海卓MS400應用于京杭大運河蘇州城區段水下三維地形數據采集

1.項目概述

  淺水河道測量一直是使用多波束測深系統進行高效測量的難題之一。2017年相關部門在進行蘇州大運河古城區段進行高精度水下地形掃測項目時就遇到了同樣的問題。海卓MS400的淺水測量功能和任意角度傾斜安裝功能有效的解決的上述問題，2017年9月，相關單位與北京海卓同創科技有限公司正式聯合啟動對大運河的水下精細測量掃測工作，并順利的完成了相關測量任務，得到了蘇州大運河古城區段的全面水下數據。

  本項目作業區域位于蘇州市內古城區周邊方形護城河區域，如下圖紅線為項目主要區域：

  本項目測區河面寬度在20-160米，平均寬度在80米左右，長度約15公里，水深范圍在0-5米，平均深度在3米左右。

  1.測量實施

  本次測量的主要設備是海卓MS400多波束測深系統，為實現對兩岸邊坡的全測量，多波束探頭采用傾斜安裝的方式固定于測量船右側。通過可調節安裝角度的轉接法蘭，實現多波束探頭向右側傾斜20度左右。現場安裝照片如下圖所示：

  3.項目成果

  3.1測區數據展示

  在經過一系列內業處理工作之后，我們得到了測區的整體展示數據，如下圖為加載到谷歌地球上的測區成果圖：

  3.2 橋下數據成果

  由于測區存在大量的橋梁，橋下定位數據丟失在所難免，但通過項目實施方的技術手段有效的解決了這個問題，如下圖所示為谷歌地球展示中橋梁下數據的定位吻和情況：

  通過以上幾幅圖片可以看到，通過采用的技術手段和方法，橋下數據同樣準確無誤的得以展示。

  3.3 水下地形及護堤點云數據

  為了更好的實現水下地形全方位掃測，我們采用了傾斜測量的方式進行，同樣，我們得到了水底、護堤、斜坡等區域的全方位數據，如下圖幾副圖片為幾處代表性區域點云展示效果：

  通過以上幾圖我們可以清晰的看出，通過采用傾斜測量的手段，我們得已無遺漏的全覆蓋測量。

  3.3 地形細節

  得益于MS400多波束1°×1°高分辨率波束角，我們可以得到更為精細的水下地形特點，如下圖為1-2米左右、甚至幾十厘米的水下地形掃測效果：

  3.5 精度分析

  在此項目中，我們采用目前主流的多波束后處理軟件的質量控制報告功能對項目數據進行質量分析并進行統計，具體統計結果如下：

  從質量分析報告中，我們可以看到，在蘇州項目中，抽查的多波束數據在-63度至63度范圍內所有的數據均滿足《IHO海道測量規范》中特級精度要求，同樣，我們以計算出的標準差進行分析，其2倍標準差（水深誤差限值）同樣完全滿足《水運工程測量規范》中對精度的要求。

  2.總結

  隨著蘇州護城河項目的順利完成，我們可以得出以下結論：

  （1）針對淺水測量、甚至極淺水測量，MS400多波束測深系統完全可以實現全方位無遺漏掃測；

  （2）MS400在免安裝偏差校準的情況下，精度完全滿足相關行業標準要求；

  （3）MS400多波束測深系統可以實現水下目標的高分辨顯示。

  此次蘇州護城河采用MS400多波束進行傾斜測量，數據密度和測量精度，以及最終的綜合測量成果均得到了項目相關單位專家和領導的一致認可。