徕卡TCM电动全站仪测量系统在水域测绘中的应用

徕卡TCM电动全站仪是一种全新的自动动态跟踪型全站仪,用于近程、大比例尺水域测量。它只是岸上一个距离——方位测量系统。测量跟踪都是连续自动的。测量数据通过数据传输链(如UHF、VHF电台)传送到测量船。再由船上计算机计算点位,实施实时导航。按一定时间间隔或一定距离差选取定位点平面坐标,驱动测深仪测深。磁盘记录定位时间、点位平面坐标和水深值。利用全站仪进行水域定位虽早已有之,但尚不能解决大比例尺导航定位和测深之间的时间延迟问题,导致测深时往返测线水深不符。利用徕卡TCM电动全站仪测量系统,可有效地解决以上问题,确保测深精度。     

自动记取测深特征点和定位水深值的思考

水下地形测量与陆地上地形测量所采用的控制测量方法是相同的,不同的是水下地形起伏无法直接观察,不象陆上地形测量可以选择地形特征进行测绘。因此只能用测深断面法或散点法均匀地布设一些测点。观测时利用船只测定每个测点的水深,其平面位置由定位设备按一定时间或距离间隔测定位置和水深。这就不可避免地会遗漏大量水下地形特征点水深。以往一般采用人工内插特征点水深值的方法予以解决,费时费力,无法适应现代测绘自动化技术的需要。由计算机自动记取测深线上地形特征点和定位点水深值是现代测深发展的需要。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中,由于波浪和潮汐的影响,调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术,以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先,使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据,通过低通滤波剔除波浪信息,而获得海平面高程。然后,基于潮汐表和无人船海平面高程,构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法;在常规的海洋调查中,该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后,利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系,计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域,利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验,以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

《中国海军百科全书(第二版)》海洋测绘条目选登(10)

<正>shuishen celiang zidonghua xitong水深测量自动化系统(automatic hydrographic survey system)船载或机载自动采集处理水深与定位信息的设备。由定位和测深设备及其接口装置、计算机、磁(光)介质记录器、偏航指示器、打印机、绘图机、数据采集与处理专用软件等组成。     

一种纸质航海图水深注记表示的新方法

针对由多波束测深手段和由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据长期并存这一实际,在分析现行的纸质航海图水深注记表示方法存在不足的基础上,提出一种基于字符颜色扩展的海图水深注记表示新方法,即以绿色水深注记表示由多波束测深手段获得的水深数据,黑色水深注记表示由单波束测深及其他传统测深手段获得的水深数据。初步分析表明,这是一种简单、易行的方法,可在纸质航海图上有效实现对两类不同来源、具有显著质量差别的水深数据的表示,能更好地满足航海人员通过纸质航海图上的水深注记直观、准确地认知、重建和利用海底地形信息的需要。     

含沙水体水深遥感方法的研究

遥感测深技术是海岸、河口及其他水体水深测量的一种新方法,应用前景广阔。在海洋的近岸、河口处水体相对浑浊,利用可见光技术测深的精度依赖于建立合适的水深反演模型和考虑水体悬浮物质的影响。选择合适的水深反演因子和比较多种线性、非线性水深反演模型,通过对水体悬浮泥沙光谱特性的研究,建立了适于河口、近岸浅水浑浊水体并考虑悬沙浓度影响的水深反演模型。通过检验,由该模型反演的平均相对误差小于15%,在7~14 m的水深段反演效果更好,其平均相对误差小于8.5%。     

海洋测深中的波浪效应改正技术

以GPS海洋测量手段为代表的现代海洋测量技术已经形成,海洋测量的测深、定位两大主题已得到较好的解决。但是,海洋水深测量数据的改正和归算理论与方法还需要进一步改进。本文对海洋测深中的波浪效应问题进行探讨,提出了波浪效应改正技术,为提高精密海底信息场测量与表征的精度,建立了海洋水深测量数据的改正和归算问题中由波浪效应引起的相关测深改正的数学模型。     

对沿岸新旧水深图深度变化原因的分析

沿岸水深测量结束时一般要进行新旧水深资料的比对,以便科学处理测绘中的技术问题。对可能引起水深图深度变化的原因进行了分析,归纳了以下几个因素:沿岸海底地形发生了变化,海图深度起算面发生了变化,水位改正方法的改进引起的变化,其他因素引起的深度变化等。     

深水多波束声呐测深数据精度评估

多波束测深精度评估是水深测量质量控制的重要方面,静态精度评估与交叉测线动态精度评估能够从不同角度表征测深精度,估计测量样本的综合误差。在实际调查作业过程中,由于缺少水深真值,在进行精度估计时缺少可操作性。本文利用Kongsberg EM120型深水多波束系统的测深数据,基于某一区域的重复测量数据,应用中央波束的水深数据进行静态精度分析;通过引入网格化方法,进行动态水深精度评估分析,并通过偏差分析揭示测量样本的误差分布特征。结果表明,中央波束水深数据静态精度评估与基于网格化方法的动态精度评估具有实际可操作性,其结果能够有效估计测深的综合误差;重复测量数据的偏差分析能够有效展示误差的分布特征。     

电子海图水深质量评估和应用研究进展

水深质量评估是航海中一个很重要的关注方向,置信区作为表征电子海图水深质量的主要指标,已在各国海道测量官方机构中得到广泛应用,但在我国亟需加强研究。对S-67《电子海图(ENC)中深度信息准确性航海者指南》内容做了梳理,分析介绍了国际海道测量界在水深质量评估可视化、从数据源设置CATZOC、S-44与S-67 CATZOC的协调,以及智能船舶与水深质量的应用等4个方面研究进展,从海道测量和海图制图标准层面,对我国ZOC赋值方法作了分析。通过探讨,期冀对我国海道测量的服务水平起到推动作用。     

多波束水深测量误差源分析与成果质量评定

结合多波束测深系统在海洋水深测量实际生产中的应用,分析了受复杂海洋动态环境以及仪器自身原因等内外部因素影响易产生的各种粗差和系统性偏差,探讨了适用于多波束测深系统获取的水深测量成果的质量控制和检验指标,制定了涵盖多波束测深数据采集、处理、成果制作、验收等全过程的质量检验方案。     

DGPS测深技术在海底管道工程中的应用

简要介绍了差分全球定位系统(DGPS)的基本定位原理、DGPS测深技术中水深测量系统的硬件组成。重点分析了福建LNG站线湄洲湾海底管道工程成功采用DGPS测深技术进行勘测作业,使测量精度和工程效率得到极大地提高。这一工程实践经验说明,DGPS测深技术逐步为海底管道工程所采用,但其是一个不断探索、不断完善的过程,对今后我国沿海地区的海底管道工程的勘测建设具有一定的借鉴作用。     

利用DMC数字罗盘仪修正测深三维数据的探讨

在海域进行水深测量时,由于波浪、风力等因素的影响,测量船只或大或小的存在着上下、横纵摇摆运动。这种运动在测深点位和测深值两个方面影响着测深数据的稳定性、准确性,导致所描述的水下地形与实际的水下地形严重脱节,影响各项工程建设的需要。利用瑞士徕卡公司生产的DMC数字罗盘仪实时记录测深换能器的姿态,并实施换能器姿态纠正,可有效地削弱测深数据的误差,更好地满足各类工程建设对测深成果的需要。     

一种基于环境噪声的被动测深方法

研究利用环境噪声进行水深探测的一种被动测深的方法。基于阵列信号处理,应用时域格林函数恢复原理,获取被动接收阵中接收信号所隐藏的时延信息,探索利用垂直海底传播的海洋环境噪声可实现水深探测的原理,建立了基于二元垂直阵的被动测深数学模型,分析了水听器接收到的环境噪声直达波及海底反射信号的时延与水听器阵列尺寸及海底深度间的数学关系,推导了深度解算理论公式。计算机仿真及水池实验验证了方法的有效性,为被动水深探测提供了一种新的技术途径。     

ICESat-2激光卫星与光学遥感影像融合水深测量

针对浅海测深的数据特点和应用需求,以我国南海甘泉岛为例,研究了利用ICESat-2(Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2)激光卫星数据和光学遥感影像开展主被动融合水深测量的方法。首先通过信号点提取、水面/水底识别、水下点折射改正等步骤处理ICESat-2数据,获得水深值,随后以激光点作为控制,计算光学水深反演模型参数,最后由点及面地获取大范围高精度水深。实验表明,甘泉岛区域主被动融合测深中误差优于1.30m,基于激光卫星数据的主被动融合测深方法能够为浅水水深测量提供新手段。     

一种无人船水深测量系统及试验

针对浅水、未知、污染等困难地区的水深测量,研制了一种无人船水深测量系统。该系统包括岸基(母船)控制单元和测深船单元,其中岸基控制单元利用无线电遥控测深船走航测量并实时接收测量数据,测深船单元搭载GPS、电子罗盘、声学测深仪和主控系统。目前已开展了4次湖试和1次海试,验证了无人船用于水深测量的可行性和实用性。     

基于TIN模型的水下地形匹配定位算法

针对当前尚无直接利用海图水深构建不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)进行水下地形匹配定位的现状,提出了一种基于TIN模型的水下地形匹配定位算法。首先,在经典TERCOM(terrain contour matching)算法的基础上,设计基于TIN模型的匹配搜索区的确定方法;然后,给出待匹配航迹点的水深值计算公式;最后,构建目标匹配定位的地形相关组合算子,实现匹配定位。实验结果表明:(1)本文所提算法可以用海图的原始水深直接构TIN模型作为匹配基准图进行匹配定位,且其定位精度可明显高于基于规则格网模型的经典TERCOM算法;(2)新方法可以有效的降低误匹配的发生;(3)提出的MMD+MSD组合匹配算子能够一定程度上克服水深系统误差对定位精度的影响。     

长江口航道疏浚的多波束监测

在长江口深水航道整治工程中 ,用SimradEM30 0 0D多波束测深声纳系统对一段约 5 0 0 0m× 90 0m的疏浚航道试验段做了 5次重复水深地形测量 ,目的是为研究该工程的疏浚效果、边坡稳定性及泥沙冲淤等问题。讨论了在多波束系统需要临时安装的重复测量中 ,系统的安装校准及质量控制问题 ;分析了测量中主要误差源及由交叉测线获得的精度评估。通过对测量结果的分析表明 ,多波束测量的水深数据在反映水下微地形和分析局部沉积物运移趋势中 ,具有传统单波束测深不可比拟的优势。     

数字海图水深综合研究现状与分析

海图制图自动综合是海图生产一体化与海洋地理信息系统研究的重要领域。水深自动综合是海图制图自动综合研究领域的关键问题之一,也是长期制约海图生产一体化建设的瓶颈问题。本文在简单介绍海图综合及水深综合概念的基础上,针对水深综合现状进行全面梳理,归纳总结水深综合存在的问题,并且对问题进行分解和分析,分析结果有利于进一步理清研究思路,对问题的逐一解决具有借鉴和指导意义。     

海图特殊水深的定量识别分析方法

针对当前海图制图过程中作业人员识别特殊水深效率低下、易发生错漏等缺点,借鉴坡度的概念,定义了图示坡度及其计算方法;通过分析海图水深大小与其之间间隔距离的关系,借鉴当前海道测量学中对特殊深度的分级标准,对特殊水深的判断及分级标准设计了明确的量化分级指标,提出了一种海图特殊水深的定量识别分析方法。实验结果表明:所提方法能准确识别特殊水深;作业效率明显高于当前普遍使用的手工识别方法;将特殊水深分为强、中、弱三个等级,可为以后给不同等级的特殊水深设计有区别的海图符号提供参考依据。