多波束水下地形測量系統(tǒng)在榕江堤防險段監(jiān)測的應(yīng)用

馬齊國

摘 要：使用多波束水下地形測量系統(tǒng)對榕江險段進行測量，查出其存在的隱患，并實施重點整治，為江河堤圍的除險加固提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多波束水下地形測量系統(tǒng)；榕江；分辨率；堤防

中圖分類號：TV221.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0146-02

廣東省地處明顯的季風(fēng)區(qū)，是洪、澇、旱、風(fēng)、暴潮災(zāi)害和次生山地災(zāi)害頻發(fā)的省份之一，其中，暴雨、洪水和臺風(fēng)暴潮的危害最為嚴重。由于堤防是防洪減災(zāi)的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是經(jīng)過歷代加高培厚而成的，堤基和填筑情況復(fù)雜，并存在不同程度的安全隱患，因此要預(yù)先排查堤防存在的隱患，并對其進行重點治理。由于堤防險段大多是水下的隱蔽工程，采用常規(guī)的測量方法不僅工作量大、時間長，而且也不可能實現(xiàn)全面的監(jiān)測，因此研究出可以快速、準確和無損傷地查出堤防隱患的技術(shù)成為了我省乃至全國面臨的關(guān)鍵課題。

1 流域概況

榕江原名揭陽江，又名鮀江，全長210 km，由主干流南河和一級支流北河匯成。南河為主干流，發(fā)源于陸豐市東部的百花園，自西南流向東北，經(jīng)揭西、普寧、揭東、揭陽市區(qū)、潮陽和汕頭諸市縣，至牛田洋注入南海，境內(nèi)沿途匯入上砂水、橫江水、龍?zhí)端?、石肚水、五?jīng)富水、洪陽河、北河、新西河水、楓江和車田水等支流，流域面積4 408 km2，其中，本市境內(nèi)的集水面積為2 800.87 km2。南河干流長175 km，境內(nèi)干流長133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下測量系統(tǒng)簡介

多波束水下地形測量系統(tǒng)是由聲學(xué)儀器、GPS、姿態(tài)及航艏數(shù)字傳感器、計算機及其功能強大的軟件組成的高技術(shù)測深設(shè)備。多波束水下地形測量是根據(jù)超聲波工作原理，通過發(fā)射和接收聲波信號，利用聲波在水體中的傳播時間和聲速即可計算出水深。多波束換能器以一個較大的開角向水下發(fā)射聲波，同時接收幾十束或上百束聲波，每發(fā)出一個聲波，便可在垂直于航線上得到一組水深數(shù)據(jù)。當(dāng)測船連續(xù)航行時，便可得到一個比水深寬7倍的水下地形資料。多波束水下測量系統(tǒng)的

3 多波束水下測量系統(tǒng)的特點

與傳統(tǒng)單波束相比，多波束測深系統(tǒng)具有高分辨率、高精度和全覆蓋的特點，另外還有精確、高效、快捷和直觀等優(yōu)勢。本次采用的是美國LAUREL公司SONIC 2024嵌入式寬帶的超高分辨率多波束測深系統(tǒng)。SONIC 2024多波束測深系統(tǒng)在500 m量程范圍內(nèi)具有性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)質(zhì)量高和用戶使用靈活方便等優(yōu)勢。其具體優(yōu)勢表現(xiàn)在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系統(tǒng)具有超高的分辨率。②靈活多用。頻率和覆蓋寬度可以進行在線調(diào)整。③實效性。系統(tǒng)可實時顯示三維地形，并可在線查看測量情況，監(jiān)測堤圍決口的動態(tài)變化過程。④全覆蓋。由于測量數(shù)據(jù)點的密度不一樣，因此斷面生成的精度也不一樣。傳統(tǒng)斷面測量方法和多波束全覆蓋測量方法的平面圖對比如圖3所示，從圖3中可以看出，多波束的密度越大，測量精度越高。⑤邊坡顯示。傳統(tǒng)的測量方法在測量邊坡時，既費時又費力，效率不高且精度也不高，而多波束測量系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換測量角度，從而能夠快速、高效地完成測量工作。⑥系統(tǒng)處理軟件功能強大。系統(tǒng)能對測量資料進行多種成圖處理，可生成等值線圖、三維立體圖、彩色圖像和剖面圖等。⑦系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，直觀性強。利用系統(tǒng)可以在現(xiàn)場直觀地觀察搭配水下的地形起伏、沖淤情況和護岸工程的效果。

4 江堤防險段監(jiān)測成果

本次測量范圍分為兩段，總長67 km。第一段為榕江南河段（水下地形測量區(qū)域為河道左岸至河道右岸全斷面），測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)青溪水閘，測量河段上游終止位置為揭西縣三洲攔河閘閘下，河段長約35 km；第二段為榕江北河段，測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)雙溪咀，測量河段上游終止位置為揭東區(qū)月城鎮(zhèn)月城電排站上游500 m，河段長約32 km。

該處的深坑范圍較大，且距離岸邊較近；深槽至堤防的最近距離僅為6 m；該斷面上下游的河床結(jié)構(gòu)和流態(tài)較為復(fù)雜，斷面發(fā)展變化也不不穩(wěn)定，易造成崩塌現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

由于多波束水下地形測量系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，可以現(xiàn)場監(jiān)視水下地物、地貌的細微變化，加上三維效果圖非常直觀，因此該系統(tǒng)在堤防安全、潰口和崩岸監(jiān)測等中具有不可替代的作用。與傳統(tǒng)單波束相比，多波束水下地形測量系統(tǒng)在效率、精度、分辨率和水下地形成圖質(zhì)量等各方面有了大幅度提高，整個系統(tǒng)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)都實現(xiàn)了自動化、智能化和數(shù)字化，徹底改變了水下測量的技術(shù)手段。另外，該系統(tǒng)還適用于水庫、湖泊和海洋等水域的水下地形測量，江岸堤防險段的水下監(jiān)測，水下工程檢測（如拋石護岸等），河道疏浚和港口、碼頭、橋梁等工程的測量。

參考文獻

[1]舒曉明.多波束在航道測量中的應(yīng)用[G]//測繪荊楚——湖北省測繪學(xué)會2005年“索佳杯”學(xué)術(shù)論文集，2005.

[2]黃永軍，王閏成.多波束外業(yè)實施研究與探討[J].氣象水文海洋儀器，2005（03）.

[3]原大為.水下地形測量的發(fā)展趨勢概述[J]，黑龍江水利科技，2005（01）.

〔編輯：王霞〕endprint

摘 要：使用多波束水下地形測量系統(tǒng)對榕江險段進行測量，查出其存在的隱患，并實施重點整治，為江河堤圍的除險加固提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多波束水下地形測量系統(tǒng)；榕江；分辨率；堤防

中圖分類號：TV221.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0146-02

廣東省地處明顯的季風(fēng)區(qū)，是洪、澇、旱、風(fēng)、暴潮災(zāi)害和次生山地災(zāi)害頻發(fā)的省份之一，其中，暴雨、洪水和臺風(fēng)暴潮的危害最為嚴重。由于堤防是防洪減災(zāi)的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是經(jīng)過歷代加高培厚而成的，堤基和填筑情況復(fù)雜，并存在不同程度的安全隱患，因此要預(yù)先排查堤防存在的隱患，并對其進行重點治理。由于堤防險段大多是水下的隱蔽工程，采用常規(guī)的測量方法不僅工作量大、時間長，而且也不可能實現(xiàn)全面的監(jiān)測，因此研究出可以快速、準確和無損傷地查出堤防隱患的技術(shù)成為了我省乃至全國面臨的關(guān)鍵課題。

1 流域概況

榕江原名揭陽江，又名鮀江，全長210 km，由主干流南河和一級支流北河匯成。南河為主干流，發(fā)源于陸豐市東部的百花園，自西南流向東北，經(jīng)揭西、普寧、揭東、揭陽市區(qū)、潮陽和汕頭諸市縣，至牛田洋注入南海，境內(nèi)沿途匯入上砂水、橫江水、龍?zhí)端?、石肚水、五?jīng)富水、洪陽河、北河、新西河水、楓江和車田水等支流，流域面積4 408 km2，其中，本市境內(nèi)的集水面積為2 800.87 km2。南河干流長175 km，境內(nèi)干流長133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下測量系統(tǒng)簡介

多波束水下地形測量系統(tǒng)是由聲學(xué)儀器、GPS、姿態(tài)及航艏數(shù)字傳感器、計算機及其功能強大的軟件組成的高技術(shù)測深設(shè)備。多波束水下地形測量是根據(jù)超聲波工作原理，通過發(fā)射和接收聲波信號，利用聲波在水體中的傳播時間和聲速即可計算出水深。多波束換能器以一個較大的開角向水下發(fā)射聲波，同時接收幾十束或上百束聲波，每發(fā)出一個聲波，便可在垂直于航線上得到一組水深數(shù)據(jù)。當(dāng)測船連續(xù)航行時，便可得到一個比水深寬7倍的水下地形資料。多波束水下測量系統(tǒng)的

3 多波束水下測量系統(tǒng)的特點

與傳統(tǒng)單波束相比，多波束測深系統(tǒng)具有高分辨率、高精度和全覆蓋的特點，另外還有精確、高效、快捷和直觀等優(yōu)勢。本次采用的是美國LAUREL公司SONIC 2024嵌入式寬帶的超高分辨率多波束測深系統(tǒng)。SONIC 2024多波束測深系統(tǒng)在500 m量程范圍內(nèi)具有性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)質(zhì)量高和用戶使用靈活方便等優(yōu)勢。其具體優(yōu)勢表現(xiàn)在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系統(tǒng)具有超高的分辨率。②靈活多用。頻率和覆蓋寬度可以進行在線調(diào)整。③實效性。系統(tǒng)可實時顯示三維地形，并可在線查看測量情況，監(jiān)測堤圍決口的動態(tài)變化過程。④全覆蓋。由于測量數(shù)據(jù)點的密度不一樣，因此斷面生成的精度也不一樣。傳統(tǒng)斷面測量方法和多波束全覆蓋測量方法的平面圖對比如圖3所示，從圖3中可以看出，多波束的密度越大，測量精度越高。⑤邊坡顯示。傳統(tǒng)的測量方法在測量邊坡時，既費時又費力，效率不高且精度也不高，而多波束測量系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換測量角度，從而能夠快速、高效地完成測量工作。⑥系統(tǒng)處理軟件功能強大。系統(tǒng)能對測量資料進行多種成圖處理，可生成等值線圖、三維立體圖、彩色圖像和剖面圖等。⑦系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，直觀性強。利用系統(tǒng)可以在現(xiàn)場直觀地觀察搭配水下的地形起伏、沖淤情況和護岸工程的效果。

4 江堤防險段監(jiān)測成果

本次測量范圍分為兩段，總長67 km。第一段為榕江南河段（水下地形測量區(qū)域為河道左岸至河道右岸全斷面），測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)青溪水閘，測量河段上游終止位置為揭西縣三洲攔河閘閘下，河段長約35 km；第二段為榕江北河段，測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)雙溪咀，測量河段上游終止位置為揭東區(qū)月城鎮(zhèn)月城電排站上游500 m，河段長約32 km。

該處的深坑范圍較大，且距離岸邊較近；深槽至堤防的最近距離僅為6 m；該斷面上下游的河床結(jié)構(gòu)和流態(tài)較為復(fù)雜，斷面發(fā)展變化也不不穩(wěn)定，易造成崩塌現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

由于多波束水下地形測量系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，可以現(xiàn)場監(jiān)視水下地物、地貌的細微變化，加上三維效果圖非常直觀，因此該系統(tǒng)在堤防安全、潰口和崩岸監(jiān)測等中具有不可替代的作用。與傳統(tǒng)單波束相比，多波束水下地形測量系統(tǒng)在效率、精度、分辨率和水下地形成圖質(zhì)量等各方面有了大幅度提高，整個系統(tǒng)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)都實現(xiàn)了自動化、智能化和數(shù)字化，徹底改變了水下測量的技術(shù)手段。另外，該系統(tǒng)還適用于水庫、湖泊和海洋等水域的水下地形測量，江岸堤防險段的水下監(jiān)測，水下工程檢測（如拋石護岸等），河道疏浚和港口、碼頭、橋梁等工程的測量。

參考文獻

[1]舒曉明.多波束在航道測量中的應(yīng)用[G]//測繪荊楚——湖北省測繪學(xué)會2005年“索佳杯”學(xué)術(shù)論文集，2005.

[2]黃永軍，王閏成.多波束外業(yè)實施研究與探討[J].氣象水文海洋儀器，2005（03）.

[3]原大為.水下地形測量的發(fā)展趨勢概述[J]，黑龍江水利科技，2005（01）.

〔編輯：王霞〕endprint

摘 要：使用多波束水下地形測量系統(tǒng)對榕江險段進行測量，查出其存在的隱患，并實施重點整治，為江河堤圍的除險加固提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多波束水下地形測量系統(tǒng)；榕江；分辨率；堤防

中圖分類號：TV221.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0146-02

廣東省地處明顯的季風(fēng)區(qū)，是洪、澇、旱、風(fēng)、暴潮災(zāi)害和次生山地災(zāi)害頻發(fā)的省份之一，其中，暴雨、洪水和臺風(fēng)暴潮的危害最為嚴重。由于堤防是防洪減災(zāi)的主要水利工程措施，但大部分大江大河的干堤是經(jīng)過歷代加高培厚而成的，堤基和填筑情況復(fù)雜，并存在不同程度的安全隱患，因此要預(yù)先排查堤防存在的隱患，并對其進行重點治理。由于堤防險段大多是水下的隱蔽工程，采用常規(guī)的測量方法不僅工作量大、時間長，而且也不可能實現(xiàn)全面的監(jiān)測，因此研究出可以快速、準確和無損傷地查出堤防隱患的技術(shù)成為了我省乃至全國面臨的關(guān)鍵課題。

1 流域概況

榕江原名揭陽江，又名鮀江，全長210 km，由主干流南河和一級支流北河匯成。南河為主干流，發(fā)源于陸豐市東部的百花園，自西南流向東北，經(jīng)揭西、普寧、揭東、揭陽市區(qū)、潮陽和汕頭諸市縣，至牛田洋注入南海，境內(nèi)沿途匯入上砂水、橫江水、龍?zhí)端?、石肚水、五?jīng)富水、洪陽河、北河、新西河水、楓江和車田水等支流，流域面積4 408 km2，其中，本市境內(nèi)的集水面積為2 800.87 km2。南河干流長175 km，境內(nèi)干流長133.7 km，平均比降4.9%

2 多波束水下測量系統(tǒng)簡介

多波束水下地形測量系統(tǒng)是由聲學(xué)儀器、GPS、姿態(tài)及航艏數(shù)字傳感器、計算機及其功能強大的軟件組成的高技術(shù)測深設(shè)備。多波束水下地形測量是根據(jù)超聲波工作原理，通過發(fā)射和接收聲波信號，利用聲波在水體中的傳播時間和聲速即可計算出水深。多波束換能器以一個較大的開角向水下發(fā)射聲波，同時接收幾十束或上百束聲波，每發(fā)出一個聲波，便可在垂直于航線上得到一組水深數(shù)據(jù)。當(dāng)測船連續(xù)航行時，便可得到一個比水深寬7倍的水下地形資料。多波束水下測量系統(tǒng)的

3 多波束水下測量系統(tǒng)的特點

與傳統(tǒng)單波束相比，多波束測深系統(tǒng)具有高分辨率、高精度和全覆蓋的特點，另外還有精確、高效、快捷和直觀等優(yōu)勢。本次采用的是美國LAUREL公司SONIC 2024嵌入式寬帶的超高分辨率多波束測深系統(tǒng)。SONIC 2024多波束測深系統(tǒng)在500 m量程范圍內(nèi)具有性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)質(zhì)量高和用戶使用靈活方便等優(yōu)勢。其具體優(yōu)勢表現(xiàn)在：①高分辨率。0.5°超窄波束和聚焦算法，使系統(tǒng)具有超高的分辨率。②靈活多用。頻率和覆蓋寬度可以進行在線調(diào)整。③實效性。系統(tǒng)可實時顯示三維地形，并可在線查看測量情況，監(jiān)測堤圍決口的動態(tài)變化過程。④全覆蓋。由于測量數(shù)據(jù)點的密度不一樣，因此斷面生成的精度也不一樣。傳統(tǒng)斷面測量方法和多波束全覆蓋測量方法的平面圖對比如圖3所示，從圖3中可以看出，多波束的密度越大，測量精度越高。⑤邊坡顯示。傳統(tǒng)的測量方法在測量邊坡時，既費時又費力，效率不高且精度也不高，而多波束測量系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換測量角度，從而能夠快速、高效地完成測量工作。⑥系統(tǒng)處理軟件功能強大。系統(tǒng)能對測量資料進行多種成圖處理，可生成等值線圖、三維立體圖、彩色圖像和剖面圖等。⑦系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，直觀性強。利用系統(tǒng)可以在現(xiàn)場直觀地觀察搭配水下的地形起伏、沖淤情況和護岸工程的效果。

4 江堤防險段監(jiān)測成果

本次測量范圍分為兩段，總長67 km。第一段為榕江南河段（水下地形測量區(qū)域為河道左岸至河道右岸全斷面），測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)青溪水閘，測量河段上游終止位置為揭西縣三洲攔河閘閘下，河段長約35 km；第二段為榕江北河段，測量河段下游起始位置為揭東區(qū)炮臺鎮(zhèn)雙溪咀，測量河段上游終止位置為揭東區(qū)月城鎮(zhèn)月城電排站上游500 m，河段長約32 km。

該處的深坑范圍較大，且距離岸邊較近；深槽至堤防的最近距離僅為6 m；該斷面上下游的河床結(jié)構(gòu)和流態(tài)較為復(fù)雜，斷面發(fā)展變化也不不穩(wěn)定，易造成崩塌現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

由于多波束水下地形測量系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，可以現(xiàn)場監(jiān)視水下地物、地貌的細微變化，加上三維效果圖非常直觀，因此該系統(tǒng)在堤防安全、潰口和崩岸監(jiān)測等中具有不可替代的作用。與傳統(tǒng)單波束相比，多波束水下地形測量系統(tǒng)在效率、精度、分辨率和水下地形成圖質(zhì)量等各方面有了大幅度提高，整個系統(tǒng)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)都實現(xiàn)了自動化、智能化和數(shù)字化，徹底改變了水下測量的技術(shù)手段。另外，該系統(tǒng)還適用于水庫、湖泊和海洋等水域的水下地形測量，江岸堤防險段的水下監(jiān)測，水下工程檢測（如拋石護岸等），河道疏浚和港口、碼頭、橋梁等工程的測量。

參考文獻

[1]舒曉明.多波束在航道測量中的應(yīng)用[G]//測繪荊楚——湖北省測繪學(xué)會2005年“索佳杯”學(xué)術(shù)論文集，2005.

[2]黃永軍，王閏成.多波束外業(yè)實施研究與探討[J].氣象水文海洋儀器，2005（03）.

[3]原大為.水下地形測量的發(fā)展趨勢概述[J]，黑龍江水利科技，2005（01）.

〔編輯：王霞〕endprint