多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)在江河堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

1、多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)在江河堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的應(yīng)用項(xiàng) 目 介 紹,廣 東 省 水 文 局2 0 0 8 .4,立項(xiàng)必要性,項(xiàng)目概況,我省地處明顯的季風(fēng)區(qū)，位于珠江、韓江等流域的中下游，是洪、澇、旱、風(fēng)、暴潮災(zāi)害及次生山地災(zāi)害頻發(fā)的省份之一，尤以暴雨洪水及臺(tái)風(fēng)暴潮危害最烈。堤防成為防洪減災(zāi)的主要水利工程措施。但是，大江大河的干堤絕大部分是經(jīng)歷代加高培厚而成，堤基及填筑情況復(fù)雜，存在不同程度的隱患，而堤防隱患是造成汛期重大險(xiǎn)情的主

2、要因素之一，治理要防患于未然，先期查出隱患，施行重點(diǎn)整治，至關(guān)重要。但是，堤防險(xiǎn)段大多在水下，是隱蔽工程，采用常規(guī)的測(cè)量方法不僅工作量大，時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)也不可能全面監(jiān)測(cè)。發(fā)展快速、準(zhǔn)確和無(wú)損傷地查出隱患的技術(shù)是我省乃至全國(guó)水利關(guān)鍵而緊迫的課題。,項(xiàng)目概況,根據(jù)省水利廳《關(guān)于提高廣東水利現(xiàn)代科技含量實(shí)施辦法》（試行）的有關(guān)精神，為了迅速提高水文行業(yè)的科技含金量，提高工作效率，拓展工作范圍，更好的為水利現(xiàn)代化服務(wù)，在省水利廳的支持下，我局于2

3、003年引進(jìn)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)。為了系統(tǒng)研究多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)的性能，更好發(fā)揮該系統(tǒng)在堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的應(yīng)用功能，我局于2004年4月向省水利廳申請(qǐng)廣東省水利科技成果推廣項(xiàng)目《多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)在江河堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的應(yīng)用》，并得到省水利廳的批準(zhǔn)實(shí)施。2006年，省水利廳將我局的多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)列為水利科技推廣應(yīng)用項(xiàng)目。,,,項(xiàng)目研究目標(biāo),探索多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)在堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的適用性；研究適合于廣東堤

4、防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用的方法，滿足規(guī)范要求的成圖格式；提供西江景豐聯(lián)圍及北江大堤的險(xiǎn)段數(shù)字水下地形圖、西江景豐聯(lián)圍險(xiǎn)段三圍水下地形掃描成果圖，為搶險(xiǎn)決策提供技術(shù)依據(jù)。通過(guò)本項(xiàng)目的成果，推廣應(yīng)用到全省各大江海河堤，對(duì)全省堤防險(xiǎn)段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。,系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn),,多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)集成了現(xiàn)代空間測(cè)控技術(shù)、聲納技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)，是一種具有高效率、高精度和高分辨率的面狀水下地形測(cè)量新技術(shù)，目前領(lǐng)先于世界測(cè)繪先進(jìn)水平。,水下地形測(cè)量的基本

5、原理是利用聲波的反射時(shí)間來(lái)計(jì)算測(cè)點(diǎn)水深的。多波束換能器以較大的扇區(qū)開(kāi)角向水下發(fā)射聲波，同時(shí)通過(guò)多陣列單元接收幾十束或上百束聲波。每發(fā)出一組聲波，可在垂直于航線上得到一組水深數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)船連續(xù)航行時(shí)，便可得到一個(gè)寬帶的水下地形資料。,系統(tǒng)原理,工作頻率: 180 kHz波束大小:1.5? x 1.5?波束數(shù)目:126個(gè)波束覆蓋寬度:153? -最大覆蓋寬度: 8.3倍水深測(cè)深量程:1~300m最小脈寬：0.15m

6、s最大發(fā)射速率：25Hz精度: 符合IHO S-44 精度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查速度:最大12~16節(jié),系統(tǒng)基本技術(shù)指標(biāo),,,,,HRP,運(yùn)動(dòng)姿態(tài),真方位角,GYRO,,,,DGPS,RTK,,,方位,,,,,,,聲吶處理器單元 SEE-30-04,,,,,換能器,網(wǎng)絡(luò)連接,,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,,,光纖羅經(jīng),主控計(jì)算機(jī),差分GPS,聲納處理器,,聲納發(fā)射與接收換能器,聲速拋面儀,多波束配套軟件,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) “HydroStar

7、ONLINE” 7,多波束配套軟件,Terra Model/Terra Vist多波束數(shù)據(jù)后處理軟件,,比 測(cè) 試 驗(yàn),靜態(tài)比測(cè),固定位置比測(cè)：誤差不大于±0.1m 移動(dòng)相對(duì)同一位置： 平均水深誤差為-0.02m，不符值在10cm以內(nèi)的點(diǎn)子共有132個(gè)，占91.7%；不符值在20cm以內(nèi)的點(diǎn)子共有12個(gè)，占8.3%；，水深相對(duì)誤差均在±1%之內(nèi)，,動(dòng)態(tài)比測(cè),精度評(píng)價(jià),水深平均誤差為0.10m，綜合相

8、對(duì)誤差為0.68%，沒(méi)有系統(tǒng)誤差。滿足國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水道觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》（SL257-2000） “各類測(cè)深方法及儀具的單項(xiàng)測(cè)深誤差，應(yīng)控制在±0.1m以內(nèi)，綜合相對(duì)誤差不應(yīng)大于水深的1%?！?的要求。,系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn),1、采用了全覆蓋的方式，對(duì)水下地形可100%覆蓋，采集河床地形的數(shù)據(jù)全面，能真實(shí)的反映河床地形的變化，生成的等值線光滑流暢、走勢(shì)合理自然并且真實(shí)可靠；2、系統(tǒng)同步記錄船體姿態(tài)信息， 起伏、縱 搖、橫搖、航向等，由后

9、處理軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，使測(cè)量結(jié)果受外界不利因素影響減小到最低限度。,系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn),3、系統(tǒng)后處理軟件功能強(qiáng)大，能對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行多種成圖處理，可生成等值線圖、三維立體圖、彩色圖像、剖面圖等，同時(shí)還能對(duì)同一測(cè)區(qū)不同測(cè)次進(jìn)行比較以及土方計(jì)算等，極大地提高了工作效率。 4、系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，直觀性強(qiáng)，可以在現(xiàn)場(chǎng)直觀地看到水下的地形起伏、沖淤情況、以及護(hù)岸工程的效果，便于指揮決策和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，利用軟件的回放功能，不僅在現(xiàn)場(chǎng)而且在室內(nèi)也

10、能演示。,,推 廣 應(yīng) 用 情 況,景豐聯(lián)圍險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用,景豐聯(lián)圍是我省十大堤圍、珠江三角洲五大重點(diǎn)堤圍之一 。近年來(lái),由于各種因素使西江中下游河床下切,加上羚羊峽出口水流湍急以及洪水沖刷容易造成堤段深槽迫岸、座灣頂沖，岸坡陡峻，危及堤圍安全。,,景 豐 聯(lián) 圍 險(xiǎn) 段 監(jiān) 測(cè),張良險(xiǎn)段,張良險(xiǎn)段,塘口險(xiǎn)段,塘口險(xiǎn)段,,西江沙埔圍“05.6”特大洪水快速搶險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,西江沙埔圍“05.6”特大洪水快速搶險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,,,,西江小湘圍搶

11、險(xiǎn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用,,,小湘圍出險(xiǎn)段上下游橫斷面圖比較,西江郁南都城大堤監(jiān)測(cè)應(yīng)用,,,,,,珠江三角洲重點(diǎn)堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用情況,本次監(jiān)測(cè)范圍廣， 13個(gè)險(xiǎn)段分布在5個(gè)地級(jí)市，監(jiān)測(cè)的險(xiǎn)段長(zhǎng)40公里，測(cè)區(qū)面積80平方公里，排查出個(gè)別險(xiǎn)段深達(dá)50米的深槽，數(shù)個(gè)險(xiǎn)段出現(xiàn)了20多米的深槽，獲得了災(zāi)后堤圍修復(fù)加固一手資料，為大災(zāi)后大堤的修復(fù)加固提供可靠的資料和數(shù)據(jù)，確保堤圍的安全。,北江大堤西南險(xiǎn)段的應(yīng)用,北江大堤西南險(xiǎn)段的應(yīng)用,,,南海九江險(xiǎn)段,,,,

12、,,采砂論證河段對(duì)堤防影響監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,珠江三角洲東四口門采砂論證多波束測(cè)量,珠江三角洲東四口門采砂論證多波束測(cè)量,珠江三角洲東四口門采砂論證多波束測(cè)量,,廣州橫渡珠江活動(dòng)河道監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,,廣州橫渡珠江活動(dòng)河道監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,,,,系統(tǒng)在江河堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用的特色與評(píng)價(jià),系統(tǒng)應(yīng)用的特色與評(píng)價(jià),我局選型的多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)，綜合考慮了世界上多波束主流技術(shù)的發(fā)展水平以及我省河道的狀況、堤防險(xiǎn)段等的實(shí)際情況，在系統(tǒng)設(shè)備組成、采集及后處理軟件選

13、配上，不論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上都處于先進(jìn)水平。,系統(tǒng)應(yīng)用的特色,高技術(shù)集成 高精度 高效率,多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)信息表,,堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn),,全覆蓋高精度水下地形圖,常規(guī)水下地形圖,,,直觀的彩色水下地形三維圖,直觀的三維水下飛行影像圖,,,現(xiàn)場(chǎng)河道堤圍巡視、檢查,系統(tǒng)在江河堤防險(xiǎn)段應(yīng)用的評(píng)價(jià),多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)具有全天候、多功能、全覆蓋、高精度、成圖快、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，在堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，改變了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的落后

14、手段，為堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)提供了先進(jìn)的、最直觀的技術(shù)手段。,應(yīng)用的評(píng)價(jià),提高了堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性；促進(jìn)堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變 ；系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能快速進(jìn)行險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)，為及時(shí)封堵潰堤等險(xiǎn)情提供最及時(shí)的搶險(xiǎn)依據(jù) 。,,,,,,推 廣 應(yīng) 用 前 景,多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，可以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視水下地物地貌的細(xì)微變化，因而在堤防安全、潰口、崩岸監(jiān)測(cè)等具有其它方法不可替代的作用。多波束系統(tǒng)在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用具有巨大的經(jīng)濟(jì)效

15、益和社會(huì)效益，該系統(tǒng)將在江河堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。,推 廣 應(yīng) 用 前 景,多波束水下地形測(cè)量系統(tǒng)以其全覆蓋、無(wú)遺漏的測(cè)量方式，在效率、精度、分辯率及水下地形成圖質(zhì)量上有了大幅度提高，整個(gè)系統(tǒng)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)全過(guò)程真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化，徹底改變了傳統(tǒng)的水下測(cè)量手段，除了適用于堤防險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)外，還適用于內(nèi)河、水庫(kù)、湖泊及海洋等水域的水下地形測(cè)量，在江岸堤防及險(xiǎn)工險(xiǎn)段水下監(jiān)測(cè)；水下工程檢測(cè)（如拋石護(hù)岸等）；河道疏浚及