面向智慧流域的“陸水空天”安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)研究

劉 峰， 李 大 宏， 黃 張 裕， 段 兵 兵

(1. 中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072；2. 河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；3. 同濟大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院，上海 200092)

面向智慧流域的“陸水空天”安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)研究

劉 峰1， 李 大 宏1， 黃 張 裕2， 段 兵 兵3

(1. 中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072；2. 河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；3. 同濟大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院，上海 200092)

智慧流域為傳統(tǒng)水電工程安全監(jiān)測行業(yè)注入了新功能，同時也對安全監(jiān)測信息服務(wù)提出了新要求。推動安全監(jiān)測專業(yè)供給服務(wù)能力提質(zhì)增效升級，首先需要加快與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、時間序列InSAR、無人機低空遙感、地基InSAR、多波束測深系統(tǒng)等空間信息技術(shù)的深度融合，著力形成涵蓋航天、低空、水面、水下、地面、地下的“陸水空天” 多平臺安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)體系，進而構(gòu)建智慧監(jiān)測專題服務(wù)系統(tǒng)，為智慧流域建設(shè)與運行提供高效、協(xié)調(diào)、智慧的安全監(jiān)測服務(wù)。

智慧流域；智慧監(jiān)測；數(shù)據(jù)獲?。豢臻g信息

1 概 述

自2008年IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出智慧地球(Smart Earth)概念以來，由其而衍生出來的智慧中國、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧流域、智慧大壩等一系列新型理念在我國廣泛掀起并形成井噴局面。作為智慧地球的具體體現(xiàn)形式之一，智慧流域是流域信息化發(fā)展的高級階段，是由作為流域信息化基礎(chǔ)的數(shù)字流域、能夠?qū)崿F(xiàn)流域信息全面實時感知的物聯(lián)網(wǎng)、能夠高效智能處理海量數(shù)據(jù)信息的云計算、能夠及時有效提供智慧服務(wù)的可視化智能分析系統(tǒng)等組成的流域新型生態(tài)系統(tǒng)。

智慧流域建設(shè)為后水電時代傳統(tǒng)水電水利行業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入了新動能，水電水利行業(yè)部門只有強化需求導(dǎo)向與問題導(dǎo)向，主動革新專業(yè)服務(wù)能力，催生新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)，才能使水電水利事業(yè)永葆生機活力。安全監(jiān)測數(shù)據(jù)是流域地理空間重大水工建筑物與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報、反演反饋、健康診斷、隱患識別、災(zāi)害預(yù)警等智慧服務(wù)的重要數(shù)據(jù)支撐，是智慧流域海量時空信息的重要數(shù)據(jù)源。

筆者針對智慧流域提出的新理念、新需求，全面總結(jié)了涵蓋航天、低空、水面、水下、地面、地下等多平臺的“陸水空天”安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)體系，重點分析了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System, GNSS)等空間信息技術(shù)及其在安全監(jiān)測中的應(yīng)用思路，最后強調(diào)了構(gòu)建智慧監(jiān)測專題服務(wù)系統(tǒng)的目標(biāo)要求。

2 智慧流域?qū)Π踩O(jiān)測服務(wù)提出了新要求

在智慧流域新理念、新市場、新契機強勢沖擊下，安全監(jiān)測行業(yè)需要深刻認(rèn)知多尺度范圍覆蓋、一站式生產(chǎn)能力、智慧化專題服務(wù)、高效能應(yīng)急保障等新需求、新挑戰(zhàn)，主動順應(yīng)新趨勢，解決新問題，實現(xiàn)新跨越，助力專業(yè)供給服務(wù)能力提質(zhì)增效升級。

(1)多尺度范圍覆蓋要求。

目前，水電工程安全監(jiān)測的對象主要是針對水工建筑物和地質(zhì)災(zāi)害點等局部性單體工程，而適用于大面積、全庫區(qū)、全流域的安全監(jiān)測技術(shù)手段相對不足，因此需要加快與地球空間信息技術(shù)融合發(fā)展，構(gòu)建涵蓋航天、低空、水面、水下、地面、地下的“陸水空天”多平臺安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)體系，并通過集成化智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，為智慧流域建設(shè)提供全面、準(zhǔn)確、動態(tài)、鮮活的安全監(jiān)測時空數(shù)據(jù)資源。

(2)一站式生產(chǎn)能力要求。

在智慧流域新引擎倒逼驅(qū)動下，安全監(jiān)測生產(chǎn)單位若再繼續(xù)以粗放、狹隘、局部工序的監(jiān)測施工作為絕對重心，將越來越變得不可競爭、不可持續(xù)、不可跨界、不可掌控全局、不可引領(lǐng)發(fā)展、不可捍守地位。唯有大力加強上游與下游、業(yè)內(nèi)與業(yè)外、國內(nèi)與國外資源的統(tǒng)籌力度，全面打造集“監(jiān)測設(shè)計→系統(tǒng)建設(shè)→數(shù)據(jù)獲取→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)分析→數(shù)據(jù)挖掘”全工作流于一體的一站式安全監(jiān)測供給服務(wù)能力，才能在新市場中再立競爭新優(yōu)勢。

(3)智慧化專題服務(wù)要求。

智慧流域的最終目的在于智慧應(yīng)用。安全監(jiān)測專業(yè)需要在智慧流域時空信息平臺框架下依托云計算能力和大數(shù)據(jù)技術(shù)，充分挖掘多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)中的高價值信息，聚行業(yè)之智研發(fā)智慧監(jiān)測專題服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)來源全面化、數(shù)據(jù)獲取實時化、數(shù)據(jù)處理自動化、數(shù)據(jù)分析智能化、數(shù)據(jù)產(chǎn)品知識化、數(shù)據(jù)表達可視化、數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化，為智慧流域提供高效、協(xié)調(diào)、智慧的安全監(jiān)測服務(wù)。

(4)高效能應(yīng)急保障要求。

對流域空間突發(fā)災(zāi)情的高效能應(yīng)急保障是安全監(jiān)測部門的重要職責(zé)，圍繞“快速數(shù)據(jù)獲取、快速數(shù)據(jù)處理、快速分析反饋”的核心要求，安全監(jiān)測單位需要以戰(zhàn)略性高度推進應(yīng)急裝備資源配置，提升應(yīng)急隊伍專業(yè)技能水平，不斷完善災(zāi)害應(yīng)急與減災(zāi)救災(zāi)體系，強化聯(lián)動協(xié)作與信息互通，著力形成反應(yīng)迅速、運轉(zhuǎn)高效、協(xié)調(diào)有序的應(yīng)急監(jiān)測保障機制。

3 “陸水空天”多平臺安全監(jiān)測技術(shù)支撐

隨著水電工程安全監(jiān)測市場由云貴川走向藏青新、亞非拉，監(jiān)測尺度由局部單體工程走向全庫區(qū)、全流域，環(huán)境條件漸趨惡劣，生產(chǎn)成本持續(xù)增高，當(dāng)前以地面和地下(含結(jié)構(gòu)內(nèi)部)為主的常規(guī)離散式監(jiān)測手段顯得心有余而力不足。在智慧流域新需求倒逼驅(qū)動下，務(wù)必大力推進全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、合成孔徑雷達干涉測量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)以及無人機低空遙感等空間對地觀測新技術(shù)的消化吸收，逐步建成“陸水空天”多平臺數(shù)據(jù)獲取技術(shù)體系，實現(xiàn)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)供給能力提質(zhì)增效升級(表1)。

表1 “陸水空天”安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的主要支撐技術(shù)表

3.1 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

隨著我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)的逐步完善并具備亞太地區(qū)PNT服務(wù)能力，多頻多模GNSS特別是BDS/GPS兼容與互操作已成為行業(yè)研究、應(yīng)用及營銷的熱點。成都院已先后在長河壩、瀑布溝、溪洛渡、錦屏一級等工程中積極實施GNSS變形監(jiān)測應(yīng)用并取得了較好的工程效益。但總體看來，這種過多依賴于國內(nèi)儀器廠家而建立的GNSS系統(tǒng)應(yīng)用效果并不十分理想，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)解算理解不深入、不同廠家軟件不兼容、通用式傻瓜式不靈活，特別是在高精度、高可靠度、高靈敏度的混凝土大壩安全監(jiān)測中，仍未有成熟完整的解決方案。因此，有必要針對以下課題展開相關(guān)研究，以使更深入地理解GNSS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法與策略，進一步提升GNSS應(yīng)用生產(chǎn)能力。

(1)BDS/GPS組合定位。

BDS/GPS組合定位可以利用雙系統(tǒng)豐富的導(dǎo)航信息，極大地提高用戶的可用性、精確性、完好性和可靠性，是解決深山峽谷地區(qū)重大水工結(jié)構(gòu)高精度變形監(jiān)測問題的首選思路。

其數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)：一是多模GNSS兼容與互操作，即時間參考框架、坐標(biāo)參考框架和空間信號的統(tǒng)一，選擇統(tǒng)一參考衛(wèi)星；二是基于等權(quán)模型或高度角定權(quán)的單系統(tǒng)觀測值定權(quán)策略；三是基于先驗定權(quán)或Helmert方差分量估計的系統(tǒng)間觀測值定權(quán)策略；四是GNSS載波相位觀測值預(yù)處理、基線解算與網(wǎng)平差。然而，目前國內(nèi)隨機軟件產(chǎn)品所采用的BDS/GPS組合定位模型基本為松耦合模型，并未實現(xiàn)深度兼容與隨機互操作，且變形監(jiān)測多采用單基線解模式，其精確性與可靠性相對較弱。

深入研究BDS/GPS精密變形監(jiān)測核心算法的一種有效途徑是借力GAMIT、Bernese和RTKLIB等科研軟件嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型并進行二次開發(fā)，進而構(gòu)建適用于水電環(huán)境的、基于高精度靜態(tài)相對定位方法的變形監(jiān)測自動化數(shù)據(jù)處理軟件，為大壩外觀自動化系統(tǒng)設(shè)計與改造的一站式解決方案提供核心軟件支撐。

(2)GNSS單歷元定位。

單歷元變形監(jiān)測方法從基準(zhǔn)點和監(jiān)測點的雙差觀測值變異中直接提取變形矢量。當(dāng)變形量對雙差觀測值的影響小于半個波長時，可避開周跳的探測與修復(fù)以及整周模糊度的確定等棘手難題，使GNSS數(shù)據(jù)處理效率大為提升。該方法充分利用監(jiān)測時目標(biāo)點在一定范圍內(nèi)變化的特點，使數(shù)據(jù)處理不受GNSS信號連續(xù)跟蹤中斷的影響，并能夠及時而準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)點變形的空間狀態(tài)和時間特性，特別適用于形變量較小的短基線工程變形監(jiān)測領(lǐng)域。

常規(guī)單歷元方法要求變形量小于雙差觀測值的半個波長，因此，在實際工程應(yīng)用中需要及時、定期更新計算初始坐標(biāo)，從而給自動化連續(xù)監(jiān)測工作帶來了一定的不便。為此，需要對常規(guī)模型進行改進優(yōu)化，常用的方法一是利用波長較大的寬巷組合觀測值，二是單歷元實時解算整周模糊度。成都院在瀑布溝水電站移民遷建工程中采用了基于寬巷組合觀測值的單歷元方法，該系統(tǒng)運行近5年來，數(shù)據(jù)處理效率高，性能穩(wěn)定、可靠。

(3)非差相位精密單點定位。

非差相位精密單點定位(Precise Point Positioning, PPP)的基本原理在已知精密星歷和衛(wèi)星鐘差的前提下，充分考慮了與衛(wèi)星、傳播路徑、接收機等有關(guān)的各種誤差改正，利用單測站直接確定ITRF框架坐標(biāo)系內(nèi)的地心坐標(biāo)。該方法于1997年由美國噴氣推進實驗室(JPL)提出，并在其研發(fā)的GIPSY軟件上予以實現(xiàn)。隨著近年來模型研究的逐步完善，未來有望對現(xiàn)今主流相對定位模式帶來突破性影響，具有十分重要的現(xiàn)實意義和廣泛的應(yīng)用前景。

相比相對定位方法而言，PPP方法無需設(shè)置參考站(或基準(zhǔn)站)，不受觀測距離和網(wǎng)形的限制，可直接獲取ITRF框架三維地心坐標(biāo)，單臺接收機實現(xiàn)cm級定位精度，作業(yè)方式靈活、成本降低、效率提高，極大地降低了用戶使用門檻，便于各行業(yè)群體推廣應(yīng)用。

目前，瑞士伯爾尼大學(xué)的Bernese軟件和日本東京海洋大學(xué)開源RTKLIB軟件均實現(xiàn)了PPP功能，在庫區(qū)土質(zhì)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方面，可基于此采用“GPS+IGU”方法開展實時動態(tài)監(jiān)測，也可采用“GPS+IGS/IGR”方法用于事后的精密變形監(jiān)測。

3.2 時間序列InSAR

合成孔徑雷達干涉測量是一種快速發(fā)展的大地測量與雷達遙感技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、變形靈敏度高、空間分辨率高、重復(fù)周期穩(wěn)定、幾乎不受云雨天氣制約等優(yōu)勢。與常規(guī)點式離散監(jiān)測方式相比，能夠以圖像形式直觀而清晰地呈現(xiàn)測區(qū)的整體運動與地表形變，大大壓縮人力及物力成本。近20 a來，星載InSAR已在地形測繪、災(zāi)害監(jiān)測評估(地震地殼形變、火山運動、山體滑坡、區(qū)域地面沉降等)、能源資源勘查(油氣田開采、礦藏資源開采、地下水抽采等)、全球環(huán)境變化(冰川消融、凍土退化、冰川漂移、極地冰層變化等)等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了一系列重要的研究成果。

時間序列InSAR解決了常規(guī)差分干涉測量(Differential InSAR, D-InSAR)存在的時間去相關(guān)、空間基線去相關(guān)和大氣延遲效應(yīng)等問題，顯著提高了地表形變測量的精度(真正實現(xiàn)了mm級)和可靠性，并由此拓展到緩慢小尺度地表微變監(jiān)測領(lǐng)域，極大地推動了InSAR的技術(shù)發(fā)展。

目前時序InSAR方法中應(yīng)用最為廣泛的為永久散射體技術(shù)(PS-InSAR)和小基線集技術(shù)(SBAS-InSAR)。其中PS-InSAR技術(shù)是大面積、高精度地表微弱形變監(jiān)測的重大技術(shù)突破，具有極大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景，其基本思想是利用覆蓋同一地區(qū)的一組時間序列SAR影像(通常>20景)進行干涉對組合與差分干涉處理，且僅對具有高信噪比～高相干性的PS目標(biāo)(如建筑物、橋梁、混凝土壩等人工建筑以及裸露的巖石等天然硬目標(biāo))建立差分干涉相位建模，通過參數(shù)解算分離大氣延遲相位信息，進而提高地表變形監(jiān)測的精度與可靠度。

2008年以來，高分辨率、多極化、多星座、短重訪周期等新型星載SAR系統(tǒng)取得了長足發(fā)展，商業(yè)化SAR數(shù)據(jù)源選擇更加豐富，主要代表性雷達衛(wèi)星包括日本ALOS-2、加拿大Radarsat-2、德國TerraSAR-X、意大利Cosmo-Skymed等，主要代表性影像處理軟件有瑞士GAMMA、加拿大EarthView以及荷蘭Doris(開源)等。

星載時間序列InSAR必將成為智慧流域重要的時空數(shù)據(jù)獲取手段。在拓展其在水電環(huán)境應(yīng)用的同時，有必要在電站庫區(qū)(如楞古庫區(qū)和溪洛渡庫區(qū))開展InSAR形變監(jiān)測可行性試驗研究，分析地形起伏、植被覆蓋、氣候變化對常規(guī)D-InSAR技術(shù)的影響程度，檢驗時間序列InSAR技術(shù)的應(yīng)用效果，通過庫區(qū)高空間分辨率緩變?yōu)暮z測結(jié)果，有針對性地拓展高時間分辨率的GNSS自動化實時/近實時形變監(jiān)測業(yè)務(wù)；其次，在庫區(qū)可行性試驗的基礎(chǔ)上，拓展全庫區(qū)全流域地質(zhì)災(zāi)害定期普查、應(yīng)急排查以及緩變?yōu)暮ΤB(tài)化監(jiān)測業(yè)務(wù)；同時，基于高分辨率SAR影像與時序InSAR技術(shù)，開展電站樞紐區(qū)及高土石壩單體精細(xì)監(jiān)測。

3.3 無人機低空遙感

無人機遙感(Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing, UAVRS)是以無人駕駛飛行器為遙感平臺，以遙感傳感器為任務(wù)載荷，以遙感影像快速處理為技術(shù)支撐，結(jié)合遙測控制技術(shù)、無線通信技術(shù)、DGNSS/IMU定位定姿技術(shù)，高機動、低成本、自動化快速獲取地理資源環(huán)境等空間遙感信息并進行實時/事后處理與應(yīng)用分析的新型航空遙感技術(shù)解決方案。UAVRS彌補了衛(wèi)星遙感與航空遙感在對地觀測精度、時效和頻率上的不足，是云下低空(<1 000 m)平臺遙感手段的重要補充，具有靈活機動、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、高性價比等優(yōu)勢，在生態(tài)環(huán)境、資源調(diào)查、防災(zāi)減災(zāi)、公共安全、地理國情監(jiān)測等經(jīng)濟社會各領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

成熟完備的民用無人機低空遙感系統(tǒng)主要由無人飛行器系統(tǒng)、有效任務(wù)載荷、地面保障系統(tǒng)和影像信息處理系統(tǒng)四部分組成。無人飛行器系統(tǒng)除無人機飛行平臺外，還包括動力推進系統(tǒng)、飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸鏈路機載部分、起降系統(tǒng)機載部分；有效任務(wù)載荷一般采用經(jīng)標(biāo)定的、有效像素大于2 000萬的普通數(shù)碼相機；此外，其還包括必要的氣象傳感器包。在滿足平臺載重能力時，亦可搭載小型InSAR、LiDAR以及視頻設(shè)備等；地面保障系統(tǒng)主要包括地面監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸鏈路地面部分、起降系統(tǒng)地面部分以及有關(guān)后勤人員與輔助設(shè)備等；UAVRS影像信息處理一般需要通過畸變差校正、影像匹配與空三加密等程序，生成DEM和DOM，并用于遙感圖像解譯與專題分析，目前常用的UAVRS影像處理軟件主要有國外的Inpho、PixelFactory、Pix4Dmapper，國內(nèi)的MapMatrix、DPGrid、PixGrid等。與通用攝影測量與遙感數(shù)據(jù)處理不同，UAVRS影像處理存在自動、快速、應(yīng)急的性能要求，因而研發(fā)自動化、實時化、智能化的高性能UAVRS影像處理系統(tǒng)已成為未來推陳出新的前提。

自“5.12”汶川地震以來，UAVRS被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測與評估，并逐步發(fā)展成為應(yīng)急監(jiān)測保障的重要技術(shù)手段。在水電站庫區(qū)及江河流域，通過UAVRS高分辨率重復(fù)遙感影像的對比分析，可以實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的全面排查、地質(zhì)災(zāi)害隱患點識別及其動態(tài)監(jiān)測；也可在地震、滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等突發(fā)災(zāi)情發(fā)生后短時間獲取大量現(xiàn)勢遙感信息，為減災(zāi)救災(zāi)提供更加客觀、及時、全面、具體的災(zāi)情信息；此外，將無人機遙感影像與GIS平臺相結(jié)合，構(gòu)建決策支持系統(tǒng)，可以大大提升災(zāi)害分析、評估與預(yù)報的能力和水平。

3.4 地基InSAR

近幾年發(fā)展起來的地基合成孔徑雷達干涉技術(shù)(Ground-based InSAR, GB-InSAR)是基于微波探測主動成像方式獲取監(jiān)測區(qū)域的二維影像，通過合成孔徑和步進頻率連續(xù)波(SF-CW)技術(shù)提高雷達影像方位向和距離向空間分辨率，通過比較影像中目標(biāo)點的電磁波相位信息，采用干涉技術(shù)求取監(jiān)測區(qū)域的變形量。

地基SAR技術(shù)克服了星載SAR存在的時空失相干問題，具有局域性、全天時、全天候、實時監(jiān)控以及良好的靈活性和可操作性，實現(xiàn)了合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)的工程化應(yīng)用，是水電工程混凝土大壩、抗滑支擋結(jié)構(gòu)、高陡邊坡、橋梁等重大工程建(構(gòu))筑物微變監(jiān)測領(lǐng)域極具潛力的新技術(shù)與新方法。目前國內(nèi)使用的地基InSAR主流儀器產(chǎn)品為意大利IDS公司和佛羅倫薩大學(xué)研發(fā)的IBIS-L系統(tǒng)，其遙測距離可達4 km，標(biāo)稱測量精度達0.1 mm，能夠精確測定被測物表面沿雷達視線向(Line of Sight, LOS)的微量變形信息。

由于地基SAR系統(tǒng)在大氣改正、觀測斷點以及數(shù)據(jù)融合等方面仍有待進一步提高，且其儀器裝備和數(shù)據(jù)處理軟件成本較高，導(dǎo)致目前其應(yīng)用基本處于試驗研究階段。但其一維LOS向特高精度變形探測能力對于深入研究運行期高混凝土壩在溫度、水位及時效荷載影響下的變形機制具有無可替代的技術(shù)優(yōu)勢。

3.5 多波束測深系統(tǒng)

多波束測深系統(tǒng)是現(xiàn)代信號處理技術(shù)、高性能計算機技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)、高精度導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字化傳感器技術(shù)以及其它多種技術(shù)高度集成的一種復(fù)雜的組合系統(tǒng)。其工作原理是利用安裝于船底的發(fā)射換能器陣列向水底發(fā)射寬扇區(qū)覆蓋的聲波，通過對接收換能器陣列接收的反射信號進行處理，結(jié)合GNSS導(dǎo)航定位和IMU姿態(tài)數(shù)據(jù)，繪制出高精度、高分辨率的水下三維地形圖。與傳統(tǒng)單波束測深系統(tǒng)相比，具有全覆蓋掃描、記錄數(shù)字化、成圖自動化等特點，測量范圍更廣、速度更快、精度和效率更高。

目前國際上知名的多波束測深聲納產(chǎn)品主要有美國R2SONIC公司的SONIC系列、丹麥RESON公司的Seabat系列、挪威Kongsberg公司的EM系列、美國ELAC公司的SeaBeam系列等。對于多波束測深聲納產(chǎn)品，需要配置諸如GNSS接收機(可接入CORS)、IMU、表面聲速儀、聲速剖面儀等外圍設(shè)備，一般支持單獨外購，但同時也增加了野外觀測前系統(tǒng)集成調(diào)試的難度與復(fù)雜度。近年來，國產(chǎn)多波束測深聲納系統(tǒng)也取得了較大發(fā)展，如海卓同創(chuàng)于2016年2月推出的Seasurvy MS400淺水多波束測深儀，實現(xiàn)了與DGNSS和IMU模塊的一體化集成，無需測前安裝校準(zhǔn)，從而大大降低了用戶的使用門檻。該系統(tǒng)配備的導(dǎo)航采集軟件能實時顯示水底地形圖，其數(shù)據(jù)后處理可采用國際知名的Hypack水文綜合測量軟件。

多波束測深聲納系統(tǒng)作為海洋測繪的核心儀器裝備，現(xiàn)已在內(nèi)陸江河流域中獲得廣泛應(yīng)用，并成為時空數(shù)據(jù)獲取的重要補充手段，也是進一步拓展河道勘測、水下大比例尺地形圖、庫容計算、沖淤分析、水下目標(biāo)探測、水下應(yīng)急救撈等相關(guān)業(yè)務(wù)的必備技術(shù)手段。

4 結(jié) 語

(1)智慧流域是數(shù)字流域的升級版，是流域信息化發(fā)展的高級階段。傳統(tǒng)水電工程安全監(jiān)測行業(yè)唯有主動革新專業(yè)供給服務(wù)能力，順應(yīng)新趨勢，服務(wù)新需求，解決新問題，培育新模式，重塑新優(yōu)勢，推動轉(zhuǎn)型升級與提質(zhì)增效，才能在智慧流域新市場中永葆生機與活力。

(2)智慧流域建設(shè)離不開全面、準(zhǔn)確、鮮活的安全監(jiān)測時空數(shù)據(jù)支撐，安全監(jiān)測專業(yè)需要加快與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、時間序列InSAR、無人機低空遙感、地基InSAR、多波束測深系統(tǒng)等空間信息技術(shù)深度融合，著力形成“陸水空天”多平臺安全監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取技術(shù)體系，實現(xiàn)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)供給能力提質(zhì)增效升級。

(3)智慧流域?qū)Π踩O(jiān)測的最終要求在于構(gòu)建智慧監(jiān)測專題服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)來源全面化、數(shù)據(jù)獲取實時化、數(shù)據(jù)處理自動化、數(shù)據(jù)分析智能化、數(shù)據(jù)產(chǎn)品知識化、數(shù)據(jù)表達可視化、數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化，為智慧流域建設(shè)與運行提供高效、協(xié)調(diào)、智慧的安全監(jiān)測服務(wù)。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-12-24

TV7;TV522

B

1001-2184(2017)01-0013-05

劉 峰(1984-)，男，河南信陽人，工程師，碩士，研究方向：變形監(jiān)測與安全評價；

李大宏(1958-)，男，山東平邑人，工程師，從事工程安全監(jiān)測與管理工作；

黃張裕(1969-)，男，浙江寧波人，副教授，博士，從事精密工程測量、衛(wèi)星定位測量、安全監(jiān)測、海洋測繪等方面的教學(xué)和研究工作；

段兵兵(1985-)，男，江蘇宿遷人，博士，研究方向：衛(wèi)星大地測量與應(yīng)用.