多波束水下地形测量系统在江河堤防险段监测的应用演示幻灯片.ppt

多波束水下地形测量系统在江河堤防险段监测的应用项 目 介 绍广广 东东 省省 水水 文文 局局2 0 0 8.41立项必要性立项必要性项目概况项目概况 我省地处明显的季风区，位于珠江、韩江等流域我省地处明显的季风区，位于珠江、韩江等流域我省地处明显的季风区，位于珠江、韩江等流域我省地处明显的季风区，位于珠江、韩江等流域的中下游，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害及次生山地的中下游，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害及次生山地的中下游，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害及次生山地的中下游，是洪、涝、旱、风、暴潮灾害及次生山地灾害频发的省份之一，尤以暴雨洪水及台风暴潮危害灾害频发的省份之一，尤以暴雨洪水及台风暴潮危害灾害频发的省份之一，尤以暴雨洪水及台风暴潮危害灾害频发的省份之一，尤以暴雨洪水及台风暴潮危害最烈。堤防成为防洪减灾的主要水利工程措施。但是，最烈。堤防成为防洪减灾的主要水利工程措施。但是，最烈。堤防成为防洪减灾的主要水利工程措施。但是，最烈。堤防成为防洪减灾的主要水利工程措施。但是，大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成，堤大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成，堤大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成，堤大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成，堤基及填筑情况复杂，存在不同程度的隐患，而堤防隐基及填筑情况复杂，存在不同程度的隐患，而堤防隐基及填筑情况复杂，存在不同程度的隐患，而堤防隐基及填筑情况复杂，存在不同程度的隐患，而堤防隐患是造成汛期重大险情的主要因素之一，治理要防患患是造成汛期重大险情的主要因素之一，治理要防患患是造成汛期重大险情的主要因素之一，治理要防患患是造成汛期重大险情的主要因素之一，治理要防患于未然，先期查出隐患，施行重点整治，至关重要。于未然，先期查出隐患，施行重点整治，至关重要。于未然，先期查出隐患，施行重点整治，至关重要。于未然，先期查出隐患，施行重点整治，至关重要。但是，堤防险段大多在水下，是隐蔽工程，采用常规但是，堤防险段大多在水下，是隐蔽工程，采用常规但是，堤防险段大多在水下，是隐蔽工程，采用常规但是，堤防险段大多在水下，是隐蔽工程，采用常规的测量方法不仅工作量大，时间长，同时也不可能全的测量方法不仅工作量大，时间长，同时也不可能全的测量方法不仅工作量大，时间长，同时也不可能全的测量方法不仅工作量大，时间长，同时也不可能全面监测。发展快速、准确和无损伤地查出隐患的技术面监测。发展快速、准确和无损伤地查出隐患的技术面监测。发展快速、准确和无损伤地查出隐患的技术面监测。发展快速、准确和无损伤地查出隐患的技术是我省乃至全国水利关键而紧迫的课题。是我省乃至全国水利关键而紧迫的课题。是我省乃至全国水利关键而紧迫的课题。是我省乃至全国水利关键而紧迫的课题。2项目概况项目概况 根据省水利厅关于提高广东水利现代科技含量根据省水利厅关于提高广东水利现代科技含量实施办法（试行）的有关精神，为了迅速提高水实施办法（试行）的有关精神，为了迅速提高水文行业的科技含金量，提高工作效率，拓展工作范文行业的科技含金量，提高工作效率，拓展工作范围，更好的为水利现代化服务，在省水利厅的支持围，更好的为水利现代化服务，在省水利厅的支持下，我局于下，我局于2003年引进了具有国际先进水平的多波年引进了具有国际先进水平的多波束水下地形测量系统。为了系统研究多波束水下地束水下地形测量系统。为了系统研究多波束水下地形测量系统的性能，更好发挥该系统在堤防险段监形测量系统的性能，更好发挥该系统在堤防险段监测的应用功能，我局于测的应用功能，我局于2004年年4月向省水利厅申请广月向省水利厅申请广东省水利科技成果推广项目多波束水下地形测量东省水利科技成果推广项目多波束水下地形测量系统在江河堤防险段监测的应用，并得到省水利系统在江河堤防险段监测的应用，并得到省水利厅的批准实施。厅的批准实施。2006年，省水利厅将我局的多波束年，省水利厅将我局的多波束水下地形测量系统列为水利科技推广应用项目。水下地形测量系统列为水利科技推广应用项目。34项目研究目标项目研究目标 探索多波束水下地形测量系统在堤防险段监测的探索多波束水下地形测量系统在堤防险段监测的适用性；适用性；研究适合于广东堤防险段监测应用的方法，满足研究适合于广东堤防险段监测应用的方法，满足规范要求的成图格式；规范要求的成图格式；提供西江景丰联围及北江大堤的险段数字水下地提供西江景丰联围及北江大堤的险段数字水下地形图、西江景丰联围险段三围水下地形扫描成果形图、西江景丰联围险段三围水下地形扫描成果图，为抢险决策提供技术依据。图，为抢险决策提供技术依据。通过本项目的成果，推广应用到全省各大江海河通过本项目的成果，推广应用到全省各大江海河堤，对全省堤防险段进行监测。堤，对全省堤防险段进行监测。5系统技术特点系统技术特点 多波束水下地形测量系统集成了现代空间测控技多波束水下地形测量系统集成了现代空间测控技术、声纳技术、计算机技术、信息处理技术，是一种术、声纳技术、计算机技术、信息处理技术，是一种具有高效率、高精度和高分辨率的面状水下地形测量具有高效率、高精度和高分辨率的面状水下地形测量新技术，目前领先于世界测绘先进水平。新技术，目前领先于世界测绘先进水平。6 水下地形测量的基本水下地形测量的基本原理是利用声波的反射时原理是利用声波的反射时间来计算测点水深的。多间来计算测点水深的。多波束换能器以较大的扇区波束换能器以较大的扇区开角向水下发射声波，同开角向水下发射声波，同时通过多阵列单元接收几时通过多阵列单元接收几十束或上百束声波。每发十束或上百束声波。每发出一组声波，可在垂直于出一组声波，可在垂直于航线上得到一组水深数据。航线上得到一组水深数据。当测船连续航行时，便可当测船连续航行时，便可得到一个宽带的水下地形得到一个宽带的水下地形资料。资料。系统原理7工作频率:180 kHz波束大小:1.5 x 1.5波束数目:126个波束覆盖宽度:153-最大覆盖宽度:8.3倍水深测深量程:1300m最小脉宽：0.15ms最大发射速率：25Hz精度:符合IHO S-44 精度标准调查速度:最大1216节 系统基本技术指标系统基本技术指标8声速剖声速剖面仪面仪 CTD,SVP多波束数据采多波束数据采多波束数据采多波束数据采集处理软件包集处理软件包集处理软件包集处理软件包 导航导航导航导航系统系统HRPHRP运动运动运动运动姿态姿态姿态姿态 真方真方真方真方位角位角位角位角 GYROGYRODGPS,DGPS,RTKRTK方位方位方位方位 声呐处理器单元声呐处理器单元声呐处理器单元声呐处理器单元 SEE-30-04SEE-30-04换能器换能器换能器换能器网络连接网络连接网络连接网络连接 系统结构图9光纤罗经光纤罗经主控计算机主控计算机差差分分GPS声纳处理器声纳处理器声纳发射与接收换能器声纳发射与接收换能器声声速速抛抛面面仪仪10多多波波束束配配套套软软件件数据采集系统数据采集系统“HydroStar ONLINE”711多波束配套软件多波束配套软件Terra Model/Terra Vist多波束数据后处理软件 12比比 测测 试试 验验13静态比测静态比测固定位置比测：误差不大于0.1m 移动相对同一位置：平均水深误差为-0.02m，不符值在10cm以内的点子共有132个，占91.7%；不符值在20cm以内的点子共有12个，占8.3%；，水深相对误差均在1%之内，14动态比测动态比测15精度评价精度评价 水深平均误差为0.10m，综合相对误差为0.68%，没有系统误差。满足国家行业标准水道水道观测标准观测标准（SL257-2000）“各类测深方法及仪具的单项测深误差，应控制在0.1m以内，综合相对误差不应大于水深的1%。”的要求。16系统的主要优点系统的主要优点 1、采用了全覆盖的方式，对水下地形可100%覆盖，采集河床地形的数据全面，能真实的反映河床地形的变化，生成的等值线光滑流畅、走势合理自然并且真实可靠；2、系统同步记录船体姿态信息，起伏、纵 摇、横摇、航向等，由后处理软件对测量结果进行校正，使测量结果受外界不利因素影响减小到最低限度。17系统的主要优点系统的主要优点3、系统后处理软件功能强大，能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像、剖面图等，同时还能对同一测区不同测次进行比较以及土方计算等，极大地提高了工作效率。4、系统具有实时监测功能，直观性强，可以在现场直观地看到水下的地形起伏、冲淤情况、以及护岸工程的效果，便于指挥决策和重点监测，利用软件的回放功能，不仅在现场而且在室内也能演示。18 推推 广广 应应 用用 情情 况况19景丰联围险段监测应用景丰联围险段监测应用 景丰联围是我省十大堤围、珠江三角洲五大重点堤围之一。近年来,由于各种因素使西江中下游河床下切,加上羚羊峡出口水流湍急以及洪水冲刷容易造成堤段深槽迫岸、座湾顶冲，岸坡陡峻，危及堤围安全。20景景 丰丰 联联 围围 险险 段段 监监 测测21张良险段张良险段 22张良险段张良险段23塘口险段塘口险段 24塘口险段塘口险段25西江沙埔围西江沙埔围“05.6”特大洪水快速抢险监测特大洪水快速抢险监测的应用的应用26西江沙埔围西江沙埔围“05.6”特大洪水快速抢特大洪水快速抢险监测的应用险监测的应用 27西江小湘围抢险监测应用西江小湘围抢险监测应用2829小湘围出险段上下游横断面图比较小湘围出险段上下游横断面图比较30西江郁南都城大堤监测应用西江郁南都城大堤监测应用313233珠江三角洲重点堤防险段监测珠江三角洲重点堤防险段监测应用情况应用情况 本次监测范围广，本次监测范围广，13 13个险段分布在个险段分布在5 5个个地级市，监测的险段长地级市，监测的险段长4040公里，测区面积公里，测区面积8080平方公里，排查出个别险段深达平方公里，排查出个别险段深达5050米的深米的深槽，数个险段出现了槽，数个险段出现了2020多米的深槽，获得了多米的深槽，获得了灾后堤围修复加固一手资料，为大灾后大堤灾后堤围修复加固一手资料，为大灾后大堤的修复加固提供可靠的资料和数据，确保堤的修复加固提供可靠的资料和数据，确保堤围的安全。围的安全。34北江大堤西南险段的应用北江大堤西南险段的应用 35北江大堤西南险段的应用北江大堤西南险段的应用36南海九江险段南海九江险段3738394041采砂论证河段对堤防影响监测的应用采砂论证河段对堤防影响监测的应用 42珠江三角洲东四口门采砂论证多波束测量43珠江三角洲东四口门采砂论证多波束测量44珠江三角洲东四口门采砂论证多波束测量45广州横渡珠江活动河道监测的应用广州横渡珠江活动河道监测的应用46广州横渡珠江活动河道监测的应用广州横渡珠江活动河道监测的应用 47系统在江河堤防险段监测应用系统在江河堤防险段监测应用的特色与评价的特色与评价48系统应用的特色与评价系统应用的特色与评价 我局选型的多波束水下地形测量系统，我局选型的多波束水下地形测量系统，综合考虑了世界上多波束主流技术的发展综合考虑了世界上多波束主流技术的发展水平以及我省河道的状况、堤防险段等的水平以及我省河道的状况、堤防险段等的实际情况，在系统设备组成、采集及后处实际情况，在系统设备组成、采集及后处理软件选配上，不论在国内还是国际上都理软件选配上，不论在国内还是国际上都处于先进水平。处于先进水平。49系统应用的特色系统应用的特色高技术集成高技术集成 高精度高精度 高效率高效率 50多波束水下地形测量系统测量数据信息表多波束水下地形测量系统测量数据信息表 51堤防险段监测应用的优点堤防险段监测应用的优点全全覆覆盖盖高高精精度度水水下下地地形形图图常规水下地形图常规水下地形图52直观的彩色水下地形三维图直观的彩色水下地形三维图53直观的三维水下飞行影像图直观的三维水下飞行影像图54现场河道堤围巡视、检查现场河道堤围巡视、检查55系统在江河堤防险段应用的评价系统在江河堤防险段应用的评价 多波束水下地形测量系统具有全天多波束水下地形测量系统具有全天候、多功能、全覆盖、高精度、成候、多功能、全覆盖、高精度、成图快、实时监测等特点，在堤防险图快、实时监测等特点，在堤防险段监测应用中，改变了传统监测的段监测应用中，改变了传统监测的落后手段，为堤防险段监测提供了落后手段，为堤防险段监测提供了先进的、最直观的技术手段。先进的、最直观的技术手段。56应用的评价应用的评价提高了堤防险段监测的时效性、准确性；提高了堤防险段监测的时效性、准确性；促进堤防险段监测生产模式的转变促进堤防险段监测生产模式的转变；系统机动性强，能快速进行险情监测，为系统机动性强，能快速进行险情监测，为及时封堵溃堤等险情提供最及时的抢险依及时封堵溃堤等险情提供最及时的抢险依据据。57585960推推 广广 应应 用用 前前 景景 多波束水下地形测量系统具有实时监多波束水下地形测量系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物地貌测功能，可以现场监视水下地物地貌的细微变化，因而在堤防安全、溃口、的细微变化，因而在堤防安全、溃口、崩岸监测等具有其它方法不可替代的崩岸监测等具有其它方法不可替代的作用。多波束系统在防洪减灾中的应作用。多波束系统在防洪减灾中的应用具有巨大的经济效益和社会效益，用具有巨大的经济效益和社会效益，该系统将在江河堤防险段监测中具有该系统将在江河堤防险段监测中具有广泛的应用前景。广泛的应用前景。61推推 广广 应应 用用 前前 景景多波束水下地形测量系统以其全覆盖、无遗漏的多波束水下地形测量系统以其全覆盖、无遗漏的测量方式，在效率、精度、分辩率及水下地形成测量方式，在效率、精度、分辩率及水下地形成图质量上有了大幅度提高，整个系统从外业到内图质量上有了大幅度提高，整个系统从外业到内业全过程真正实现了自动化、智能化和数字化，业全过程真正实现了自动化、智能化和数字化，彻底改变了传统的水下测量手段，除了适用于堤彻底改变了传统的水下测量手段，除了适用于堤防险段监测外，还适用于内河、水库、湖泊及海防险段监测外，还适用于内河、水库、湖泊及海洋等水域的水下地形测量，在江岸堤防及险工险洋等水域的水下地形测量，在江岸堤防及险工险段水下监测；水下工程检测（如抛石护岸等）；段水下监测；水下工程检测（如抛石护岸等）；河道疏浚及港口、码头、桥梁工程测量；水下管河道疏浚及港口、码头、桥梁工程测量；水下管线、电缆等监测；沉船、水下物体打捞搜寻等方线、电缆等监测；沉船、水下物体打捞搜寻等方面都具有广阔的应用前景。面都具有广阔的应用前景。62谢谢各位领导、专家！谢谢各位领导、专家！63