多波束测深系统测量技术管理规定doc.docx
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多波束测深系统测量技术管理规定doc
多波束测深系统测量技术管理规定
（暂行）
广东省水文局
2017年9月1日
前言
为规范多波速测深系统在水文测验中的应用，保证该类仪器设备在水文测量中数据采集精度和资料处理质量，满足我省水文行业工作的需求。
根据国家和水利行业有关规范及规定要求，结合我省水环境特性和多波速测深仪器设备的具体配置情况，特制定《多波速测深系统测量技术管理规定》，供我省水文系统在进行水文测量时遵循和执行。
各分局在使用过程中如发现需要修改和补充之处，请将意见和建议反馈站网管理处，以便改进和完善。
本规定共九章，主要内容有：
●总则
●
●引用标准及依据
●
●一般要求
●
●技术设计
●
●测量
●
●数据处理
●
●技术总结
●
●检查验收
●
●资料上交
●
本规定主编部门：
站网管理处
本规定批准单位：
广东省水文局
目次
1总则1
2引用标准及依据2
3一般要求3
3.1多波束水深测量的任务和目的3
4.7成果提交及归档要求13
5测量14
5.4系统稳定性试验18
5.5系统航行试验18
7.2技术依据及坐标系统28
7.3项目投入的仪器设备29
8.10确定样本量38
8.11抽取样本39
8.12检验39
9资料上交44
1总则
1.0.1本规定适用于广东省水文系统的R2Sonic2024/2022、ELACSEABEAT1185等类型多波束测深系统，主要应用于广东省江河流域、湖泊、水库山塘、城市内河、人工河渠等水环境。
1.0.2为满足开展河道水下地形勘察设计、堤围达标、海堤建设、河道演变调查、水环境调查、水文应急监测等的需求，特编制了多波束测深系统的技术要求、技术设计、操作要点、数据处理、精度规定、技术总结、检查验收和资料上交等具体实施规定。
1.0.3使用多波束测深系统进行水文测量，除执行本规定外，还应执行国家现行的有关标准。
1.0.4规定中有关水文测验的基本要求、术语、符号和含义均遵循国家现行有关标准。
2引用标准及依据
JTT790-2010多波束测深系统测量技术要求
SL58-2014水文测量规范
SL52-2015水利水电工程施工测量规范
SL197-2013水利水电工程测量规范
GB12327-1998海道测量规范
SL383-2007河道演变勘测调查规范
CH/T2009-2010全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范
GB/T20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第一部分：
1：
500、1：
1000、1：
2000地形图图式
GB12319-1998中国海图图式
SONIC,LLC,2011SONIC2024/2022使用指南
GB/T12898-2009国家三、四等水准测量规范
GB/T24356-2009测绘成果质量检查与验收
CH/Z1001-2007测绘成果质量检验报告编写基本规定
SH/T1011-2005测绘技术总结编写规定
CH1016-2008测绘作业人员安全规范
3一般要求
3.1多波束水深测量的任务和目的
多波束水深测量的任务是获取江河内涌、水库山塘等水下地形数据，其目的是为我省河道管理、河堤海堤建设达标、水库山塘水环境整治、水生态建设、河道演变研究、堤围险段监测及河道堤围突发事件处置的应急监测等提供地形地貌数字信息。
3.2多波束水深测量的基本内容
多波束水深测量包含水深测量及相应的辅助测量，如下：
1.水深测量
2.
3.坐标定位测量
4.
5.水准测量
6.
7.水位观测
8.
9.声速剖面测量
10.
11.水下盐度测量
12.
13.水下温度测量
14.
15.声纳探头安装参数测定及校正测量
16.
17.换能器入水深度测量
18.
19.测船参数测量
20.
3.3水深测量精度控制标准
多波束最早应用于海洋测量，我国现行的《海道测量规范（GB12327—1998）》对多波束测量作业过程没有质量指标的界定，其测深精度指标只简单的对分段水深进行限差界定，而最终的数据质量是否符合限差要求是通过主测线与检查测线上交点水深的内符合精度来判断，不能反映客观实际，不具备实际作业的全面指导意义。
我省水文系统引进的多波束主要是针对于珠江三角洲河道水下地形数据的收集，目前国内多波束测量河道水深还没有明确的精度指标。
鉴于此在实际的应用中，多波束测深误差限值参照《水利水电工程测量规范SL197-2013》的规定单波束测深的精度控制标准“测深点的高程中误差（见表3-1）：
水深小于等于20米时，高程中误差为±0.2m；水深大于20米时，高程中误差为±0.01H（H为水深值，单位为m）。
这里的水深H为测区的测时最大水深值”。
如果同一河道，分不同时段区域测量，按照不同区域的最大水深计量。
收集和整理分析不同条件下水深比测资料。
作业时测量深度（范围）不得超出该设备所允许测量深度（范围）以及相关技术要求。
表3-1测深点高程误差限值表
测深点高程误差限值（m）
h≤20m
h>20m
0.2
0.01H
3.4定位精度控制标准
多波束水深测量定位目前采用GNSSRTK形式，参照RTK碎部点测量标准（见表3-2）。
地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法如下：
1.在获取测区坐标系统转换参数时，可以自行求解；
2.在没有已知转换参数时，可以直接利用已知点求解参数；
3.2000国家大地坐标系与参心坐标系（如1954北京坐标系、
1980西安坐标系或地方独立坐标系）转换参数的求解，应采用
不
少于3点的等高级起算点两套坐标系统成果，所选起算点应分
布
均匀，且能控制整个测区。
4.转换时应给出测区范围具体情况，对起算点进行可靠性检
验，采用合理的数字模型。
进行多种点组合方式计算和优选。
RTK控制点测量转换参数的求解，不能采用现场点校正的方
法进行。
5.当测区长度或面积较大时，采用分区求解转换参数时，相邻
分区应不少于2个重合点。
表3-2RTK碎部测量技术规定
等级
图上点位中误差/mm
高程中误差
与基准站的距离/km
观测次数
起算点等级
碎部点（水深点）
≤±0.5
符合相应比例尺成图要求
≤10km
≥1
平面三级以上
3.5采用基准
1.坐标系统一般采用WGS-84坐标系或者北京54坐标系统，
2.
也
可以根据实际采用当地坐标系统。
2.
高程基准优先采用1985国家高程基准、珠江基准面
等绝对基准面，一时不具备条件或应急抢险可采用假定基面。
4技术设计
技术设计书是多波束测量作业的指导性文件，在多波束测量开始之前必须制定。
4.1项目概述
4.1.1项目概况
根据需要说明与设计方案或作业有关的测区自然地理概况，内容可包括测区的地理特征、居民地、交通、气候情况以及测区困难类别，测区有关工程地质与水文地质的情况等。
4.1.2项目任务
说明任务来源、用途、测量范围、内容与特点等基本情况。
4.2已有资料情况
说明已有资料的实测年代、采用的平面、高程基准，资料的数量、形式、质量情况评价，利用的可能和利用方案等。
4.3技术依据及坐标系统
4.3.1技术依据
说明专业技术设计书编写中所用的标准、规范或者其他技术文件。
4.3.2坐标系统及高程基准
本项目所使用的坐标系统、高程基准。
4.4设计方案
4.4.1控制测量
1.平面控制测量
全球导航卫星系统（GNSS）控制测量。
设计方案内容主要包括：
1）规定GNSS接收机或其他测量仪器的类型、数量、精度指
标以及对仪器校准或检定的要求，规定测量和计算所需的专业应用软件和其他配置。
2）规定作业的主要过程、各工序作业方法和精度质量要求：
●确定观测网的精度等级和其他技术指标等；
●
●规定观测作业各过程的方法和技术要求；
●
●规定观测成果记录的内容和要求；
●
●外业数据处理的内容和要求：
外业成果检查（或检验）、
●
●整理、预处理的内容和要求，基线向量解算方案和数据质量检核要求，必要时需确定平差方案，高程计算方案等；
●
●规定补测与重测的条件和要求；
●
●其他特殊要求：
拟定所需的交通工具、主要物资及其供
●
应方式、通信联络方式以及其他特殊情况下的应对措施。
2.高程控制测量
在多波束测量时，一般采用三、四等水准测量测定基站高程，作为潮位观测的高程标准。
设计方案内容主要包括：
1）规定测量仪器的类型、数量、精度指标以及对仪器校准或
检定的要求，规定测量和计算所需的专业应用软件及其他配置。
2）规定作业的主要过程、各项工序作业方法和精度质量要
求：
●规定测站设置的基本要求；
●
●规定观测、联测、监测及跨越障碍的测量方法，观测时
●
间、气象条件及其他要求等；
●规定观测记录的方法和成果整饰要求；
●
●说明需要联测的气象站、水文站、验潮站和其他水准点；
●
●规定外业成果计算、检核的质量要求；
●
●规定成果重测和取舍要求；
●
●必要时，规定成果的平差计算方法、采用软件和高差改
●
正等技术要求；
●其他特殊要求：
拟定所需交通工具、主要物资及其供应
●
方式、通信联络方式以及其他特殊情况下的应对措施。
4.4.2地形测量
1.岸上地形测量
1）规定岸上地形测量的范围及仪器的类型、数量、精度指标以
及对仪器校准或检定的要求，规定测量和计算所需的专业应用软件和其他配置。
2）规定作业的主要过程、各工序作业方法和精度质量要求：
●确定测量的精度等级和其他技术指标等；
●
●规定测量作业各过程的方法和技术要求；
●
●规定测量成果记录的内容和要求；
●
●外业数据处理的内容和要求：
外业成果检查（或检验）、整理、预处理的内容和要求；
●
●其他特殊要求：
拟定所需的交通工具、主要物资及其供应方式、通信联络方式以及其他特殊情况下的应对措施。
）
●
2.水下地形测量
1）主要设计内容同岸上地形测量；
2）
2）水下地形测点高程获取方式同岸上有所区别，测量时通过
采集软件采集到水下测点的坐标、水深值，在数据后处理时通过潮位改正，得到测时测点高程。
这就需要增加潮位观测频率、观测时段等设计内容。
4.4.3控制测量和地形测量复测
1）规定补测与复测的条件和要求；
2）规定补测与复测数据与原测量数据的较差范围。
4.4.4内业资料整理及成图
1）规定作业方法和技术要求
2）规定数据编辑、接边、处理、检查和成图工具等；
3）数字高程模型（DEM）应规定内插DEM和分层设色的要求等。
4.5项目组织
4.5.1项目组织机构
规定项目组织的责任机构，并明确机构中各个分组的分工及其责任。
4.5.2资源配备
1.人力资源配备
定出拟投入项目的人员，并提供人员的学历、职称、工作年限、在项目中担任的职务等。
项目投入人员一览表
序号
姓名
性别
年龄
学历
职称
从事工作年限
在项目中担任的职务
社保号
1
2
3
2.仪器设备
提供项目投入仪器一览表，说明仪器的品牌型号、拟投入数量（台、套）、购买时间、最近一次检定时间和使用情况等。
项目投入仪器一览表
序号
仪器名称
仪器品牌型号
购买时间
最近一次
检定时间
使用情况
1
2
3
4.5.3进度安排和经费预算
1.进度安排
应对以下内容做出规定：
1）划分作业区的困难类别；
2）根据设计方案，分别计算统计各项工序的工作量；
3）根据统计的工作量和计划投入的生产实力，参照有关生成定额，分别列出进度计划和各项工序的衔接计划。
2.经费预算
根据设计方案和进度安排，编制项目经费、支付计划，并做出必要的说明。
4.6质量保证措施和要求
4.6.1组织管理措施
规定项目实施的管理机构和主要人员职责和权限。
4.6.2资源保证措施
对人员的技术能力或培训要求；对软、硬件装备的需求等。
4.6.3质量控制措施
规定生成过程中的质量控制环节和产品质量检查、验收的主要要求。
4.6.4数据安全措施
规定采集的原始数据使用安全、备份要求、前期资料、中间过程计算资料、成果资料的保密安全。
4.7成果提交及归档要求
分别规定上缴和归档的成果的内容、要求和数量，以及有关文档资料的类型、数量等。
5测量
5.1测前调试
在多波束测深系统正式进行系统测定和水上测量工作前，GNSS、声速剖面仪、电罗经、运动传感器等设备需按各自要求进行检测，确保系统的正常工作。
5.2传感器的安装位置
声纳传感器的安装位置要注意尽量减少自身噪声的影响，远离测船主机、副机及泵的位置，如果探头安装太靠后会容易受到螺旋桨的影响。
应保证换能器在工作中不露出水面。
换能器的横向、纵向及艏向安装角度应满足系统安装的技术要求。
姿态传感器应安装在能准确反映多波束换能器姿态或测船姿态的位置，其方向线应平行于船的艏艉线，具体设备安装测试根据系统随机技术手册进行。
罗经安装时应使罗经的读数零点指向船艏并与船的艏艉线方向一致，同时要避免船上的电磁场干扰。
GNSS的接收天线应安装在测船顶部避雷针以下的开阔地方，避免船上其他信号的干扰。
系统所使用的设备应按照仪器规定的技术要求接地。
5.3系统参数测定
5.3.1测量各传感器相对位置
多波束测深系统的各个传感器安装固定完毕后，要测量其相对位置，建立测船文件，为后处理换算提供参数。
系统各配套设备的传感器位置与测量船坐标系原点的偏移量应精确测量，读数至lcm，往返各测1次，水平方向往返测量互差应小于5cm，竖直方向往返测量互差应小于2cm，在限差范围内取其均值作为测量结果（不同型号的多波束系统规定的坐标轴指向（正负）有所区别）。
以CARIS软件为例，该软件以探头中心与水面交点为坐标系原点（即零点），测量探头、GNSS、罗经到零点的相对位置，具体数据如表5-1：
表5-1各传感器相对零点位置统计表
传感器
X（m）
Y（m）
Z（m）
多波束探头
0
0
0.593
GPS
0
-0.100
-2.100
罗经姿态传感器
0
-4.000
0
需要特别说明，CARIS软件的Z轴以向上为正，在软件中按表5-1绘制各传感器位置如图5-1：
图5-1各传感器相对位置示意图
5.3.2参数测定方法及精度要求
a横摇偏差
测定方法：
在江河平坦地形布设一条计划测线，同速往返测
量各一次。
测定精度：
±0.05º。
b纵摇偏差
测定方法：
在一斜坡或特征物上布一计划测线，同速度往返测量各一次。
测定精度：
±0.05º。
c艏向偏差
测定方法：
在一线性目标物两边各布一条计划测线，同速往
返测量。
测定精度：
±0.05º。
d导航延迟
测定方法1：
在一特征物上布一计划测线，同速度往返通过目标测量两次，此法称为同一目标探测法；
测定方法2：
同向不同速度通过目标，速度差别尽可能大，同时要保持均匀并严格在计划航线上行驶，此法称为剖面重叠法，测量中应尽量采用此法。
测定精度：
±0.1s。
5.3.3参数测定要求
参数测定必须按横摇偏差、纵摇偏差、艏向偏差、导航延迟的顺序测定。
各参数每次安装完成测定一次，当测量船因结构变化导致船体重心变化时，必须重新测定;当导航系统发生变更时须重新测定导航延迟参数。
5.4系统稳定性试验
每年年初测定一次，选择水深大于20m的平坦河道区，对同一区域水深进行两次测量，要求两次水深比对误差符合表3-1相应等级的精度要求。
每次测量时需要进行必要比测。
5.5系统航行试验
每年年初测定一次，选择河底地貌起伏有代表性的河道区，进行不同深度和不同航速下的多波束水深测量，要求每个发射脉冲接收到的波束数大于总波束数的95%。
5.6导航定位
1.应用GNSS或其他高精度定位设备进行导航定位,并将相应
信息填写入表5-2中；
2.采用GNSS进行导航定位时，基准台的平面位置精度，应符
合国家GPSE级网的要求；
3.在测量船参考坐标系中（坐标系原点为换能器中心与水面交点，Y轴为船艏向，X轴垂直船艏向，右舷方向为正），测定定位天线中心的坐标（X，Y），X、Y的测定精度为±0.05m。
4.为确定多波束测深系统坐标参数设置正确，在开测前，将
另一套GNSS流动站放在多波束测深系统GNSS天线相同位置，对比流动站手簿与多波束控制软件实时显示的坐标是否一致。
表5-2外业检测点误差统计表
编号：
年月日
项目名称
被检测区（险段）
外业测量人员
填表人
基站点（点名）
天线高
m
X：
Y：
H：
位置描述：
校核点
（点名）
已知坐标
测量坐标
检测误差（单位：
cm）
X：
Y：
H：
X：
Y：
H：
△X：
△
△Y：
△
△H：
X：
Y：
H：
X：
Y：
H：
△X：
△
△Y：
△
△H：
1.椭球选择：
□北京54□国家80□WGS84其他：
2.
3.投影方法：
□高斯自定义□横轴墨卡托其他：
4.
5.中央子午线：
6.
7.椭球转换参数：
□莫洛登斯基三参数□布尔莎七参数其他：
检查内容及执行情况
检查内容及执行情况
自检
1.基站点及校核点是否位于视野开阔，远离无线电发射源、高压电线，且视场周围15°以上没有障碍物？
2.
□是□否原因：
3.基站设置是否对中整平？
4.
□是□否原因：
5.设置基站时，天线高是否输入正确？
6.
□是□否原因：
7.测量期间，基站信号是否持续良好？
8.
□是□否原因：
9.其他存在问题：
检查人签名：
互检
1.基站点及校核点是否位于视野开阔，远离无线电发射源、高压电线，且视场周围15°以上没有障碍物？
□是□否原因：
2.基站设置是否对中整平？
□是□否原因：
3.设置基站时，天线高是否输入正确？
□是□否原因：
4.测量期间，基站信号是否持续良好？
□是□否原因：
5.其他存在问题：
检查人签名：
其他事项
5.7测线布设
1.主测线平行测区等高线方向布设，测线间距应保证条幅
覆盖有10%的相互重叠；
2.不同时期的测区，应有一定宽度的重叠区，以保证新旧
测区所测深度的拼接。
5.8水位观测
1.验潮站布设的密度应能有效地控制测区的水位变化，水道
地形测量期间宜设立临时验潮站。
2.验潮站水位观测误差不大于2cm，时间误差不大于1min。
5.9换能器吃水测定
以多波束测深系统的接收换能器底面为零点，在换能器安装杆标注刻度，每次安装完成后，水面与安装杆刻度交汇的值，就是换能器吃水深度。
测量开始、结束后均需测定换能器吃水,每次测量均需要测定一次，测量误差不大于2cm。
5.10声速剖面测量
1.声速剖面应在水深测量开始前和结束后各测定一次，有迹象表明声速剖面发生显著变化时，应增加声速剖面的测定次数；
2.在声速剖面站利用水铊对多波束中心波束测得的水深进行比对，比对互差不得大于表3-1所规定的深度精度的两倍，否则应重新比对或重新进行声速剖面测量。
5.11测线测量
1.根据多波束更新率、波束脚印和测区最浅水深确定船只的
最大航速；
2.船只上线测量，尽量保持匀速直线航行，航向的修正速率
保持在5º/min以内；
3.更换测线时，船只必须在测线延长线上匀速直线航行10s
然后再转向；
4.所有的参数设置及其更改必须记录，原始测量数据文件必
须及时备份并予以注记；
5.测量中如发现航行障碍物（或堤围深塘时），须在不同方向
对其进行探测，以测出其范围和最浅深度（或最深深度）；
5.12测量时的质量监控
质量监控的内容包括系统工作状态、声纳参数设置、数据质量、条幅宽度和数据记录。
1.观察系统状态显示和波束质量显示窗口，以监视系统各传
感器的工作情况和各波束的质量；
2.观察波束平面显示，以监视声纳参数设置、纵横摇偏差补
偿是否完善，条幅内波束是否完整和声速剖面是否失效；
3.观察航迹显示，以监视船位有无突跳并确保相邻测线间的
重叠宽度；
4.观察硬盘记录设备的工作是否正常，确保测量数据的完整
记录。
5.将测量历时内每条测线更换，换能器开角大小的改变，是
否出现断电、搁浅、GPS信号丢失等情况都记录在表5-3中。
表5-3多波束测量记录表
多波束测量记录表
日期：
地点：
人员：
GPS项目名：
基站点：
校核点：
三参数：
X=
X=
△X=
Y=
Y=
Z=
Z=
△Y=
B=
B=
L=
L=
△Z=
H=
H=
数据编号
起止时间
水位
备注
校正值
ROLL：
PITCH：
YAW：
5.13补测和重测
1.遇有下列情况之一，则须进行补测：
1）测船因避碰等原因，测线漏测时；
2）测线间有效波束重叠未达到本规定要求时；
3）全覆盖测量时，出现断、漏测时；
4）遗漏水下转折部位、深潭或水底隆包时；
5）其他。
2.遇有下列情况之一，重测：
1）确认有系统误差，而又无法改正时；
2）差分信号丢失比较严重。
6数据处理
6.1数据处理
多波束数据后处理应采用CARIS或Terramodel等专用后处理软件，软件应具有对定位、姿态、深度、声速、换能器、潮汐等数据的处理能力，各种改正、计算采用的数学模型科学合理。
6.1.1定位数据处理
根据测定的偏心距进行测点位置归算，剔除定位粗差点。
6.1.2深度数据处理
1）换能器的吃水改正
根据实测的
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