Hypack 2016多波束数据内业数据处理说明书

多波束内业处理
用户手册-基础版
目录
1.hypack软件简介 (1)
2.处理流程 (2)
3.新建项目 (3)
3.1.坐标系设置 (4)
3.1.1.常用坐标系设置 (4)
3.1.2.转换参数设置 (5)
4.潮位数据编辑 (6)
5.声速剖面数据编辑 (7)
6.32位hysweep编辑器处理 (8)
6.1.数据加载 (8)
6.2.数据编辑 (13)
6.2.1.一级编辑 (13)
6.2.2.二级编辑 (14)
6.2.3.三级编辑 (19)
6.3.水深成果输出 (22)
6.4.安装偏差校准 (24)
7.64位hysweep编辑器处理 (28)
7.1.数据加载 (28)
7.2.数据处理 (33)
8.其它常用功能 (41)
8.1.数据抽稀处理 (41)
8.1.1.网格排序 (41)
8.2.3D建模 (45)
8.2.1.TIN模型 (45)
8.3.背景TIF文件生成 (50)
8.3.1.Cloud点云工具生成tif (50)
8.3.2.TIN模型工具生成tif (52)
8.4.xyz数据文件合并 (54)
1.hypack软件简介
HYPACK MAX是美国HYPAK公司开发的基于Windows平台的综合水文测量和数据处理的软件，它能够运行于现有的Windows操作系统。

现在全球超过4000各用户在使用该软件，该软件能够接入当前市场上几乎所有的单波束测深仪、多波束、旁扫声纳、磁力仪、姿态艏向、定位等外围的硬件设备，该软件能够处理并且输出各种类型的电子海图，并且能够输出到绘图机。

HYPAK软件非常适用于专业的水深测量等海洋测量领域。

它不仅能提供从测线布置、测量导航到数据采集的完整多波束/单波束外业测量作业，同时支持多波束、侧扫等多种声呐数据的内业处理和成果输出。

HYPACK软件主要功能包括：
（1）测量设计
（2）数据采集
（3）数据编辑
（4）输出数据到CAD/GIS
（5）断面显示
（6）断面体积
（7）表面模型的体积
（8）等深线的绘制
（9）平滑图表的绘制
（10）3D动画浏览
HYPAK软件HYSWEEP模块能够进行多波束系统的校准、数据采集和数据处理等任务。

主要功能包括：
（1）多波束数据的采集和编辑
（2）实时的图形绘制、目标物标记
（3）强大的图形和自动编辑功能
（4）土方量数据处理
（5）系统校准
（6）系统性能和统计报告
HYSWEEP模块针对多波束数据编辑处理提供的功能包括：
（1）原始测量数据浏览和编辑功能。

包括测船轨迹线、升沉-纵摇-横摇、罗经、潮位、吃水、声速剖面数据编辑。

（2）多波束Sweep编辑功能。

浏览编辑每一条测线数据，进行图形化编辑，在每一条测线上使用功能强大的自动滤波功能。

（3）多波束测线数据合成和数据显示功能。

提供多窗口显示编辑功能，包括测量窗口、剖面窗口、单元格窗口显示编辑；基于多波束水深数据基础上的统计滤波功能。

2.处理流程
Hypack多波束数据处理是一个简单而繁琐的过程，从初始数据到最终的产品，我们所需要经历的流程大致如图所示。

图多波束处理流程图
3.新建项目
（1）新建项目（Hypack-文件-项目管理器-新建项目），如图所示。

输入项目名，确定保存（项目自动保存到软件默认路径下）。

图项目管理器对话框窗口
（2）导入数据（在数据文件和项目文件窗口分别导入多波束数据、潮汐数据和声速剖面数据）。

例如：导入多波束数据文件（右击原始数据文件-添加文件&拷贝（*.LOG）），在弹出的打开对话框中，选择多波束数据的索引log文件，如图所示。

图多波束数据打开对话框
3.1.坐标系设置
和所有的传统测绘程序软件一样，hypack工程创建完后需要设置工程坐标系和转换参数。

点击菜单“测量准备-大地测量参数”，即可弹出坐标系设置对话框窗口，如下图所示。

图坐标系设置对话框
3.1.1.常用坐标系设置
在hypack软件里，并没有国内常用的北京54、国家2000这些已经预设好的坐标系椭球及投影信息，因此，国内用户常用的北京54坐标系、西安80坐标系和国家2000坐标系，应按照以下方法进行设置：
（1）北京54坐标系：
格网：用户自定义
椭球体：krassovsky
投影：Transverse Mecator
（2）西安80坐标系：
格网：用户自定义（user-defined）
椭球体：Xian1980
投影：Transverse Mecator
（3）国家2000坐标系（水深测量来说WGS84亦可）：
格网：用户自定义（user-defined）
椭球体：用户自定义（user-defined）
长半轴：6378137
flattening：298.257222101
投影：Transverse Mecator
3.1.2.转换参数设置
在hypack的坐标系系统中，仅支持三参数、七参数和四参数几种转换方式。

在椭球体下方，“Datum transformation parameters”转换参数处提供了七参数的转换方法，在hypack软件中，七参数的设置方法和国内常用的七参数形式和正负号一致，其中比例一栏需按照ppm进行输入。

注意：如需要使用三参数，则仅需输入七参数位置的前三位即可。

当需要使用四参数的时候，点击大地测量参数一栏中的“local grid
adjustment”，即可弹出当地格网改正的对话框，在对话框中，即可输入四参数进行平面强制转换。

4.潮位数据编辑
在Hypack主界面下，打开潮位数据编辑器（Hypack-数据处理-潮位-潮位观测），如图所示。

在左侧区域输入潮位观测时间和对应的潮位数据，同时窗口右侧会出现拟合的潮位曲线，您可以根据潮位曲线判断您的输入是否有明显错误。

完成后保存数据(潮位观测-文件-另存为)，保存完成后，软件会自动生成tdx 和tid两个文件。

注：在Hypack数据处理中，一般采用水深模式，坐标系Z轴向下为正，而一般得到的潮位数据为高程数据，因此在水深模式下，此处应将潮位数据添加负号进行编辑。

图潮位编辑窗口
5.声速剖面数据编辑
在Hypack主界面下，打开声速剖面数据编辑器（Hypack-数据处理-Sound velocity-声速），如图所示。

在左侧区域输入各剖面深度及相应的声速数据，同时窗口右侧会出现拟合的声速剖面曲线，您可以通过声速剖面曲线快速您的编辑是否存在明显错误。

待声速剖面数据编辑完成后对数据进行保存(声速-文件-另存为)，同时程序
会自动产生一个vel声速剖面文件。

图声速编辑窗口
6.32位hysweep编辑器处理
6.1.数据加载
（1）在数据文件管理窗口中，可以设置显示我们需要的测线，如图所示。

选择要进行处理的使用的两条测线数据。

图Hypack主界面
（2）打开多波束Max(Hysweep-多波束Max)，加载索引文件*.log(多波
束Max-文件-打开)，如图所示。

图多波束Max界面
图数据读取对话框
（3）在弹出的索引文件界面选取需要处理的两条测线数据，如图所示，点
击（选择）导入。

图索引文件界面
（4）在弹出的文件打开选项界面，如图所示，选取相关的垂直基准，是否自动处理等选项（如无一定的了解，建议按照默认即可），选择完毕之后点击确定。

图文件打开选项界面
（5）在弹出的改正值界面，如图所示，分别选取数据文件所对应的潮位和
声速文件，点击确定进入下一步。

图改正值界面
（6）出现读取参数界面，如图所示，根据外业量取的各个设备的船体坐标系坐标及安装角度偏差，在设备信息栏相应位置分别输入改正值，确定进入多波束Max-1级编辑界面，如图所示。

注：如未校准，则只输入船体坐标系坐标；若已校准，需要把已校准的安装角度偏差参数输入到换能器下的相应位置。

图读取参数界面
图多波束Max-1级编辑界面
6.2.数据编辑
6.2.1.一级编辑
查看1级编辑其他窗口中数据是否有明显的错误数据（导航、姿态、潮位、声速等）。

注：进入多波束编辑阶段后，可以在多波束Max窗口下点击（文件-保存），将应用改正值和已编辑的数据保存到edit文件夹目录下，方便下次操作直接使用。

虽然hypack软件中的一级编辑阶段，支持对升沉、潮位、姿态、导航位置数据进行修正修改，但是一般不建议在一级编辑阶段直接对升沉和姿态数据进行修改。

对于测量窗口中的导航数据，普遍情况下仅建议对于跳点数据进行修改和删除即可。

不建议进行其它操作。

具体操作中，我们仅需要在测量窗口中选中跳点，然后点击菜单工具栏中的删除点按钮即可。

当然，hypack软件也提供了一系列的过滤方式，其中定位数据也可以依据定位状态进行删除（仅适用于RTK固定解过滤），不过32位的hysweep仅支持在加载数据的时候进行设置。

6.2.2.二级编辑
二级编辑也称为应用改正数据，在一级编辑阶段，点击菜单（文件-将原始
数据转换为更改后的数据），进入多波束Max-2级编辑界面，如图所示。

图多波束Max-2级编辑界面
6.2.2.1.噪点删除
在sweep窗口中删除每条测线数据中比较明显的噪点（sweep窗口中数据图象显示方式可以根据个人习惯进行设置，以方便编辑），
在sweep串口中，使用鼠标直接框选我们计划删除的噪点，然后点击菜单工具栏中的块内删除按钮即可删除选中区域的噪点数据。

同样，如果我们想删除框选之外的数据，选择完数据后，点击菜单工具栏中的块外删除按钮即可删除框选区域之外的所有点。

如下图所示：
完成当前展示ping 的数据噪点删除工作后，我们可以通过点击上一页/下一页按钮实现连续ping 的切换工作，也可以使用page up 和page down 按键实现快捷键切换。

以此类推，直至在二级编辑阶段将所有的噪点数据删除干净即可进入三级编辑阶段进行数据再处理。

6.2.2.2.过滤处理
作为多波束数据处理软件，过滤几乎是必备的功能，在hypack软件32位的hysweep模块中，过滤功能是在二级编辑阶段进行设置和使用。

在二级编辑阶段，点击菜单“编辑-搜索和滤波选项”，即可弹出滤波设置
对话框。

在滤波选项中，hypack提供了根据角度门限，深度门限，质量门限等各种过滤方式进行设置，使用者根据数据情况和自己对过滤方式的熟知程度合理进行设置。

注意：各种过滤方式有各种过滤方式的特点和适用性，并非所有过滤方式适用于各种数据情况，因此在使用前要慎重选择和设置。

设置完毕后，一般有两种选择：
（1）直接在搜索和滤波选项中，点击运行滤波器按钮，即可实现hysweep 所有加载数据全部执行此滤波选项；
（2）设置完毕后，点击应用和确定按钮，在hysweep窗口中点击“滤波器
窗口”按钮，即可实现当前展示ping的过滤，而不影响其它ping的数据。

6.2.3.三级编辑
二级编辑噪点删除完毕后，通过点击菜单（文件-Area Based Editing），进入三级编辑阶段，点击后自动出现矩阵选项界面，如图所示。

注：根据成果需要或数据量大小，调整单元格尺寸，也可采用自动设置。

一般情况下，当选择自动调节尺寸到数据选项后，我们一般建议勾选旋转
到测线方向按钮，选择此按钮后，在三级编辑界面，测量窗口绘制轨迹线和伪彩图时则按照测线的走向进行合理化旋转，从而让我们按照断面数据进行噪点删除时更为方便。

如不勾选旋转到测线方向，则三级阶段在加载数据时严格按照正北朝上的方向进行数据加载，则极易造成断面方向与测线方向不一致或者不垂直的情况，不利于使用者在三级编辑阶段的数据处理工作。

在单元格尺寸一栏，我们也同样有两个选项可以选择，一个自动确定单元格尺寸，一个人为输入单元格的尺寸。

（1）如选择自动确定单元格尺寸，则软件会自动按照加载的数据量和覆盖范围自动分配单元格尺寸；
（2）如选择人为输入矩阵尺寸，则和外业数据采集的矩阵概念一致。

一般推荐此方案，且根据实际数据情况一般采用0.5米，1米或者2米一个单元即可。

注意：如果人为设置了矩阵的尺寸，则在三级阶段保存xyz点云数据时选择数据压缩，则会按照此单元格的尺寸进行数据抽稀。

如设置1米，则压缩后的数据即为点间距1米。

设置完毕后，点击确定按钮进入多波束Max-3级编辑界面，如图所示。

图矩阵选项界面
在三级编辑阶段，可以采用多条测线各个角度断面的形式对数据进行进一步的噪点删除和编辑处理工作。

在测量窗口，将视图选项中显示单元格标准偏移，在各断面窗口，检查数据质量情况，删除数据噪点，直至所有冗余数据删除完毕。

6.3.水深成果输出
待多波束MAX三级编辑全部处理完毕之后，我们点击文件-保存，在弹出的对话框中，根据要求选择相应的数据成果，一般我们有两个选项是建议要保存的：
（1）all数据：all数据是hysweep模块保存的多波束已编辑状态的数据，如遇到日后需要重新导出数据或者数据量太大不能一次处理完毕的情况时，我们都可以通过直接加载hs2格式数据（all数据）重新导出成果或者继续进行数据处理工作，而无需从头开始进行处理；
（2）仅仅XYZ水深点-ASCⅡXYZ格式：xyz即为点云点位数据，选择此项后，我们可以将噪点删除后的所有数据均导出，也可以对数据进行抽稀后导出（即数据压缩）
图文件保存选项对话框
在保存XYZ格式的时候，如需对数据进行压缩，则选择每个单元格保存
一个水深点选项，如上图，然后点击xyz压缩一栏，如下图：
我们可以在xyz压缩一栏中，选择取其单元格内数据的均值、最大值、最小值等进行数据压缩（根据需求进行选择）。

同时，由于存在均值等不为原始数据中的数据时，其不存在其真实的坐标点位，因此在定位一栏，软件也提供了真实xy值还单元格中心作为坐标点位两种选项作为选择使用。

6.4.安装偏差校准
在多波束测深系统使用的过程中，有一个必须有且不能忽略的环节，即为角度安装偏差校准。

在Hypack2016版本中，软件推荐的校准顺序：时延校准-横摇校准-纵摇校准-艏向校准。

在计算不同的偏差参数时，选取地形和数据不同，以下附上不同偏差的测量条件以方便数据选取：
横向偏差：平坦区域，同一条测线，同速往返，获取两条数据（往、返）。

GPS时延：斜坡区域（浅-深），同一条测线，高速、低速，同向重合，获取两条数据（高速、低速）。

纵向偏差：斜坡区域（浅-深），一条测线，同速往返，获取两条数据（往、返）。

艏向偏差：斜坡区域（浅-深），两条测线（a、b），同速、同向，获取两
条数据（a、b）。

注意：现如今，由于绝大多数多波束测深系统已应用秒脉冲（PPS）技术进行了时间同步，可以忽略GPS延时问题。

注：校准顺序不同软件版本推荐的校准顺序会有不同，使用不同版本软件请使用软件推荐的校准顺序进行。

（1）Hypack校准流程与数据处理流程基本一致，同样需要经过一级、二级、三级编辑，删除噪点数据。

此处略，详情请参照“数据处理”章节相关介绍。

（2）在多波束MAX三级编辑阶段，在测量窗口使用“剪切校准测试界面”工具（小扳手），以横摇校准为例，在平坦区域选取一个校准的截面，在弹出的多波束校准界面进行相应值的校准，如图所示。

注：
延迟校准选择斜坡区域测线中心平行于测线方向的断面数据进行校准；
横摇校准选择平坦区域垂直于测线方向的断面数据进行校准；
纵摇校准选择斜坡区域测线中心平行于测线方向的断面数据进行校准；
艏向校准选择斜坡区域两条测线中心平行于测线方向的断面数据进行校准；
图多波束校准界面
（3）在多波束校准对话窗口中，我们一般只需要设置角度/步长、步长数和单元格尺寸，点击开始测试即可，hypack软件会自动根据您选择的断面数据进行校准计算，计算结果如果水深误差曲线呈现V型曲线，那么说明解算正
常，如图所示。

图多波束校准界面（横摇）
（4）点击关闭，横摇校准结束。

如若结果不满足要求，则需要返回取断面界面，重新选择断面数据，重新计算。

根据相应规范的要求，一般需对每个值进行多次校准计算，在满足规范要求的情况下，取其均值作为校准值，记录数据并应用(在之后的其他几项校准中
需要输入)。

7.64位hysweep编辑器处理
hypack的多波束数据处理模块除了提供32位的hysweep模块，还提供64位的hsweep模块，本质基本上一致，不过从软件界面和处理思路上已经发生了很大变化。

7.1.数据加载
（1）点击菜单“hysweep-hysweep editor64bit”即可弹出64位编辑器的数据加载界面
（2）点击菜单“文件-load survey”菜单或者点击工具栏中的文件夹图标即可弹出数据加载对话框。

钮即可进行数据选择。

选择完我们要加载数据点击选择或者全选按钮即可。

（4）在弹出的读取参数对话框中，在开始测量一栏，根据实际需要选择垂
直基准模式：高程模式或者水深模式，这里和32位的使用是一样的。

与32位的不同，32位进入三级编辑才需要设置的矩阵单元格尺寸在64位的编辑器加载数据的时候就可以进行设置。

注意：64位编辑器加载数据的界面可以在数据处理过程中的任意节点再次打开并支持进行修改和设置。

这一点要比32位的编辑器在数据处理上优势要多的多。

在改正值一栏，选择多波束数据对应的潮位改正文件和声速剖面改正文件，
这里基本上和32位是一样的。

以将已经校准的角度安装偏差值进行输入。

在64位的编辑器中，多波束的安装偏差角度值即校准值单独罗列，对于不熟悉的操作者来说，避免了32位编辑器将校准值输入错误位置的情况发生，这点也非常利于初级使用者使用。

设置完毕后，我们点击确定即可进行64位的编辑界面了。

7.2.数据处理
进入64位编辑器后，整体处理思路和32位的处理思路都是一样的，基本上包含以下几点：
（1）传感器数据查看；
对应32位的一级编辑，64位将各传感器的数据放在了编辑区的各个窗口中，打开对应的窗口，可以对姿态，声速，速度等传感器进行查看和编辑。

任
意放大功能比32位更方便和灵活。

（2）条带编辑；
在64位的条带编辑中，和32位的显示稍显不同，64位支持角度旋转的功能，但是个人感觉处理上不如32位的更直观。

删除方法也是点击工具栏中的框选按钮进行选择和删除即可。

（3）断面编辑；
对应32位的三级编辑，64位的断面编辑则更快更灵活，这点要比32位更
加方便。

（4）过滤；
在64位过滤窗口中，基本上设置和32位是大同小异的，不熟悉的使用者可以参照32位编辑器的对应位置查看说明和讲解。

过滤图标点击后会提示使用者过滤的数据范围：单条线还是所有线。

（5）校准功能；
64位的编辑器校准功能和32位基本上是保持一致的思路，不过处理速度
确实要快了不少。

校准完毕后，点击text ok 即可。

以上的功能在32位的编辑器中，都可以在相应的阶段找到，在64位的编辑器中同样可以找到相同的功能位置，只不过存在以下几点不同：
（1）界面不同：
64位的软件界面确实和32位的软件界面发生了很大的变化，对于已经很
熟悉32位编辑器的使用者来说可能软件界面需要快速熟悉一下；
（2）逻辑顺序不同：
32位的编辑器必须严格按照其逻辑顺序进行影响的工作，但是64位完全打破了各项工作的顺序，可以任意处理任意项工作，不再严格要求处理顺序，可以先断面处理，在条带编辑等等，甚至在处理过程中再次修改矩阵尺寸，潮位文件，声速剖面文件等等。

8.其它常用功能
8.1.数据抽稀处理
8.1.1.网格排序
8.1.1.1.准备数据
矩阵文件（*.MTX）以及需要排序的.xyz文件。

8.1.1.2.抽稀处理
（1）打开‘网格排序’工具（Hypack-数据处理-水深选取-网格排序）。

图网格排序界面
（2）点击（文件-打开矩阵文件），选择已建好的矩阵文件。

图矩阵文件选择界面
（3）打开，进入矩阵更新界面，选择如图所示。

图矩阵更新界面
（4）点击‘用XYZ文件更新’按钮，添加数据成果的*.xyz文件，如下图所示。

图文件添加界面
确定后，在弹出的水深网格界面，点击（选项-数据选取），对数据进行水深选取。

图水深网格界面
（5）根据实际情况选择相应的选项，点击（文件-保存水深值-保存XYZ 格式）。

在此，我们选取平均水深下的单元海图和Mesh海图来进行展示。

图单元海图和Mesh海图
8.2.3D建模
多波束数据和传统的单波束数据相比，数据密度更大，能够实现地形的全覆盖测量，因此使用多波束测量作业的成果中，一般都需要进行3D模型展示成果。

在三级编辑阶段的数据或者在经过抽稀数据处理后，均可对获取的.xyz 文件进行三维处理，得到测量区域水底地形的三维模型。

8.2.1.TIN模型
8.2.1.1.准备数据
需要三维建模的.xyz文件
8.2.1.2.建模
（1）打开TIN工具（Hypack-测量成果-Tin模型）
图TIN界面
（2）创建三维模型（文件-新建）
图数据导入界面
在此处，有几个注意事项：
TIN最大边长为三角网模型的最大边长，数值越小，区域边缘越接近真实，数值越大，区域边缘较远点可能连线则造成边缘失真（不影响密度足够区域）；
模式：模式分高程模式和水深模式，此处一定要按照数据来源xyz的真实情况进行一致性选择，否则在加载完后生成的3D模型会和真实地形方向，即真实高的地形变成洼地，真实地的地方变成高地；
（3）点击“输入文件”按钮，导入抽稀处理后的.xyz文件，输入最大TIN 边长，点击确定。

在计算机完成导入之后在TIN界面点击（3维模型-颜色），模拟水底地形如下图所示。

图三维色彩模型界面
8.2.1.3.颜色设置
对于不熟悉的使用者，可能需要对颜色进行设置。

我们在加载完xyz数据后，点击TIN模型工具对话框菜单工具栏的最后一个按钮，即可对加载模型的深度对应颜色进行设置。

通过设置bands和颜色中的色带形式，即可实现修改颜色的目的。

注意：
（1）bands的设置中，步长越小，则颜色分界越模糊，图形越细腻，反之
则类似于等深线，分界明显；
（2）形式中提供了多种色谱，根据用户实际使用习惯选择即可。

（3）对于高程模式的数据，可能会出现加载数据颜色和常规色谱代表相反的情况，此种情况下我们需要将色谱进行反转，在设置完形式色谱后，点击bands
下拉菜单中的“invert colors”即可。