由于受2008年汶川大地震的影响，某大坝上游束水墙受到了不同程度的破坏
。受客户委托对束水墙铺盖的变形情况进行监测，并与上次的监测数据进行对比、分析，准确了解其可能对大坝安全造成的影响
。

测区卫星图

痛点分析

为了实现对束水墙的准确评估，本项目需要获取高精度和高密度的水下点云数据
。但是现场部分扫测区域位于坝体下方，卫星信号弱，GNSS接收机难以定位
。这些难点是传统定位设备配合单波束或者多波束测深仪难以克服的
。同时，基于现场作业条件的限制，要求在半天内完成测量任务，这对人员的专业性和设备的稳定性提出了更高要求
。

针对本项目要求，我司选择iBeam 8120浅水多波束测深仪（下称iBeam 8120)、iPos MS11高精度惯性组合导航系统(下称iPos MS11)、HiMAX多波束采集后处理软件的组合作为此次扫测的最优解决方案
。所选设备均由南宫NG28自主研发，拥有完全自主知识产权
。

方案中，iBeam 8120具有最高512个波束，分辨率高；60Hz最大ping率可保证在较高航速下的数据密度，节省测量时间，提高作业效率
。

iPos MS11采用深耦合算法，将惯性导航和GNSS导航信息有机融合，保证了GNSS失锁等复杂环境下的精确导航
。

1.设备安装

根据现场条件和作业需求，iBeam 8120采用了侧舷安装，具体安装如下图所示
。

2.航线布设

根据现场情况以及目标物走向，采用了平行目标物扫测的航线规划
。航线距离目标物由远及近，每条航线保持一定的间隔，保证目标物两侧扫测的完整性
。最后垂直于目标物进行扫测，从而保证目标物顶部数据的完整性
。其他区域扫测线间距按实际水深数据面区域覆盖50%布设的要求进行规划
。

▲航线规划图

3.数据采集

通过实时2D/3D格网水深显示，客户可以实时观察水下地形和特征物，也可以通过工具实时量取目标物尺寸
。

▲软件采集效果

4.数据处理

HiMAX多波束采集后处理软件拥有半自动校准功能，支持条带编辑、剖面编辑、点云编辑、切片编辑等多种编辑方式，且拥有丰富的滤波方式能大幅降低数据处理时间，提高工作效率
。

▲半自动校准界面

▲条带编辑界面

▲切片编辑界面

根据水下多波束扫测数据可以观察得到：除上游束水墙与闸墩相连段情况较好，无明显变形外，其他段均存在明显的变形和位移，如下图所示
。

▲目标物扫测整体效果图

▲目标物扫测细节效果图

在测区随机选取剖面可以看到，即使水下地形复杂多变，iBeam 8120仍能展现出众的高精度测深性能，条带的完美拼接，更能反映其良好的测深精度，如下图所示
。

▲测区剖面图

从内符合精度报告可以得知，在IHO S44特等精度标准下，达到98.44%的通过率，完全满足IHO特等精度标准和《水运工程测量规范》的要求，如下图所示
。

▲内符合精度报告

同时，分析处理的水下多波束扫测数据得出：上游束水墙第一段与闸墩相连段，情况较好，无明显变形；第一段与第二段明显错开，交角大角为171.98°，较上次监测增加0.43°，错位距离从0m到2.79m；第二段与三段明显错开，交角大角为162.99°，较上次监测增加0.91°，错位距离从0m到5.85m；第三段与第一段延长线交角大角为171.01°，较上次监测增加0.58°，如下图所示
。

▲各段束水墙间交角图                                       ▲束水墙位移角度图

项目总结

通过对束水墙扫测结果的分析，在面对复杂的水域环境时，iBeam 8120与iPos MS11的完美组合可以获取高分辨率、高精度的水深数据，并且能快速高效地完成大坝灾后监测工作，得到了客户的充分认可
。

本次扫测证明，iBeam 8120具有较高的测深分辨率和测深精度，完全适应GNSS失锁等复杂环境下测量，测深精度符合IHO S44特等标准和《水运工程测量规范》要求
。