，应结合外业测量记录表，根据需要对水深数据进行吃水改正、姿态改正、声速改正、水位改正等，对每条测深线的定位数据、罗经数据、姿态数据和水深数据分别进行编辑。根据海底地形、各波束测得水深数据的质量选择合理的滤波参数进行自动滤波；或根据水深的CUBE)等进行评估，剔除明显不合理的假信号。注：总传播不确定度totalpropagateduncertainty(TPU)。包括所有测量不确定度的三维不确定度,包括总水平不确定度（THU）和总垂直不确定度（TVU）。通过人机交互处理，对水深进行全面检查编辑，包括测线的条带处理模式（Line）和子区处理模式（Subset）等。符合质量要求的水深，应根据制图比例尺和数据用途对水深数据进行抽稀，水深点图上间距一5mm。7.3.510%时，应综合分析超限原因，合理处置，必要时应重测验证。特殊处理C。对于确定的特征值，应确保输出时不丢失。经确定的水深特殊浅点、水下障碍物等，应绘制大比例尺水深图、水下立体图等，并填写水下D。测深线的编辑情况、数据处理的参数及异常点的检查、处理应在多波束测深系统数据处理记录表中做好记录，并作为质检人员对数据处理质量进行检查的依据。以扫获水下障碍物为目的的多波束扫海测量可根据情况放宽要求，可不进行水位改正或使用预报潮位。补测和重测资料检查中发现下列问题时应进行补测或重测：测量区域内水深漏空或相邻测深线的重叠带宽度不符合规定；水深异常、信号质量不满足测深精度要求等情况；使用的系统未按规定校准或比对精度超限；测量船速超过最大限速；水位控制、观测资料不符合有关测量规范的要求；10%；相邻测深线或不同测量日期所测水深拼接误差超限；存在疑问的特殊浅点未进行加密测量或虽经加密测量但仍不能确定。技术总结、检查验收及资料上交技术总结工程概述。应概要说明工程项目的名称、来源，测量目的、内容及工作量，任务安排与实际完成情况，作业区概况和已有资料利用情况。技术设计执行情况。内容应至少包括：说明测量所依据的技术性文件，包括技术设计书及其更改文件，有关的技术标准和规范；说明技术设计书的执行情况，重点说明技术设计书的更改情况（更改内容及原因）；阐述工程作业过程中出现的主要技术问题和处理方法。测量结论。应说明和评价测量成果的定位、测深、水位控制、相邻测线重叠带、障碍物探测等质量情况，并对重要成果进行简要的描述。应总结工程实施中的经验、教训和遗留问题，并对今后生产提出改进意见和建议。检查验收多波束测量成果资料的检查应遵循“两级检查一级验收”流程。10015％，并核定最终检查所提出的质量评定等级。注：验收是指项目管理单位验收或委托具有资质的质量检验机构进行质量验收。各级检查、验收中，如发现成果不符合要求时，应退回上道工序重新处理。各级成果检查鉴定表均应随资料上交。上交资料成果检查验收合格后，应对需上交的资料进行整体的清点、整理，应装订成册、编制目录、开列清单，进行上交归档。上交资料应至少包括以下内容：技术设计书；水位控制、观测和改正资料；声速测定数据文件；定位比对资料；主、检比对资料；特殊浅点的水深图、立体图或