采用平均水深误差测定法计算疏浚土方量

万方数据 图， 确定水深变化走向， 进行趋势分析， 获取水深变
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某港池 "##$ 年水深—时间曲线图
均水深系统误差测定一开始即发现 （而后被证实） ， 并采取了必要的措施， 减少了强淤作用的影响。 ! 平均水深误差改正后的精度分析 水深值精度无法用简单的数学公式来表达。在 水深测量规范中对测深点深度的精度要求， 只能将 各种影响因素 （测深仪校正、 潮位改正、 内业整理等） 综合为一个限差。 根据某港区 "##$ 年水深表， 分析经系统误差改 正前后的 “水深—时间” 曲线图。从图中可见， 未经 改正的水深实测值， 相对于平滑曲线波动较大， 大部 分在 % !&’( 范围内波动， 个别测次超过 % !&’( （超 出允许限差） 。而经平均水深系统误差改正的水深 值， 基本上在 % )’( 范围以内波动。就目前平均水 深系统误差测定水平而言， 其精度可由实测图上深 度误差 % !&’( （水深在 !&( 以内） ， 提高到平均水深 精度 % )’(， 而且可消除超出规范允许的误差影响。 " 采用平均水深误差检测短周期水深测量成果质量 作为短周期水深测量质量检测， 在国外也称 “水 深测量的可信度” 。荷兰鹿特丹港是世界第一大港， 其入海航道在平面位置上移动摆幅较大 （类似我国 长江口航道） ， 为了及时确定深水航道正确位置与水 深， 在 !& 世纪 #& 年代开始采用具备姿态改正的多 波束测深仪， 每星期纵向扫测航道一次， 由于测量周 期太短， 无法采用常规水深测量质量检查方法进行
化可信范围。 +,& 平均水深系统误差值确定 具有稳定水深参考的区段 求取某测次水 （"） 深参考区、 参考断面与参考点的平均水深系统误差， 再参照测定区 “水深—时间” 曲线图的水深走向与实 际水深之差， 如两者相同， 即为测定值； 如略有偏差， 则考虑水深条件进行适当调整， 在实际测定中， 未发 现有相反的情况， 仅有 + . %0! 的误差。 （+） 在远离稳定水深参考区的区段 主要依据 “水深—时间” 曲线走向确定误差值， 但是， 开始只能 作为一种可能值， 待后二次水深测量后， 再在实际曲 线上进行调整并确定之。该方法， 一般均在获取续 后一个月的测量资料后， 才能最终确立前一个月测 定值是否可靠， 最终需按全年的水深走向值来作最 终审核 （不影响全年的最终维护疏浚工程量计算） 。 +,’ 浚前、 浚后水深测量平均系统误差确定 浚前、 浚后水深测量比例尺大、 范围小， 因此， 就 其水深测量范围来讲， 有可能无法包括水深稳定参 考区、 参考断面与参考点。因此， 需将浚前、 浚后水 深测量值投影到本区的常规测量 “水深疏浚工程前后 的最浅、 最深极值点， 常规测量与浚前、 浚后测量均 可能测到或单独测到或全部未测到， 这样需查阅施 工记录中的开工日期与竣工日期， 在该地的正常回 淤速率曲线图上进行拐点调整 （图 +） ， 如差异较大， 重绘 “水深一时间” 曲线图， 再按浚前、 浚后时间对照 曲线求取其差值。 +,$ 水深变化异常处理 水深变化异常的情况出自多种原因， 对于水深 变化异常， 可由续后的测量来鉴定， 假如续后测量恢 复到 “水深—时间” 曲线正常走向可信范围， 表明属 于测量本身误差； 如浅于正常走向可信范围， 表明有 较大的淤积作用 （即强淤） 。例如， 某港区 "##( 年 ) 月风暴潮强淤与 "##) 年 "* . "+ 月浮泥层强淤 （经 三爪铊实测表明浮泥层可达 ",* . %,*! 厚） ， 均在平
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采用平均水深误差测定法计算疏浚土方量
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中华人民共和国交通行业标准 * ,-,!&.—#/， 水运工程测量规范 温令平， 冯学英， 钱平生 * 天津港备淤深度的确定 * 中国港湾建设， ，/） ： !&&"（ $ + "!
万方数据
因素的综合反映。 由于单个测深点深度误差属偶然误差， 计算平 均水深时必相互抵消。因此， 从误差理论上讲， 若水 深测点分布比较均匀， 则平均水深消除了偶然误差， 其残余的误差 （属系统误差） 必小于测点深度误差的 限值。特殊情况， 假如某次测量的测点深度误差全 部是正或负， 这时取平均水深时， 系统误差无法消 除， 但平均水深误差依然小于测点最大的深度误差。 目前我国所有海港的水深大多在 ’") 以内， 标准规 定最大测点深度误差为 & ’"()， 所以平均水深误差 限值也可暂定为 & ’"()。 平均水深误差值， 将为水下土方量计算提供修 正， 提高水下土方量计算的精确度， 同时也可起到快 速检验评定水深测量成果质量的作用。平均水深误 差测定， 并不修改作为航海或水运工程施工用的水 深图的图载水深， 而仅仅在计算土方量时对平均水 深值进行误差改正。 平均水深误差是相对于某一参照水深而言的 （或者是两次水深测量之间， 或者相对于某一参照水 深， 或者是与多次测量平均值相比较） 。
成果可靠性评价。 经数年研究， 鹿特丹港采用 “水深可信度” 方法， 来评价每次水深测量的可靠性。该方法与上述平均 水深测定法大致相同， 采用 “水深稳定参照区” 与 “水 深—时间曲线走向” 两种手段。将水深基本没有变 化的水域定为 “水深稳定区” ， 将 “水深稳定区” 每次 测得的水深 （平均水深） 是否落在 “可信度范围” 内为 评定 标 准， 落 入 者 水 深 测 量 可 信， 否 则 为 不 可 信。 “水深稳定区” 的 “水深可信范围” 是由该区历次测量 的平均水深误差限值决定。如果多年平均水深为 平 均 水 深 误 差 限 值 为 % &*!(， 则 ""*$& + "!(， "!*!&( 之间即为可信范围。对于附近无稳定水深 区者， 则采用 “水深—时间曲线走向” 可信范围， 即按 前几次的水深变化趋势， 定出本次测量的可能平均 水深值， 并确定其走向可信范围 （即平均水深误差限 值） 。 一旦发现有大范围的水深剧变， 则迅速实施第 二次测量， 确定水深变化是否属实及其变化幅度。 荷兰鹿特丹港采用该种快速检测方法， 检查每周一 次的水深测量的质量， 并作为水深测量工作的重要 组成部分。 本文提出的平均水深误差测定， 与荷兰鹿特丹 港采用的 “水深可信度” 一样， 只要每次测量的平均 误差在限值 % !&’( 以内， 测量成果质量即符合标准 要求。该方法在某港池常规测量与浚前、 浚后测量 的成果质量检查中应用， 取得了良好的效果。
《水运工程测量规范》 规定， 浅水区水深测量测 深点水深精度允许值为 & ’"()， 这对于大范围疏浚 工程的水下土方量计算， 将造成较大的误差。有的 港口每年维护疏浚水域面积达 $"" 万平方米以上， 因水深测量精度所造成的水下土方量计算误差可达 近百万立方米， 对此， 业主与施工方均是不希望出现 的。如何提高平均水深计算精度， 一直为海洋测绘 与疏浚界人士所关注。 ! 平均水深误差基本概念 水深测量是港口船舶安全航行与停泊， 以及港 口维护疏浚工程顺利开展的基本保证。因此， 水深 测量数据的质量 （可靠性） 具有重要的意义， 尤其是 疏浚工程水下土方量计算。无论采用图上手工计 算， 还是由 “疏浚工程辅助决策系统” 自动计算， 均无 法避免水深测量数据自身存在的误差对计算正确性 所带来的根本性影响。 平均水深误差不是指单个测深点深度误差， 而 是指参与计算的区域内平均水深的深度误差， 是所 有测深点深度误差及其测点分布疏密、 计算方法等
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实测水深值 （!） 系统误差值 （!） 月 份 （"##(）
实测水深值 （!） 系统误差值 （!）
假如， 经多年水深测量资料验证， 某水域、 某一 断面或某一点的水深均围绕着一个固定水深值作微 小的波动， 这说明该处的水深是稳定的。其多年平 均水深值即是测定平均水深误差的稳定参照值， 而 每次水深测量的平均水深值与稳定水深值之间的差 值， 即可认为是该次水深测量在某处的平均水深误 差值 （图 "） 。 如某港池， 其 "##$、 "##( 年统计 +* 次水深测量， 水深平均值为 ),"%!， 各次水深测量平均水深值在 则 ),"%! 可 定 为 "##$ . (,)( . ),&%! 之 间 波 动， （见表 "） 。平均水深误差 "##( 年的参照稳定水深值 即为 ),"%! 减去各次实测平均水深的差值， 正数为 测浅， 负数为测深， 其间有 & 次超过 / +*0!。 % +," 平均水深误差测定方法 建立相对稳定的水深参考区、 断面及参考点 平均水深系统误差是相对不同测次或相对稳定 水深区、 参考断面与点而言的。不少港口都具备这 种条件， 港内外存有微淤区或不淤区， 均可作为相对 稳定水深参考区、 参考断面及参考点。在实际测定 过程中发现， 参考断面与参考点计算误差要比参考 区大， 这也说明在水深平均过程中， 存在各测点深度 误差相对抵消的情况。因此， 最终应以测深点较多 的参考区为准， 参考断面和参考点辅证之。 断面与点的参考水 +,+ 确定相对稳定水深参考区、 深值 我国大部分回淤港均具有完整的水深资料， 可 求取历次测量平均水深的变化幅度与稳定区间。由 此确定参考水深值， 这样可具有不同时间与不同水 深段两方面的代表性。 “水深—时间” 曲线图， 进行水深趋势 +,% 绘制各段 分析 对于疏浚施工淤积区域需随时跟踪水深测量结 果 （包括浚前、 浚后测量） ， 绘制 “水深—时间” 曲线