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环境保护
水下测绘
水文测量
ME120南海某海域测量应用案例

客户:国家海洋局南海调查技术中心
时间:2016年4月
地点:南海多个海域
一.案例概述
国家海洋局南海调查技术中心购置ME120海洋测量无人船,作海洋测量先进技术手段,应用到常规业务中。先后到南海多个海域执行外业任务,已出色完成了各种气候条件下的海底地形测量任务。无人船技术条件成熟,已业务化运行。
二.使用设备
1.ME120型全自动测量无人船
2.控制基站
3.HY1601

(图1 M120在南海五方礁测量
三.项目详情
完成多个区块单波束水深测量 
测试点1:1条1公里测线(试水),总长度1公里 
测试点2:45条1公里主测线,2条3公里检查线,总长度51公里 
测试点3:4条主测线,总长度约5公里
测试点4:12条主测线,总长度约11公里

图2 ME120在南海某岛礁测量画面
在此次项目中,需要对一些敏感区域进行水深测量。此次测量中,有存在有礁石、碎石,人工测船无法靠近的片区;有水深变化很剧烈的片区(从较为深水区域(大于50m)到很浅的区域(小于5m));还需要在一些特殊条件下测量,如较差的海况或夜间进行测量作业。

ME120型全自动测量无人船在搭载单波束的情况下吃水不到30cm,很好的适应浅区测量;双体船型,航行平稳,几十米的海深剧烈变化对该款无人船跑测线并没有太大影响;船体设计充分考虑了海上吊放,在三级海况下,船体航行仍然不受影响,保持高贴线精度,测量数据符合IHO测量标准;

图3 ME120在3级海况下航行姿态
通过分析测绘结果,发现此次应用案例中无人船测绘最大偏距仅1m,而人工开船测绘贴线最大偏距为10m(尤其是在较高的海况下)。其原因是无人船采用了高精度GPS定位及先进导航算法,且轻便、舵效更高。通常而言,无人船的贴线精度高达±0.5米(海况良好情况下),而人工测绘的贴线精度只能在若干米内徘徊,相较而言,无人船的测绘精度远高于传统人工方式,且高贴线精度的测量也有利于后期数据的处理。
四.ME120在五方礁礁盘的水深复杂区域测量误差统计
表1 主、检水深值比对表

统计分析1:《海道测量规范》GB12327-1998中关于水深测量主检比对不符值限差要求:
水深0-20m时为0.5m
水深20-30m时为0.6m
水深30-50m时为0.7m
水深50-100m时为1.5m
超限的点数不得超过参加比对总点数的15%
统计情况如下:
主检比对点共83个,其中测量水深值超限点4个(表中斜体加粗红色字体),超限比例4.8%,小于限差的15%,满足海道测量规范中对于水深测量的精度要求。
统计分析2:《海洋工程地形测量规范》GB17501-1998中关于水深测量精度的误差规定如下,“在深度测量中,当水深小于等于20m时,深度测量中误差小于等于±0.2m;当水深大于20m时,深度测量中误差为所测深度的±1%”。
统计情况如下:
水深小于20m的对比点47个,水深测量中误差最大为±0.2m;水深大于20m的对比点36个,水深测量中误差为±0.22m。满足海洋工程地形测量规范的要求。

图4 水深成果渲染图

图5 测量航迹偏航局部放大图(3级海况下,最大偏航0.5m)

图6 试验测量航迹图

图7 主、检水深比对图
五.结论
在此次南海某水域水下地形地貌测绘任务中,云洲无人船的价值主要体现在以下几个方面:
1.实际验证了ME120无人船平台在海洋测量中的实用性。可在3级海况下正常测量,可在4级海况下航行,通信距离达10km;
2.测量更精准。3级海况,6节船速下,无人船贴线精度达到正负0.5m;
3.效率更高。搭乘母船到达测绘地点后,以一条甚至多条测量人船,辅助母船进行测绘,成倍地提高测量效率;
4.测区更广。ME120测量无人船可去到一些如碎石浅滩、礁盘等大船去不了的区域;
5.不需人员下水工作,降低劳动强度。

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