由于受2008年汶川大地震的影響，某大壩上游束水墻受到了不同程度的破壞。受客戶委托對(duì)束水墻鋪蓋的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并與上次的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，準(zhǔn)確了解其可能對(duì)大壩安全造成的影響。

測(cè)區(qū)衛(wèi)星圖

痛點(diǎn)分析

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)束水墻的準(zhǔn)確評(píng)估，本項(xiàng)目需要獲取高精度和高密度的水下點(diǎn)云數(shù)據(jù)。但是現(xiàn)場(chǎng)部分掃測(cè)區(qū)域位于壩體下方，衛(wèi)星信號(hào)弱，GNSS接收機(jī)難以定位。這些難點(diǎn)是傳統(tǒng)定位設(shè)備配合單波束或者多波束測(cè)深儀難以克服的。同時(shí)，基于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件的限制，要求在半天內(nèi)完成測(cè)量任務(wù)，這對(duì)人員的專業(yè)性和設(shè)備的穩(wěn)定性提出了更高要求。

針對(duì)本項(xiàng)目要求，我司選擇iBeam 8120淺水多波束測(cè)深儀（下稱iBeam 8120)、iPos MS11高精度慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)(下稱iPos MS11)、HiMAX多波束采集后處理軟件的組合作為此次掃測(cè)的最優(yōu)解決方案。所選設(shè)備均由中海達(dá)自主研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

方案中，iBeam 8120具有最高512個(gè)波束，分辨率高；60Hz最大ping率可保證在較高航速下的數(shù)據(jù)密度，節(jié)省測(cè)量時(shí)間，提高作業(yè)效率。

iPos MS11采用深耦合算法，將慣性導(dǎo)航和GNSS導(dǎo)航信息有機(jī)融合，保證了GNSS失鎖等復(fù)雜環(huán)境下的精確導(dǎo)航。

1.設(shè)備安裝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和作業(yè)需求，iBeam 8120采用了側(cè)舷安裝，具體安裝如下圖所示。

2.航線布設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及目標(biāo)物走向，采用了平行目標(biāo)物掃測(cè)的航線規(guī)劃。航線距離目標(biāo)物由遠(yuǎn)及近，每條航線保持一定的間隔，保證目標(biāo)物兩側(cè)掃測(cè)的完整性。最后垂直于目標(biāo)物進(jìn)行掃測(cè)，從而保證目標(biāo)物頂部數(shù)據(jù)的完整性。其他區(qū)域掃測(cè)線間距按實(shí)際水深數(shù)據(jù)面區(qū)域覆蓋50%布設(shè)的要求進(jìn)行規(guī)劃。

▲航線規(guī)劃圖

3.數(shù)據(jù)采集

通過實(shí)時(shí)2D/3D格網(wǎng)水深顯示，客戶可以實(shí)時(shí)觀察水下地形和特征物，也可以通過工具實(shí)時(shí)量取目標(biāo)物尺寸。

▲軟件采集效果

4.數(shù)據(jù)處理

HiMAX多波束采集后處理軟件擁有半自動(dòng)校準(zhǔn)功能，支持條帶編輯、剖面編輯、點(diǎn)云編輯、切片編輯等多種編輯方式，且擁有豐富的濾波方式能大幅降低數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提高工作效率。

▲半自動(dòng)校準(zhǔn)界面

▲條帶編輯界面

▲切片編輯界面

根據(jù)水下多波束掃測(cè)數(shù)據(jù)可以觀察得到：除上游束水墻與閘墩相連段情況較好，無明顯變形外，其他段均存在明顯的變形和位移，如下圖所示。

▲目標(biāo)物掃測(cè)整體效果圖

▲目標(biāo)物掃測(cè)細(xì)節(jié)效果圖

在測(cè)區(qū)隨機(jī)選取剖面可以看到，即使水下地形復(fù)雜多變，iBeam 8120仍能展現(xiàn)出眾的高精度測(cè)深性能，條帶的完美拼接，更能反映其良好的測(cè)深精度，如下圖所示。

▲測(cè)區(qū)剖面圖

從內(nèi)符合精度報(bào)告可以得知，在IHO S44特等精度標(biāo)準(zhǔn)下，達(dá)到98.44%的通過率，完全滿足IHO特等精度標(biāo)準(zhǔn)和《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》的要求，如下圖所示。

▲內(nèi)符合精度報(bào)告

同時(shí)，分析處理的水下多波束掃測(cè)數(shù)據(jù)得出：上游束水墻第一段與閘墩相連段，情況較好，無明顯變形；第一段與第二段明顯錯(cuò)開，交角大角為171.98°，較上次監(jiān)測(cè)增加0.43°，錯(cuò)位距離從0m到2.79m；第二段與三段明顯錯(cuò)開，交角大角為162.99°，較上次監(jiān)測(cè)增加0.91°，錯(cuò)位距離從0m到5.85m；第三段與第一段延長(zhǎng)線交角大角為171.01°，較上次監(jiān)測(cè)增加0.58°，如下圖所示。

▲各段束水墻間交角圖                                       ▲束水墻位移角度圖

項(xiàng)目總結(jié)

通過對(duì)束水墻掃測(cè)結(jié)果的分析，在面對(duì)復(fù)雜的水域環(huán)境時(shí)，iBeam 8120與iPos MS11的完美組合可以獲取高分辨率、高精度的水深數(shù)據(jù)，并且能快速高效地完成大壩災(zāi)后監(jiān)測(cè)工作，得到了客戶的充分認(rèn)可。

本次掃測(cè)證明，iBeam 8120具有較高的測(cè)深分辨率和測(cè)深精度，完全適應(yīng)GNSS失鎖等復(fù)雜環(huán)境下測(cè)量，測(cè)深精度符合IHO S44特等標(biāo)準(zhǔn)和《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》要求。