由于(yu)受(shou)2008年汶川(chuan)大(da)地震的影響，某大(da)壩上游束水墻受(shou)到了(le)不同程(cheng)度的破壞(huai)。受(shou)客戶委托對束水墻鋪蓋的變(bian)形情況進(jin)行(xing)監(jian)(jian)測(ce)，并與上次(ci)的監(jian)(jian)測(ce)數(shu)據進(jin)行(xing)對比、分析，準確了(le)解其可能對大(da)壩安(an)全(quan)造(zao)成的影響。

測(ce)區衛星圖

痛點分析

為了實現對束水墻的準確評估，本項目需要獲取高精度和高密度的水下點云數據。但是現場部分掃測區域位于壩體下方，衛星信號弱，GNSS接收機難以定位。這些難點是傳統定位設備配合單波束或者多波束測深儀難以克服的。同時，基于現場作業條件的限制，要求在半天內完成測量任務，這對人員的專業性和設備的穩定性提出了更高要求。

針對本項目要求，我司選擇iBeam 8120淺水多波束測深儀（下稱iBeam 8120)、iPos MS11高精度慣性組合導航系統(下稱iPos MS11)、HiMAX多波束采集后處理軟件的組合作為此次掃測的最優解決方案。所選設備均由中海達自主研發，擁有完全自主知識產權。

方案中，iBeam 8120具(ju)有最(zui)高(gao)512個(ge)波束(shu)，分辨率高(gao)；60Hz最(zui)大ping率可保證在較(jiao)高(gao)航(hang)速(su)下的(de)數據(ju)密度，節省(sheng)測量(liang)時間，提(ti)高(gao)作業效率。

iPos MS11采(cai)用(yong)深耦(ou)合(he)算法(fa)，將慣(guan)性導航(hang)和GNSS導航(hang)信息有機融合(he)，保證了GNSS失鎖等復雜環境下的精確導航(hang)。

1.設備安裝

根據現場條件和作業需求，iBeam 8120采用了側舷安裝，具體安裝如下圖所示。

2.航線布設

根(gen)據現場情(qing)況以(yi)及目(mu)標(biao)物(wu)走向，采用了平行目(mu)標(biao)物(wu)掃測(ce)的航(hang)(hang)(hang)線(xian)規劃。航(hang)(hang)(hang)線(xian)距離目(mu)標(biao)物(wu)由遠及近，每條航(hang)(hang)(hang)線(xian)保持(chi)一定的間隔，保證(zheng)目(mu)標(biao)物(wu)兩側(ce)掃測(ce)的完整性。最后垂(chui)直于目(mu)標(biao)物(wu)進行掃測(ce)，從而保證(zheng)目(mu)標(biao)物(wu)頂(ding)部(bu)數據的完整性。其他區域掃測(ce)線(xian)間距按實際水(shui)深(shen)數據面區域覆蓋(gai)50%布設的要求進行規劃。

▲航線規劃圖(tu)

3.數(shu)據采集

通過實時2D/3D格網水深顯示，客戶可以實時觀察水下地形和特征物，也可以通過工具實時量取目標物尺寸。

▲軟(ruan)件(jian)采集效果

4.數據處理

HiMAX多波束采(cai)集后處理軟(ruan)件擁(yong)有半自(zi)動校準功(gong)能，支持條帶編(bian)輯、剖(pou)面(mian)編(bian)輯、點云(yun)編(bian)輯、切片(pian)編(bian)輯等多種編(bian)輯方(fang)式(shi)，且擁(yong)有豐富的濾波方(fang)式(shi)能大幅(fu)降(jiang)低數據(ju)處理時間，提高工作效率(lv)。

▲半自動校準界面

▲條帶編輯界面

▲切片(pian)編(bian)輯界面

根據水(shui)(shui)下多(duo)波(bo)束掃測數據可以觀察(cha)得到：除(chu)上游束水(shui)(shui)墻與閘(zha)墩相連段情(qing)況較好(hao)，無明顯(xian)變(bian)形(xing)外，其(qi)他段均存在(zai)明顯(xian)的變(bian)形(xing)和位移(yi)，如下圖所示。

▲目(mu)標物掃測整體效果圖

▲目標(biao)物掃測細節效(xiao)果圖

在測(ce)(ce)(ce)區隨機(ji)選取剖(pou)面可以看到，即使(shi)水下(xia)地形(xing)復(fu)雜多變，iBeam 8120仍(reng)能(neng)(neng)展現出眾的高精度測(ce)(ce)(ce)深(shen)性能(neng)(neng)，條帶的完(wan)美拼接，更(geng)能(neng)(neng)反映(ying)其良好的測(ce)(ce)(ce)深(shen)精度，如下(xia)圖所示。

▲測區剖面圖

從內符合精(jing)度(du)(du)報告可(ke)以得知(zhi)，在IHO S44特等精(jing)度(du)(du)標準下(xia)，達到98.44%的通過率，完(wan)全滿足IHO特等精(jing)度(du)(du)標準和《水運工程(cheng)測量規范(fan)》的要求，如(ru)下(xia)圖(tu)所示。

▲內符合精度(du)報告

同時，分析處理的水下多波束掃測數據得出(chu)：上(shang)(shang)游束水墻第(di)(di)(di)一段(duan)(duan)(duan)與閘墩相連(lian)段(duan)(duan)(duan)，情(qing)況較(jiao)好(hao)，無明(ming)顯變(bian)形；第(di)(di)(di)一段(duan)(duan)(duan)與第(di)(di)(di)二(er)段(duan)(duan)(duan)明(ming)顯錯(cuo)(cuo)開(kai)，交角(jiao)(jiao)大(da)(da)角(jiao)(jiao)為(wei)171.98°，較(jiao)上(shang)(shang)次監(jian)測增(zeng)加(jia)0.43°，錯(cuo)(cuo)位距離(li)從(cong)0m到2.79m；第(di)(di)(di)二(er)段(duan)(duan)(duan)與三(san)段(duan)(duan)(duan)明(ming)顯錯(cuo)(cuo)開(kai)，交角(jiao)(jiao)大(da)(da)角(jiao)(jiao)為(wei)162.99°，較(jiao)上(shang)(shang)次監(jian)測增(zeng)加(jia)0.91°，錯(cuo)(cuo)位距離(li)從(cong)0m到5.85m；第(di)(di)(di)三(san)段(duan)(duan)(duan)與第(di)(di)(di)一段(duan)(duan)(duan)延長線交角(jiao)(jiao)大(da)(da)角(jiao)(jiao)為(wei)171.01°，較(jiao)上(shang)(shang)次監(jian)測增(zeng)加(jia)0.58°，如下圖所(suo)示。

▲各段束水墻(qiang)間交角圖                                       ▲束水墻(qiang)位移角度(du)圖

項目總結

通過對束水(shui)墻(qiang)掃測結果(guo)的(de)(de)(de)分析，在面對復雜(za)的(de)(de)(de)水(shui)域環境時，iBeam 8120與iPos MS11的(de)(de)(de)完美(mei)組合可以獲取高分辨率、高精度(du)的(de)(de)(de)水(shui)深數(shu)據，并且(qie)能快速高效(xiao)地完成大壩災后監測工作，得(de)到(dao)了客戶(hu)的(de)(de)(de)充分認可。

本(ben)次(ci)掃測(ce)證明，iBeam 8120具有較(jiao)高的測(ce)深(shen)分辨(bian)率和(he)測(ce)深(shen)精度，完(wan)全適應GNSS失鎖等復雜環境下(xia)測(ce)量，測(ce)深(shen)精度符合IHO S44特(te)等標(biao)準和(he)《水運工程測(ce)量規范》要求(qiu)。