基于华微3号无人船解决河道疏浚的应用
摘要：八角亭迷雾演员表基于华微3号无人船测量系统对浦东新区河道疏浚前后进行测量，应用结果表明，无人船进行河道疏浚检测中能有效提高数据可靠性、准确性，及时反馈河道淤泥变化情况，同时避免了人员涉水隐患，为全流域水下测量提供一种新的解决方案。
关键词：无人船测量系统、网络RTK、河道疏浚检测
浦东新区域内河道纵横，城市排污、降雨冲刷、降尘沉积等多重因素影响下容易致使河床形成淤泥，而淤积会影响到防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的正常发挥。为恢复河道正常功能，促进经济社会的快速持续发展，有必要进行河道清淤疏浚工程，使河道通过治理变深、变宽，河水变清。而无人船测量系统是一种快速获取水域高精度地理信息的新技术，利用单波束、GNSS 和 IMU 传感器的集成提供了准确的位置和姿态数据，较传统测深技术具有更快速、更精确获取水域地理信息的优势，广泛应用于河道断面测量、水下地形测量等，为河道疏浚检测提供了一种高效率的解决方案。
1.无人船测量系统和工作原理
1.1无人船测量系统
APACHE3 是一种便携式浅吃水船体，带有单波束回声测深仪，用于湖泊、内陆河流和沿海地区的水深测量。主控单元提供无缝4G通信，摆脱传统网桥和传输距离的限制。
APACHE3 USV 结合了双 GNSS 定位和航向传感器、稳定可靠的船体姿态和 IMU 传感器，允许在通过桥梁时进行不间断测量。高效的 5 m/s 电机和绝对直线技术允许在不利的电流和流动条件下以自主模式进行全自动预定路线。
APACHE3采用模块化设计，船体由船体外壳、任务模块、推进模块、数传模块、控制模块及电源模块组成；软件主要由 Auto Planner、HydroSurvey组成。
图1 APACHE3无人船
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1.2 工作原理会计工作
无人船由GNSS RTK卫星定位系统和测深仪组成一套完整的测量系统。网络RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态定位技术，它能够实时快速地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。
单波束测深仪的测量过程是采用安装在测量船下的发射机换能器，垂直向水下发射一定频率的声波脉冲，以声速C在水中传播到水底，经反射或散射返回，被接收机换能器所接收。设经历时间为t，换能器的吃水深度D，则换能器表面至水底的距离(水深)H为：
有花堪折直须折莫待无花空折枝
图2 回声测深原理图
为了求得实际正确的水深而对回声测深仪实测的深度数据施加的改正数称为回声测深仪总改正数。回声测深仪总改正数的求取方法主要有水文资料法和校对法。前者适用于水深大于20米的水深测量，后者适用于小于20米的水深测量。
水文资料法改正包括吃水改正△、转速改正△及声速改正△。
吃水改正：由水面至换能器底面的垂直距离称为换能器吃水改正数△。若H为水面至水底的深度；换能器底面至水底的深度，则△为：
 
转速改正△是由于测深仪的实际转速不等于设计转速所造成的。转速改正数△为：
 
声速改正△是因为输入到测深仪中的声速不等于实际声速造成的测深误差。丫丫宣布离婚
综上 ，测深仪总改正数△H为:
其中，声速改正数△对总改正数△H影响最大。
校对法利用水陀、检查板、水听器等，实测从水面起算的准确深度，与测深仪的当前深度进行比较，进而求得回声测深仪在该深度上的总改正数△H。
回声测深仪按照频率分为单频测深仪和双频测深仪。换能器垂直向水下发射高、低频声脉冲，由于低频声脉冲具有较强的穿透能力，因而可以打到硬质层；高频声脉冲仅能打到沉积物表层，两个脉冲所得深度之差便是淤泥厚度Δh 。
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2、应用实例
项目为上海市浦东新区河道疏浚断面检测包件2：包含周浦镇101条河道、康桥镇78条河道、川沙镇157条河道。为了解项目内所涉及的河道疏浚前后变化情况，需要对河道进行纵横断面测量。测区环境复杂，河流穿插分布于密林、稻田、村镇间，部分河段水深较浅等因素影响，使得传统测量工艺效率低下，而无人船凭借重量轻、易搬运、机动性好等优点非常适合测区特点。
2.1 河道断面测量
河道断面测量包括纵断面测量和横断面测量。河道纵断面是指沿河流中线和底宽位置(也有取沿程各横断面上的河床最低点)的剖面，测出中线以上(或河床最低点)地形变化转折的高程，以河长为横坐标，高程为纵坐标，即可绘出河流的纵断面图。纵断面图可以表示河流的纵坡及落差的沿程分布。河道横断面是指河槽中某处垂直于流向的断面称为在该处河流的横断面。它的下界为河底，上界为水面线，两侧为河槽边坡，有时还包括两岸的堤防。测量断面的编号应从上游至下游依次以‘0+流水号”方法编定，自上游至下游依次累积递增，主测线基本垂直设计中心线(河道中心线)或岸线布设。