摘要：当前国内外应用单波束测深十分普遍，但是在单波束水深测量项目中仍然存在很多质量问题。文章针对存在的问题分析，并对提高单波束水深测量的质量的策略进行研究。
关键词：单波水束；水深测量；质量管理
1.单波束水深测量概述
（1）单波束水深测量的定义
通过单波束测深仪利用回声定位法获得水面到水底（泥面）的深度和平面位置。
（2）回声测深原理
如下图所示，假设声波在水中的传播速度为v，声波经探头发射到水底，并从水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返距离所经历的时间为t，那么：z=vt／２。z就是从探头到水底的深度，再加上探头的吃水改正数就等于水深值。
2.当前单波束水深测量存在的主要问题
2.1对单波束水深测量项目质量核查点的内容和方法不清楚
通过问卷调查发现，50个测绘部的员工里面有42个员工说不知道怎么进行自检互检。由于没有对单波束水深测量项目的质量检查系统地归纳整理，导致很多项目实施者甚至是质检人员都不是很全面地知道单波束水深测量项目的质量核查点有哪些内容。
2.2缺乏责任心和工作积极性
测绘部员工好像觉得质检就只是质检部门的事情，与自己关系不大。不注重外业和内业检查甚至不检查。一些很简单、很容易发现的问题都没有看出来，例如：水位改正数输错了一米；基面关系搞错，技术报告有三个项目名称。这些劣质的成果交到业主的手中，轻则返工，重则负上法律责任。
3.单波束水深测量质量的研究
3.1外业检查要点研究
（1）单波束GPS安装校正外业检查方法的设计
a.定位方法一般有信标机和RTK定位，因为RTK的定位精度较高，所以测图比例尺大于1/200需GPS-RTK进行定位（1/500根据项目性质及条件而定）。
b.定位中心与测深中心一致（提供安装图片），其偏差不大于图上0.3mm（0.3×比例尺分母÷1000）。
c.控制点点校正控制区域为上下游各1.5km之内。如超过1.5Km则需同时对多个控制点进行校正。
（2）单波束动吃水改正的一般做法
a.动吃水的测定方法有以下四种方法：用水准仪或经纬仪测定；测船漂流时连续观测2次，取读数的平均值；以测深的船速连续观测4次，取平均值；动吃水计算： 。
b.使用机动船测深时，应根据需要测定测深仪换能器动吃水改正数，改正数小于0.05m时可不改正。
c.一般来说，换能器吃水安装：海域：80～100cm，内河：35～50cm。
（3）验潮点（尺）引测检查依据
水位站的布设位置要求：a.能充分反映测区的水位变化（如测区的中部位置）；b.无沙洲、浅滩阻隔，无壅水、回流现象；c.不直接受风浪、急流冲击影响，不易被船只碰撞；d.地质稳定、能牢固设置水尺或自记水位计，便于水位观测和水准测量。
码头上的水位站应在现场位置进行明显标识（刻划标红油漆），并在图面上标注。
验潮工作点高程引测一般按照四等水准的要求进行联测（在水准测量困难下可采用三角高程及GPS-RTK拟合高程的方式）。每个验潮点控制的区域一般不超过上下游各1.5km。
（4）主测线与水深检查线布设的检查要求
不同作业组的相邻测段应布设一条重合测深线，同一作业组不同时期测深的相邻测深段应布设两条重合测深线。测深检查线宜垂直于主测深线，其长度不宜小于主测深线总长度的5％。检查线不宜布设在边坡位置。根据《水运工程测量规范》要求测深检查线与主测深线相交处、单波束不同作业组相邻测段或同一作业组不同时期相邻测深段的重复测深线的重合点处，图上1mm范围内水深点的深度比对互差应满足1）水深小于等于20m，深度比对互差小于等于0.4m；2）水深大于20m，深度比对互差小于等于0.02倍的水深。
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（5）潮位观测外业检查要求
水位观测采用北京时间，测量期间每日与计算机时间早晚对时，其误差不大于1分钟。水位观测值应精确到10mm；水位读数取波峰、波谷读数的平均值并归算至基尺零点上水位。每天水位观测在测前20分钟开始、测后延迟20分钟结束。按每10分钟观测记录1次水位，按规范要求进行记录并形成测量原始记录。潮位观测与水深测量同步进行。潮位观测要早于水深测量开始的时间以及晚于水深测量结束的时间。如果水尺零点刻度不是零，要把水尺读数减去零点的常数。使用皮尺量水位时，一定要核实刻度，避免水尺大数读错。
3.2内业检查要点研究
（1）单波束测线布设检查方法的设计
a.根据《水运工程测量规范》对测深线布设的规定，测量主测线应垂直于等深线总方向、河道（或航道）走向、码头或岸线。
b.测线间距应符合《水运工程测量规范》
（2）单波束GPS安装校正内业检查方法的设计
a.由于在水深测量工作中，一般都使用国家坐标系统或地方坐标系统，而 GPS 测量结果是基于 WGS84 的坐标系统，所以在进行一项新的任务之前，必须要做点校正，以求出两种坐标系统的转换参数。
b.所以单波束GPS安装校正内业要检查控制点点校正的坐标系统与成图的坐标系统一致。
（3）校正点点位误差检查方法的设计
a.常用的水深定位方法有信标机和RTK定位。根据《水运工程测量规范》表8.1.5“测深定位点点位中误差限值”的规定
b.假如1：5000的比例尺的实际点位中误差限值为5乘以1.5等于7.5米。
c.结论：大于1：5000的点校正点位中误差不超过7.5米；1：2000的点校正点位中误差不超过3.0米；1：1000的点校正点位中误差不超过1.5米，1：500测图可以放宽到1米。
d.校正点点位误差检查的时候要填写下表：校正控制点是CSPC02，比例尺为1：500，其校正精度为0.427米<1米，满足《水运工程测量规范》要求。
（4）声速改正的检查方法的设计
a.声速的测定我们一般采用两种方法，经验值法和测试板法。
b.根据大量研究得出声速经验值法：内河一般为1490~1495，海域一般为1515~1530。
c.测试板法：测试板法使用的工具是测试板。测试板是由一定尺寸的钢板和与之相连的带有刻度标志的钢丝绳组成的。将测深系统连接调试之后，根据测量的最大水深以及测量船的吃水估计一个声速测定深度范围，再将测试板放入水中，以水面为标准放入一个整刻度的深度，例如５米。然后调整测深仪的声速值，直到显示水深和测试板放入的深度相同，这时在测深纸上打印标志线，记录深度值和设定的声速。再将测试板每隔一个整刻度例如２米下放，重复上述操作。直到接近最大深度的一个整数值，再将测试板拉起，从下到上再次测定声速。这样便得到一组测量的声速值，根据这些声速值设定一个初始声速，内业后处理时根据不同水深对应声速改正深度值。
d.声速检查需提供后缀名为mdb的文件，从Sounder表中反映出该项目的声速值。例如下图中圈住的1515就是声速值。
（5）主、检深点较差检查方法的设计
a.根据（3）校正点点位误差检查方法的结论，检查主、检深点的较差有没有超过比例尺的限差。
b.例如：下表中的序号1的主检深点距离为1.8米（ ），，若是1：1000比例尺地形图的话，其主检深点较差限差为1米。因为1.81大于1米，所有此数据超限，不能采用。
4.结束语
综上所述，对单波束水深测量项目质量核查点的研究，并总结出一套单波束水深测量内外业核查方法和步骤。对提高员工责任心和积极性的研究，从建立活动奖惩制度，通过项目评分表的质量系数与项目补贴联系起来，刺激员工的积极性。同时也是为员工晋升提供科学的对比方法。
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论文作者:张惠雯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：波束论文; 水深论文; 测量论文; 声速论文; 水位论文; 方法论文; 误差论文; 《基层建设》2018年第25期论文;