明渠截流水文监测中的高新技术及应用(1)程力(2)

3 多波束测深及前视声呐系统

3.1 系统简介

多波束测深系统也称声呐阵列测深系统。随着计算机硬件与软件不断完善，以及gps全球定位系统的应用，系统不仅在海洋测绘中得到广泛应用，而且在江河湖泊水下测绘中的作用日益广泛。多波束测深系统不仅实现了测深数据自动化和在外业准实时自动绘制出测区水下彩色等深图，而且还可利用多波束声信号进行侧扫成像，提供直观的测时水下形态，被形象地称为“水下ct”。

多波束测深系统工作原理和单波束测深一样，是利用超声波原理进行工作的，不同的是多波束测深系统信号接收部分由n个成一定角度分布的相互独立的换能器完成，因此系统每次能采集到n个水深点信息。

明渠截流水文监测中使用的多波束测深系统型号为seabat 9001s，它具有两种发射工作方式。

3.2 系统组成

多波束系统是一套多传感器系统，除多波束本身外，还包括定位测量系统、船舶姿态测量系统和船艏向测量系统。seabat 9001s多波束测深系统由甲板单元处理器和水下探头两部分组成。其它配置包括处理器控制指令、采集和显示数据，水下探头发射和接受声呐脉冲；选件配置包括计算机、dgps、运动传感器（mru）、电罗经（cyro）、视频信号记录器、旁扫记录器等。

3.3 在明渠截流中运用

在明渠截流中，seabat 9001s多波束测深系统主要用于明渠上、下戗堤围堰形象监测

施测前，在临时船闸ls01号固定断面上进行了系统标定，标定项目包括导航系统时延（latency）、纵偏（pitch）、横偏（roll）和艏偏（yaw）。

担任本次测量导航的软件为hypack max，作业时用图形和数字方式指示测船的航迹、偏航等各种导航信息。多波束数据采集由seabat 9001s随机携带的“6042”软件完成。多波束数据后理采用加拿大通用系统公司（universal system）开发的商用软件“caris”。由于随着上、下戗堤龙口不断缩小，流速不断面增大，故本次采用从上游往下游施测线路，结果表明多束波信号接收良好。部分成果见图3：

图3    下戗堤龙口水下地形图

    通过caris软件对测量结果进行数学建模，可生成三维立体图。部分成果如图4所示。

三峡工程明渠截流中，当上、下戗堤龙口接近40米时，多波束测深系统只一条航线就完成了水下布点工作，但如果采用单波束测深系统则最少要4条航线才能完成水下布点工作。这为减少测船通过龙口次数，缩短外业工作时间，使上、下戗堤围堰形象监测信息能安全、及时、准确提供给各用户发挥了重要作用。

图4 上截流戗堤龙口多波束扫测形象图

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