理论教育 水下地形测量中的条带设计过程及布设效果图

水下地形测量中的条带设计过程及布设效果图

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面从这两个方面具体阐述条带设计过程。图6-40相邻条带扫幅宽度随水深变化示意图对于岛礁周边、海湾、河口与河流等水下地形复杂区域,水深变化没有明显的规律,因此等深线方向变化较大,在此类测区内布设测线时,主要考虑的是作业的方便,尽量布设为直线,避免不必要的转向。图6-42不等间隔多波束测线布设效果图水深变化较大的河道河道一般水深变化剧烈,水深分布以两侧河岸区域浅、中间河床区域深为特点。

水下地形测量中的条带设计过程及布设效果图

条带设计就是如何布设测线,其原则是根据多波束系统的技术指标和测区的水深、水团分布状况,以最经济的方案完成测区的全覆盖测量,以便较为完善地显示水下地形地貌和有效地发现水下障碍物(李家彪,1999)。

测线布设前需要确定测区准确范围和水深分布情况。测线布设是否合适对多波束测深的质量与效率产生重要影响。测线布设的技术要求有以下几点(李家彪,1999):

①在满足精度要求的前提下,根据多波束系统在不同水深段覆盖率的大小,把测区按水深划分为若干区域,每个区域的水深变化均在多波束系统相同覆盖率的范围内。

②测线分为主测线与检查线。主测线要尽可能地平行等深线,这样可最大限度地增加海底覆盖率,保持不变的扫描宽度;检查线垂直于主测线布设。检查线跨越整个测区并与主测线方向垂直,长度一般为主测线的5%~10%。

③测线间距以保证相邻条带有10%的相互重叠为准,并根据实际水深情况及相互重叠程度进行合理调整,避免测量盲区。

④在测线设计时尽量避免测线穿越主要水团,并根据海水垂直结构的时空变化规律采集足够的海水声速剖面。

条带设计时根据测区水深分布情况主要考虑两方面的工作:测线方向和测线间隔。下面从这两个方面具体阐述条带设计过程。

1.测线方向

测线布设时首先需要确定测线方向。测线方向的确定与实际测量海区水深分布情况有关,根据测区内不同的水深分布划分出各个水深分布情况相近的子区域,对各个子测区具体分析,设计符合该子测区水深分布特点的测线。

对于远海区域或平坦海区,测线方向可与海底地形的总体走向保持一致,测线之间以平行方式布设。

对于沿岸海区或河道两侧存在水下斜坡情况,如水下斜坡等深线方向变化平缓或基本保持不变,一般将测线平行等深线方向布设,这样布设测线的原因主要有以下两点:

①多波束系统的测点沿侧向比航向上更密集,将测线与等深线方向平行布设,更有利于对海底地形地貌的表达。

②在多波束系统扇区开角不变的情况下,若不考虑声线折射影响,扫幅宽度与水深成正比变化。因此若测线布设方向与等深线垂直,对于倾斜海底,则会出现扫幅宽度在浅水区窄而深水区较宽的梯形变化(图6-40),使得浅水区域相邻条带间出现测量盲区。

图6-40 相邻条带扫幅宽度随水深变化示意图

对于岛礁周边、海湾、河口与河流等水下地形复杂区域,水深变化没有明显的规律,因此等深线方向变化较大,在此类测区内布设测线时,主要考虑的是作业的方便,尽量布设为直线,避免不必要的转向。

2.测线间隔

在确定测线布设的方向后,还需考虑测线布设的间隔。测线间隔的确定同样需考虑测区内水深分布情况。根据不同的水深情况,相应选取等间隔测线或不等间隔测线的布设方式。(www.daowen.com)

(1)平坦海区和远海区域

对于平坦海区,可使用相同扫幅宽度设计测线间距。此时测线设计可在满足测深精度要求的前提下采用最大扫描宽度,以提高测量效率。

以Seabat7125为例,选最大扇区开角进行测深,可达5.5倍水深扫幅宽度。考虑到可能的横摇影响和小量的地形起伏,保守选择5倍水深扫幅宽度,但考虑到相邻条带需要有不少于10%的重叠度,则应采用4.5倍水深的扫幅宽度来确定测线间距,如图6-41所示的虚线为5.5倍水深扫幅宽度边缘。

图6-41 相邻条带重叠示意图

(2)沿岸海底斜坡区域

对于沿岸海底斜坡区域,从岸边开始,水深逐渐增加。如采用相同的测线间距布设测线,随着水深的增加多波束系统的扫幅宽度增加,相邻条带的重叠度也伴随增加,使得测量效率下降。为了避免出现测量盲区且兼顾测量效率,可根据海底斜坡的水深分布状况,保证相邻条带不少于10%重叠度下选用不等的测线间隔(图6-42)。

图6-42 不等间隔多波束测线布设效果图(Hughes Clarke,2010)

(3)水深变化较大的河道

河道一般水深变化剧烈,水深分布以两侧河岸区域浅、中间河床区域深为特点。测线布设方向与河道等深线方向平行。对于靠近河岸区域,水深变化明显,可选用不等间距测线布设方式。对于河道中央宽阔区域,水深变化平缓,可选用等间距测线布设方式。图6-43为测线布设效果图。

图6-43 河道多波束测线间隔布设效果图(Hughes Clarke,2010)

(4)其他复杂区域

岛礁周边、海湾、河口与河流等区域水下地形复杂,因地理条件限制,少量测线布设为与等深线方向一致的曲线时,船速尽量保持较低的水平,并采用GNSS与惯导组合定姿方式改善姿态测量结果。不同水深区域的测线间距可根据相邻条带不小于10%重叠度适当调整。图6-44为此类测区测线布设示例。

图6-44 复杂测区测线布设示例图(Hughes Clarke,2010)

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