单波束水深数据处理时遇到的一些问题的解决方法

单波束水深数据处理时遇到的一些问题的解决方法

李玉宁李凯召

中交天津港航勘察设计研究院有限公司天津300461

摘要：水深测量数据处理是整个水深测量过程中的一个重要环节，测量数据处理技术和方法直接影响成果的质量、数量及其应用。在单波束测量时，因一些误操作，可能在数据处理时显示一些错误信息，导致内业工作不能正常进行，在此文中简单介绍了单波束水深测量原理和HYPACK软件在处理水深数据方面的应用，主要阐述了内业处理时水深数据显示异常的原因和解决方法，来保证测量工作有序开展。

关键词：单波束水深测量数据处理HYPACK软件问题解决方法

1单波束水深测量原理

单波束水深测量系统由信标机（或RTK）和HY1600单波束测深仪组成。信标机获取平面坐标，测深仪获取瞬时水深值，经过内业处理，即可得到海底三维坐标。

单波束测深原理：单波束测深仪的测深过程，是采用换能器垂直向下发射短脉冲声波，当这个脉冲声波遇到海底时发生反射（散射、衍射不考虑），反射回波返回声纳，并被换能器接收[1]。其水深值由声波在海底间的往返时间和水介质的平均声速确定，即为瞬时水深值（如图1）。测得的瞬时水深值与换能器吃水深度改正值和潮位改正值之和，即得到实际水深，即图载水深。

图1单波束水深测量工作示意图

2HYPACKMAX软件在疏浚测量中的应用介绍

HYPACKMAX软件是美国coastal海洋图像公司推出的产品[2]。该软件除了具备强大的测量成图系统功能外，还可与导航系统、测深仪（单波束、多波束）、波浪补偿器、绘图仪、打印机、潮位遥报仪、罗盘、耙臂等多种测量、疏浚施工设备相连接，分别组成自动化数字测绘系统和疏浚工作实时监测系统[3]。是目前在测量、疏浚上使用最广泛的一种软件。自软件引进并投入到水深测量工作以来，工作的质量和效率得到了极大的提高，在业界好评如潮。

其中，HYPACK软件在单波束水深测量的外业数据采集和内业处理方面起到了关键性作用，使用HYPACK软件对水深数据进行编辑处理，以及对吃水，声速，潮位进行改正处理，得到所需的图载水深XYZ文件。然后根据使用者需要进行出图整饰。同时，HYPACK软件在航道疏浚工程量计算上也有广泛的用途。

3数据处理时水深值显示异常的原因及解决方法

在使用HYPACK软件处理单波束水深测量数据时，有时候编辑窗口显示的水深数值异常，导致内业工作不能正常进行。现将出现该情况的原因及解决方法进行详细说明。

情况一在进行水深数据处理时，编辑窗口所有文件水深数据显示为0（如图2），或前几个水深数据显示正常，后几个水深数据显示为0（如图3）。

图3第一个文件数据显示正常，第二个以后数据异常

原因分析：在进行单波束水深测量时，有时在进行水深记录时，测深仪水深值一直保持一个数不变，造成测深仪假死，待重新开机后可正常记录数据。此类情况在进行内业处理时，水深值会显示为零（所有水深数据显示为0或开始的数据没问题后面的数据显示为0）；或因为误操作、频繁上下线时也可能导致水深值记录时出现错误，水深值显示为0。

解决方法：在数据处理界面查看原始水深数据出现问题的文件名，并记录。然后在project文件夹中raw子文件夹中，将*.log文件备份后，编辑*.log文件，将有问题的文件去除后，再进行数据处理即可（如图4、图5、图6）。一般有问题的文件是在测深仪假死后或测深仪没开机就开始记录等原因所致。在以后进行水深测量时，发现测深仪假死后，应及时上下线。

图5将有问题的文件删除

图6删除有问题的文件后，数据正常

情况二在进行单波束水深测量时，survey窗口报警Mindepth以及在数据显示界面深度项数值显示时正时负，跳动很大。但不影响正常测量。在单波束编辑器处理数据时，水深值显示异常。

原因分析：在添加DGPS驱动时，选择好要安装的驱动nmea-0183后，在进行设备设置时，类型项中勾选了“测深仪”项，该项说明DGPS也具有了测量高度的功能，在进行硬件测试时，会有GPSElevation（GPS高程）项显示。在进行水深测量时，survey窗口会在深度栏同时显示测深仪水深数据和GPSElevation数据。在进行数据处理时，在单波束编辑器中参数设置项测深仪选择项，可能选择了DGPS（若DGPS没有选择测深仪功能，则不会有2个选项），导致断面窗口数据显示异常（如图7）。

图7测深仪选择DGPS后，数据显示情况

解决方法：（1）在外业测量时，在survey窗口出现报警Mindepth，在数据显示深度项数值显示有时为正，有时为负。或在进行硬件测试时会有GPSElevation（GPS高程）项显示。此时应该查看DGPS驱动参数窗口类型中，是否有勾选“测深仪”项，有则去掉即可。

因测船速度很慢（在湖上测量，可能用人力的小船），survey窗口可能不会报警等原因，在外业测量时没有发现问题，在内业数据处理时按照习惯进行操作，会发现测量数据为很缓和的曲线或者直接显示为一个固定值。

遇到这个情况，应该首先检查DGPS驱动参数窗口类型中，是否有勾选“测深仪”项，有则去掉勾选，为下次测量做准备。然后在进行数据处理时，在读取参数项，设备项测深仪选择为测深仪设备的名称，不要选择为DGPS，再进行数据处理即可（如图8）。

图8选择测深仪后，数据显示情况

4总结

上述问题时有发生，可能因仪器设备出现误操作，或在进行设备参数设置时没有注意选择项导致，在以后的工作中应该注意按照规范操作，在进行内外业数据处理时，应仔细检查设备参数是否正确，做到步步有检核，确保工作顺利进行。

参考文献

[1]《无锡海鹰HY1600测深仪说明书》.无锡海鹰加科海洋技术有限责任公司.

[2]《HYPACKMAX测量和疏浚软件(02.12A版)应用册》[M]．上海航道局.

[3]郑洪波.浅谈HypackMax软件在疏浚工程中的应用[J].《中国水运（下半月）》,2015.15(7).