1、多波束測深系統測量技術要求送審稿編制說明一、編制理由隨著科學技術的發展，測深技術發生了質的飛躍，從單波束線的測深發展到多波束面的測深。無論是測深精度還是工作效率都得到了一定的提高。因此多波束測深系統已廣泛應用于全覆蓋水深測量作業，在港口航道測量中發揮著重要作用。目前用于沿海港口、航道水深測量的規范是海道測量規范（GB 12327-1998），它主要是針對單波束水深測量的，而利用多波束測深系統進行全覆蓋水深測量以及對其測量數據的處理、檢驗等作業技術要求規范中并沒有提到。這兩種手段測量水深其技術要求是有些區別的，所以不能完全參照單波束水深測量的技術要求，原因主要表現在以下幾個方面：1、計劃線的步設

2、不一樣：單波束水深測量垂直于等深線的總方向，而多波束水深測量是平行于等深線的總方向；2、測量模式不一樣：單波束是線測量，而多波束是全覆蓋測量；3、記錄模式不一樣：單波束測深儀有模擬記錄和數字記錄兩種，而多波束只有數字記錄一種；4、儀器設備安裝、校準不一樣：多波束水深測量涉及的設備多，其系統安裝、校準要求高；6、質量控制要求不一樣：對外業數據采集質量要求高。為了規范多波束測深系統的測量作業，提高測量成果的質量，有必要制定多波束測深系統外業測量和后處理的技術要求。二、編制經過2003年開始，交通部海事局組織上海海事局編寫多波束測深系統測量技術規定。2004年，多波束測深系統測量技術規定列入交通部行

3、業標準制定計劃。編寫組聽取了海事測繪系統內專家以及行業內相關單位的征求意見，修改了多波束掃測系統測量技術規定，并將其更名為多波束測深系統測量技術規定。2008年根據交通運輸部海事局要求，再次修改多波束測深系統測量技術規定，同時根據其內容更名為多波束測深系統測量技術要求，于2009年5月上報交通運輸部海事局。三、主要技術說明多波束測深系統測量技術要求對采用多波束測深系統進行水深測量的范圍、引用標準、術語、系統配置要求、總則、測量實施、數據處理、資料檢驗和上交資料等具體要求作出了明確的規定。（一）“范圍”一章規定了多波束測深系統的適用范圍。目前用于港口航道測量的多波束測深系統都是淺水多波束測深系統

4、（一般工作頻率不小于95Khz，測深范圍小于600米的系統）。 對于深水多波束測深系統由于技術要求不等同于淺水多波束測深系統，所以不適用本技術要求。本標準只適用于沿海港口、航道測量，水運工程測量只可以參照執行。沿海港口、航道測量執行的國家標準是海道測量規范（GB 12327-1998），水運工程測量執行的是水運工程測量規范（JTJ203-2001），這兩種標準在測量精度等方面存在著沖突，為了不引起誤會，所以本標準制定的技術要求是針對沿海港口、航道測量的。由于儀器驗收以及處理軟件對水深的評估都是依據STANDARDS FOR HYDROGRAPHIC SUEVEYS（IHO-S44）（國際海道測

5、量規范），為了與國際接軌，本標準要求多波束測深系統的測量精度采用國際標準IHO-S44（見表1），其特等測量精度高于國家海道測量規范 的精度要求（見表2）。 表1 測量等級特等一等二等三等典型水域范例港池、泊船水域、與最小富余水深相連的重要航道港口、通向港口的航道、推薦航線及深度lOOm之內的沿岸水域在特等和一等中沒有提到的水域，或若水深達到200m的水域在特等、一等及二等中均未提到的近海水域平面精度(95置信度)2m5m+5水深20m+5水深150m+5水深測深準確度(95置信度) a=O.25mb=O.0075A=O.5mB=O.013a=1.0mb=O.023同二等100海底掃測必須進行

6、特定水域要求特殊水域可以要求不作要求系統探測能力空間特征物>lm3水深 40m 時空間特征物>2 m3；水深>40m時空間特征物為水深值10同一等不作要求最大測線間距當指令進行100掃測時不作要求平均水深的3倍或不論多深均為25m平均水深的 34 倍，或不論多深均取200m平均水深的4倍注：計算測深準確度的極限誤差，可將表中所列的a、b代入公式： （4-2-1）式中：a為測深誤差常差，即所有常差的總和，單位為米（m）；b為測深比例誤差參數；d水深，單位為米（m）；b×d為測深比例誤差，即所有測深比例誤差的總和。40米被認為最大的可能吃水。測深定位點點位中誤差限值水深

7、測量中，定位點的點位中誤差：大于1：5000比例尺測圖時應不大于圖上1.5mm，小于（含）1：5000大于（含）1：100000比例尺測圖時應不大于圖上1.0mm，小于1：100000比例尺測圖時應不大于實地100m，水深測量極限誤差測深范圍Z極限誤差20<Z20±0.320<Z30±0.430<Z50±0.550<Z100±1.0Z>100±Z×2%表2（二）“引用標準”一章規定了引用的標準沿海、港口航道測量使用的標準是海道測量規范（GB 12327-1998），為了與國際接軌，我們還引用了STANDA

8、RDS FOR HYDROGRAPHIC SUEVEYS（IHO-S44）。 （三）“術語” 一章解釋了多波束測深系統中一些專業術語。（四）“總則”一章規定了采用多波束測深系統進行水深測量的測量基準、精度指標以及質量控制的重要要求。4.1.1由于目前在多波束測深系統中使用的定位設備廣泛采用的是差分GPS，其定位設備輸出的WGS84坐標，要想得到規定精度的定位數據，必須要有高精度的WGS84坐標系至當地坐標系的轉換參數，所以引用了海道測量規范（GB 12327-1998）3.3.1條。 4.1.3 在多波束外業測量過程中，一般是使用高斯投影，但為了使測量時投影變形小，所以根據不同的出圖比例尺設定

9、了不同的高斯投影帶。有時在測量范圍比較大，可以使用墨卡托投影（如在渤海灣超大型船舶航路掃側，西線航路全長235公里，起點和終點的緯度非常接近，所以采用墨卡托投影）。4.1.4 使用多波束測深系統測量水深是全覆蓋的，數據密度大，可以根據需要的比例尺進行水深數據抽稀，出不同比例尺的水深圖。4.2 確定特等測量與一等三等測量的水深分界線（30米）主要從以下幾個方面考慮的：a)目前我們的海圖超過31米，就用整米標注。b) 30萬噸的航道要求的安全水深是小于30米。（五）“系統配置要求” 一章主要是規定了系統硬件和系統軟件要求。（六）“測量實施” 一章規定了多波束測深系統在測量實施時對工作環境、儀器安裝

10、與校準、測深線布設、施測等的具體要求，其目的是控制外業數據質量。6.1 工作環境：考慮到設備及人員的安全，多波束的回波信號質量及儀器的技術要求，對工作環境做了一定的限制。由于測量船舶的大小不同、抗風能力不同、儀器自身的測量范圍的限制及人員的身體狀況的承受能力不同，不宜使用海況及船舶姿態來做限制。6.2 儀器安裝：多波束測深系統的安裝不同于單波束，除了定位設備、測深設備外，還有電羅經、波浪補償器，其安裝都應該按照儀器的技術要求做。多波束換能器安裝的位置將直接影響采集的測深數據的質量，定位儀、電羅經、波浪補償器安裝的位置將影響多波束測深系統的測深、定位精度。正確的儀器安裝將有利于提高采集數據的質量

11、，減輕后處理的工作量，同時也能控制成果的質量。6.2.5、6.2.8的要求，是為了能夠更好地提高定位和測深精度，為精確的校準做準備。6.2.7 有時儀器沒有按照要求接地，機器上會帶電，有時甚至對多波束測深的信號質量產生影響，所以必須按照儀器的技術要求接地。6.2.9 多波束測深系統在投入生產之前，必須進行校準，否則測量成果很難得到保證，只有經過校準，各項測量的誤差在規定的范圍內，經過檢驗符合測量規范的要求，測量成果才是可靠的。其目的是控制成果質量。對于固定安裝的多波束由于儀器設備是固定的，一般每年校準一次，但為了保證測繪成果質量，到了一新的工地后必須進行符合性檢查。對于非固定安裝的多波束測深系

12、統或固定安裝的設備移動過，由于儀器位置發生了變動，必須重新測定校準。6.2.11 定位時延、橫搖偏差、縱搖偏差及艏向偏差的校準是有工作順序的。定位時延校準值比較容易獲得，而且精度也能夠得到保證，為了不至于在縱搖偏差的校準中有定位時延的影響，所以應在定位時延后測定，另外縱搖偏差的校準精度不容易得到保證需經過多次測定，這也是放在后面測試的原因，定位時延和縱搖偏差的測定使用的是中心波束的水深。橫搖偏差的校準的順序可以放在定位時延、縱搖偏差的校準前或后都可以。艏向偏差的校準一般是放在最后，這樣使用的校準方法會多一些。6.2.12定位時延的測定與校準規定了測量水域和速度，目的是為了提高校準精度，規定方向

13、是為了避免縱搖偏差的影響。取3組或以上的校準數據計算校準值，規定其中誤差小于0.05秒，目的是使選取的校準值更加合理，能夠實現，而且能夠滿足測量精度的要求。6.2.13橫搖偏差的測定與校準規定了深度，是為了保證測區的測量精度高于校準時的測量精度，平坦水域、同速、相反方向是為了避免其它誤差的影響，提高校準的精度。取3組或以上的校準數據計算校準值，規定其中誤差小于0.05°，目的是使選取的校準值更加合理，能夠實現，而且能夠滿足測量精度的要求，30米的水深偏差0.05°大約0.1米的誤差。6.2.14 縱搖偏差的測定與校準規定了測量水域、測線方向、船速，目的是為了避免其它誤差的影

14、響，提高校準的精度。取3組或以上的校準數據計算校準值，規定其中誤差小于0.3°，目的是使選取的校準值更加合理，能夠實現，而且能夠滿足測量精度的要求。6.2.15 艏向偏差的測定與校準規定了測量水域、測線方向、測線間距、船速，目的是為了避免其它誤差的影響，提高校準的精度。取3組或以上的校準數據計算校準值，規定其中誤差小于0.1°，目的是使選取的校準值更加合理，能夠實現，而且能夠滿足測量精度的要求。6.2.16 內符合測試，檢驗校準效果。選擇的水域也是為了保證測區的測量精度。如果比對的結果按照規定要求不超限，說明校準參數是可靠的。其限差采用測深準確度極限誤差。6.2.17 外符

15、合測試，是用另外一種設備進行檢查（測深精度已校準且優于規定精度），檢查多波束測深系統的測深準確度是否滿足要求，其限差采用倍的測深準確度極限誤差。6.3.2測深線間距的確定，考慮到邊緣波束的質量比較差，同時要保證全覆蓋的測量，根據經驗應不大于有效掃測寬度的80%。對于重要水域，富余水深少，為了確保航行安全，要求測線間距應不大于有效掃測寬度的50%，保證100%的重疊。6.3.4 為了檢查每條主測線多波束的數據質量，檢查線至少通過主測線一次。用多波束做檢查線時，中心波束區域的精度高，所以應采用中心區域多波束的數據。6.4.2 目的是為了防止吃水給測量精度帶來影響6.4.4 目的是為了控制測深精度，檢查系統中的參數。6.4.5 漲水、落水時刻在某些地方鹽度是不一樣的，同時水溫也隨著時間的變化而變化。所以要求聲速測量間隔應小于6小時。表層聲速對水深測量精度影響較大，如果表層聲速變化2m/s時，60°入射角的邊緣波束將引起0.1米的水深誤差。所以要求當聲速變化2m/s時就應該重新測定聲速剖面。6.4.7 測量船在調頭時，姿態傳感器的數據以及測深數據受尾流的影響而不正常，只有穩定一段時間后，所有的數據才正常。小船穩定時間短，大船穩定時間長，所以穩定時間應根據船舶、測線間距而定，一般穩定時間不小于1分鐘。（七）“數據處理”一章規定了對多波束測深系統采集