《多波束测深系统测量技术要求》编制说明09-12-24

《多波束测深系统测量技术要求》送审稿
编制说明
一、编制理由
随着科学技术的发展，测深技术发生了质的飞跃，从单波束线的测深发展到多波束面的测深。

无论是测深精度还是工作效率都得到了一定的提高。

因此多波束测深系统已广泛应用于全覆盖水深测量作业，在港口航道测量中发挥着重要作用。

目前用于沿海港口、航道水深测量的规范是《海道测量规范》（GB 12327-1998），它主要是针对单波束水深测量的，而利用多波束测深系统进行全覆盖水深测量以及对其测量数据的处理、检验等作业技术要求规范中并没有提到。

这两种手段测量水深其技术要求是有些区别的，所以不能完全参照单波束水深测量的技术要求，原因主要表现在以下几个方面：
1、计划线的步设不一样：单波束水深测量垂直于等深线的总方向，而多波束水深测量是平行于等深线的总方向；
2、测量模式不一样：单波束是线测量，而多波束是全覆盖测量；
3、记录模式不一样：单波束测深仪有模拟记录和数字记录两种，而多波束只有数字记录一种；
4、仪器设备安装、校准不一样：多波束水深测量涉及的设备多，其系统安装、校准要求高；
6、质量控制要求不一样：对外业数据采集质量要求高。

为了规范多波束测深系统的测量作业，提高测量成果的质量，有必要制定多波束测深系统外业测量和后处理的技术要求。

二、编制经过
2003年开始，交通部海事局组织上海海事局编写《多波束测深系统测量技术规定》。

2004年，《多波束测深系统测量技术规定》列入交通部行业标准制定计划。

编写组听取了海事测绘系统内专家以及行业内相关单位的征求意见，修改了《多波束扫测系统测量技术规定》，并将其更名为《多波束测深系统测量技术规定》。

2008年根据交通运输部海事局要求，再次修改《多波束测深系统测量技术规定》，同时根据其内容更名为《多波束测深系统测量技术要求》，于2009年5月上报交通运输部海事局。

三、主要技术说明
《多波束测深系统测量技术要求》对采用多波束测深系统进行水深测量的范围、引用标准、术语、系统配置要求、总则、测量实施、数据处理、资料检验和上交资料等具体要求作出了明确的规定。

（一）“范围”一章规定了多波束测深系统的适用范围。

目前用于港口航道测量的多波束测深系统都是浅水多波束测深系统（一般工作频率不小于95Khz，测深范围小于600米的系统）。

对于深水多波束测深系统由于技术要求不等同于浅水多波束测深系统，所以不适用本技术要求。

本标准只适用于沿海港口、航道测量，水运工程测量只可以参照执行。

沿海港口、航道测量执行的国家标准是《海道测量规范》（GB 12327-1998），水运工程测量执行的是《水运工程测量规范》（JTJ203-2001），这两种标准在测量精度等方面存在着冲突，为了不引起误会，所以本标准制定的技术要求是针对沿海港口、航道测量的。

由于仪器验收以及处理软件对水深的评估都是依据《STANDARDS FOR HYDROGRAPHIC SUEVEYS》（IHO-S44）（《国际海道测量规范》），为了与国际接轨，本标准要求多波束测深系统的测量精度采用国际标准IHO-S44（见表1），其特等测量精度高
于国家《海道测量规范》 的精度要求（见表2）。

表1
22)(d b a ⨯+± （4-2-1）
式中：
a —为测深误差常差，即所有常差的总和，单位为米（m ）；
b —为测深比例误差参数；
d —水深，单位为米（m ）；
b ×d —为测深比例误差，即所有测深比例误差的总和。

②40米被认为最大的可能吃水。

表2
（二）“引用标准”一章规定了引用的标准
沿海、港口航道测量使用的标准是《海道测量规范》（GB 12327-1998），为了与国际接轨，我们还引用了《STANDARDS FOR HYDROGRAPHIC SUEVEYS》（IHO-S44）。

（三）“术语”一章解释了多波束测深系统中一些专业术语。

（四）“总则”一章规定了采用多波束测深系统进行水深测量的测量基准、精度指标以及质量控制的重要要求。

4.1.1由于目前在多波束测深系统中使用的定位设备广泛采用的是差分GPS，其定位设备输出的WGS84坐标，要想得到规定精度的定位数据，必须要有高精度的WGS84坐标系至当地坐标系的转换参数，所以引用了《海道测量规范》（GB 12327-1998）3.3.1条。

4.1.3 在多波束外业测量过程中，一般是使用高斯投影，但为了使测量时投影变形小，所以根据不同的出图比例尺设定了不同的高斯投影带。

有时在测量范围比较大，可以使用墨卡托投影（如在渤海湾超大型船舶航路扫侧，西线航路全长235公里，起点和终点的纬度非常接近，所以采用墨卡托投影）。

4.1.4 使用多波束测深系统测量水深是全覆盖的，数据密度大，可以根据需要的比例尺进行水深数据抽稀，出不同比例尺的水深图。

4.2 确定特等测量与一等~三等测量的水深分界线（30米）主要从以下几个方面考虑的：a)目前我们的海图超过31米，就用整米标注。

b) 30万吨的航道要求的安全水深是小于30米。

（五）“系统配置要求”一章主要是规定了系统硬件和系统软件要求。

（六）“测量实施”一章规定了多波束测深系统在测量实施时对工作环境、仪器安装与校准、测深线布设、施测等的具体要求，其目的是控制
外业数据质量。

6.1 工作环境：考虑到设备及人员的安全，多波束的回波信号质量及仪器的技术要求，对工作环境做了一定的限制。

由于测量船舶的大小不同、抗风能力不同、仪器自身的测量范围的限制及人员的身体状况的承受能力不同，不宜使用海况及船舶姿态来做限制。

6.2 仪器安装：多波束测深系统的安装不同于单波束，除了定位设备、测深设备外，还有电罗经、波浪补偿器，其安装都应该按照仪器的技术要求做。

多波束换能器安装的位置将直接影响采集的测深数据的质量，定位仪、电罗经、波浪补偿器安装的位置将影响多波束测深系统的测深、定位精度。

正确的仪器安装将有利于提高采集数据的质量，减轻后处理的工作量，同时也能控制成果的质量。

6.2.5、6.2.8的要求，是为了能够更好地提高定位和测深精度，为精确的校准做准备。

6.2.7 有时仪器没有按照要求接地，机器上会带电，有时甚至对多波束测深的信号质量产生影响，所以必须按照仪器的技术要求接地。

6.2.9 多波束测深系统在投入生产之前，必须进行校准，否则测量成果很难得到保证，只有经过校准，各项测量的误差在规定的范围内，经过检验符合测量规范的要求，测量成果才是可靠的。

其目的是控制成果质量。

对于固定安装的多波束由于仪器设备是固定的，一般每年校准一次，但为了保证测绘成果质量，到了一新的工地后必须进行符合性检查。

对于非固定安装的多波束测深系统或固定安装的设备移动过，由于仪器位置发生了变动，必须重新测定校准。

6.2.11 定位时延、横摇偏差、纵摇偏差及艏向偏差的校准是有工作顺序的。

定位时延校准值比较容易获得，而且精度也能够得到保证，为了不至于在纵摇偏差的校准中有定位时延的影响，所以应在定位时延后测定，
另外纵摇偏差的校准精度不容易得到保证需经过多次测定，这也是放在后面测试的原因，定位时延和纵摇偏差的测定使用的是中心波束的水深。

横摇偏差的校准的顺序可以放在定位时延、纵摇偏差的校准前或后都可以。

艏向偏差的校准一般是放在最后，这样使用的校准方法会多一些。

6.2.12定位时延的测定与校准规定了测量水域和速度，目的是为了提高校准精度，规定方向是为了避免纵摇偏差的影响。

取3组或以上的校准数据计算校准值，规定其中误差小于0.05秒，目的是使选取的校准值更加合理，能够实现，而且能够满足测量精度的要求。

6.2.13横摇偏差的测定与校准规定了深度，是为了保证测区的测量精度高于校准时的测量精度，平坦水域、同速、相反方向是为了避免其它误差的影响，提高校准的精度。

取3组或以上的校准数据计算校准值，规定其中误差小于0.05°，目的是使选取的校准值更加合理，能够实现，而且能够满足测量精度的要求，30米的水深偏差0.05°大约0.1米的误差。

6.2.14 纵摇偏差的测定与校准规定了测量水域、测线方向、船速，目的是为了避免其它误差的影响，提高校准的精度。

取3组或以上的校准数据计算校准值，规定其中误差小于0.3°，目的是使选取的校准值更加合理，能够实现，而且能够满足测量精度的要求。

6.2.15 艏向偏差的测定与校准规定了测量水域、测线方向、测线间距、船速，目的是为了避免其它误差的影响，提高校准的精度。

取3组或以上的校准数据计算校准值，规定其中误差小于0.1°，目的是使选取的校准值更加合理，能够实现，而且能够满足测量精度的要求。

6.2.16 内符合测试，检验校准效果。

选择的水域也是为了保证测区的测量精度。

如果比对的结果按照规定要求不超限，说明校准参数是可靠的。

其限差采用测深准确度极限误差。

6.2.17 外符合测试，是用另外一种设备进行检查（测深精度已校准且优于规定精度），检查多波束测深系统的测深准确度是否满足要求，其限差采用2倍的测深准确度极限误差。

6.3.2测深线间距的确定，考虑到边缘波束的质量比较差，同时要保证全覆盖的测量，根据经验应不大于有效扫测宽度的80%。

对于重要水域，富余水深少，为了确保航行安全，要求测线间距应不大于有效扫测宽度的50%，保证100%的重叠。

6.3.4 为了检查每条主测线多波束的数据质量，检查线至少通过主测线一次。

用多波束做检查线时，中心波束区域的精度高，所以应采用中心区域多波束的数据。

6.4.2 目的是为了防止吃水给测量精度带来影响
6.4.4 目的是为了控制测深精度，检查系统中的参数。

6.4.5 涨水、落水时刻在某些地方盐度是不一样的，同时水温也随着时间的变化而变化。

所以要求声速测量间隔应小于6小时。

表层声速对水深测量精度影响较大，如果表层声速变化2m/s时，60°入射角的边缘波束将引起0.1米的水深误差。

所以要求当声速变化2m/s时就应该重新测定声速剖面。

6.4.7 测量船在调头时，姿态传感器的数据以及测深数据受尾流的影响而不正常，只有稳定一段时间后，所有的数据才正常。

小船稳定时间短，大船稳定时间长，所以稳定时间应根据船舶、测线间距而定，一般稳定时间不小于1分钟。

（七）“数据处理”一章规定了对多波束测深系统采集的数据进行编辑、检查、判别、抽稀等处理方法。

7.2 不同类型的多波束测深系统，其数据处理方法有些区别。

如有的
系统要求在测量之前输入声速而实时改正，有的可以输入实时水位并实时改正，而到了后处理阶段就不能再进行声速改正否则输出的水深数据是不正确的。

所以在这里强调应根据需要进行声速和水位改正。

（八“资料检验”一章规定了各级质量检验中对多波束测深系统所测的成果资料检验的程度。

（九）“上交资料”一章规定了采用多波束测深系统进行水深测量应上交的成果资料。

《多波束测深系统测量技术要求》编写组
2009年12月07日。