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海卓MS400应用于京杭大运河苏州城区段水下三维地形数据采集

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【摘要】:
海卓MS400的浅水测量功能和任意角度倾斜安装功能有效的解决的上述问题,2017年9月,相关单位与北京海卓同创科技有限公司正式联合启动对大运河的水下精细测量扫测工作,并顺利的完成了相关测量任务,得到了苏州大运河古城区段的全面水下数据。

  1.项目概述

  浅水河道测量一直是使用多波束测深系统进行高效测量的难题之一。2017年相关部门在进行苏州大运河古城区段进行高精度水下地形扫测项目时就遇到了同样的问题。海卓MS400的浅水测量功能和任意角度倾斜安装功能有效的解决的上述问题,2017年9月,相关单位与北京海卓同创科技有限公司正式联合启动对大运河的水下精细测量扫测工作,并顺利的完成了相关测量任务,得到了苏州大运河古城区段的全面水下数据。

  本项目作业区域位于苏州市内古城区周边方形护城河区域,如下图红线为项目主要区域:

  本项目测区河面宽度在20-160米,平均宽度在80米左右,长度约15公里,水深范围在0-5米,平均深度在3米左右。

  1.测量实施

  本次测量的主要设备是海卓MS400多波束测深系统,为实现对两岸边坡的全测量,多波束探头采用倾斜安装的方式固定于测量船右侧。通过可调节安装角度的转接法兰,实现多波束探头向右侧倾斜20度左右。现场安装照片如下图所示:

 

  3.项目成果

  3.1测区数据展示

  在经过一系列内业处理工作之后,我们得到了测区的整体展示数据,如下图为加载到谷歌地球上的测区成果图:

  3.2 桥下数据成果

  由于测区存在大量的桥梁,桥下定位数据丢失在所难免,但通过项目实施方的技术手段有效的解决了这个问题,如下图所示为谷歌地球展示中桥梁下数据的定位吻和情况:

  通过以上几幅图片可以看到,通过采用的技术手段和方法,桥下数据同样准确无误的得以展示。

  3.3 水下地形及护堤点云数据

  为了更好的实现水下地形全方位扫测,我们采用了倾斜测量的方式进行,同样,我们得到了水底、护堤、斜坡等区域的全方位数据,如下图几副图片为几处代表性区域点云展示效果:

  通过以上几图我们可以清晰的看出,通过采用倾斜测量的手段,我们得已无遗漏的全覆盖测量。

  3.3 地形细节

  得益于MS400多波束1°×1°高分辨率波束角,我们可以得到更为精细的水下地形特点,如下图为1-2米左右、甚至几十厘米的水下地形扫测效果:

  3.5 精度分析

  在此项目中,我们采用目前主流的多波束后处理软件的质量控制报告功能对项目数据进行质量分析并进行统计,具体统计结果如下:

  从质量分析报告中,我们可以看到,在苏州项目中,抽查的多波束数据在-63度至63度范围内所有的数据均满足《IHO海道测量规范》中特级精度要求,同样,我们以计算出的标准差进行分析,其2倍标准差(水深误差限值)同样完全满足《水运工程测量规范》中对精度的要求。

  2.总结

  随着苏州护城河项目的顺利完成,我们可以得出以下结论:

  (1)针对浅水测量、甚至极浅水测量,MS400多波束测深系统完全可以实现全方位无遗漏扫测;

  (2)MS400在免安装偏差校准的情况下,精度完全满足相关行业标准要求;

  (3)MS400多波束测深系统可以实现水下目标的高分辨显示。

  此次苏州护城河采用MS400多波束进行倾斜测量,数据密度和测量精度,以及最终的综合测量成果均得到了项目相关单位专家和领导的一致认可。