本發(fā)明及分一種峽谷狹深河段水深測量方法和裝置，特別涉及一種長江三峽段水深測量。

背景技術(shù)：

三峽庫區(qū)及兩壩間河道屬高山峽谷河段，具有水深大、邊壁陡峭和地形復雜等特點。水深測量精度的一直是一個問題，測深儀器受工藝的限制，目前僅能生產(chǎn)波束角為4度換能器的單波束測深儀和能生產(chǎn)波束角為1.5度換能器的多波束測深儀，由于1.5度換能器的多波束測深儀太貴重，對適用條件要求較高，不適合大面積測量使用，而單波束測深儀在峽谷狹深河段測量雖然被廣泛運用，但其精度相對于多波束測深儀要差的多，我單位對長江某段水深進行試驗，先用能生產(chǎn)波束角為4度換能器的單波束測深儀進行水深測量，之后又用能生產(chǎn)波束角為1.5度換能器的多波束測深儀進行水深測量，二者的誤差值在7%以上，考慮到一些干擾因素，二者的誤差值也在6%左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種峽谷狹深河段水深測量方法和裝置，采用單波束測深儀，即可對類似于長江三峽峽谷狹深河段水深進行測量，其測量精度達到多波束測深儀的精度要求，不僅可以降低測量成本（外購、維修多波束測深儀），還可最大以發(fā)揮現(xiàn)有通用設備（單波束測深儀）的作用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是，一種峽谷狹深河段水深測量方法包括定點測深、數(shù)據(jù)分析、構(gòu)建斷面；

所述定點測深，采用單波束對峽谷狹深河N點進行測深，并收集單波束測深回聲數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)分析，將收集的回聲數(shù)據(jù)顯示為波形圖，找出波形圖最高點值，即N點的深度值；

所述構(gòu)建斷面，重復定點測深、數(shù)據(jù)分析二步對同一斷面不同位置分別進行測深，獲取不同位置對應的波形圖最高點值，將不同位置對應的波形圖最高點值連線得出峽谷狹深河的斷面示意圖。

進一步講，在所述點值測深過程中采用的是單波束測深儀，所述單波束測深儀能生產(chǎn)波束角為4度。

進一步講，測深方法還包括預先測深；

所述預先測深，將峽谷狹深河同一斷面分隔成十二至二十四個區(qū)域，采用單波束對峽谷狹深河多個區(qū)域逐步進行探深，并將某個區(qū)域內(nèi)的最先回收到的數(shù)據(jù)作為該區(qū)域的擬定深度值，再將多個區(qū)域的擬定深度值連接形成一個擬定斷面。

進一步講，方法在預先測深后還包括河流斷面類型分析；

所述河流斷面類型分析，對擬定斷面進行分析，從擬定斷面最低點（P）到最高點（M）做一條L直線，Ｌ直線與穿過最低點（Ｐ）的垂直線之間的夾角Ａ大于３０度小于６５度為狹深河段，Ｌ直線與穿過最低點（Ｐ）的垂直線之間的夾角Ａ大于６６度為平坦河段。

一種峽谷狹深河段水深測量裝置包括固定平臺，在所述固定平臺前端設有由驅(qū)動裝置驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設有波束探測器；

所述固定平臺上設有至少二個連接座，在二個所述連接座之間設有連接轉(zhuǎn)軸，支撐臂絞接在連接轉(zhuǎn)軸上，在所述支撐臂與固定平臺之間設有緩沖彈簧，驅(qū)動裝置設置在支撐臂上。

進一步講，固定平臺上還設有氣動裝置，氣動裝置的動力輸出軸與支撐臂相接觸。

進一步講，在所述支撐臂非連接端設有固定環(huán)。

本發(fā)明的優(yōu)點是，采用單波束測深儀進行類似于長江三峽段水深測量，克服現(xiàn)有采用波束測深儀進行類似于長江三峽段水深測量精度低的問題。

現(xiàn)有的單波束測深儀測量取值法，即是通過單波束測深儀測發(fā)出測試信號后，將最先接受到的回聲信號值作為測量的水深值（見圖1中D1點所指位置，圖1形成的是采用現(xiàn)有方法形成的圖像），這也是測深行業(yè)內(nèi)公認取水深方法，見哈爾濱工程大學Y1436571工學碩士學位論文“雙頻數(shù)字測深儀信號處理軟硬件設計與實現(xiàn)”論文，我單位也一直采用此方法進行操作，但其精度一直存在問題，后來經(jīng)過反復比對發(fā)現(xiàn)其精度主要是受長江三峽的地形影響，我們將原來的最先值法，改為本專利中所述的最強值法，即通過單波束測深儀發(fā)出測深信號后，將接受到最強回聲信號值作為測量的水深值（見圖2中D2點所指位置，圖2形成的是采用本專利方法形成的圖像）。

同時還在長江三峽的西陵峽陡山沱河段，做了對比試驗,試驗方法為采用能生產(chǎn)波束角為1.5度換能器的多波束測深儀進行一次測深，再用能生產(chǎn)波束角為4度換能器的單波束測深儀（現(xiàn)有方法，最先值法）方法進行一次測深，之后再用生產(chǎn)波束角為4度換能器的單波束測深儀（本專利方法，最高值法）方法進行一次測深，之后進行比較，以能生產(chǎn)波束角為1.5度換能器的多波束測深儀的結(jié)果為參照（與傳統(tǒng)的單波束測深相比，多波束測深系統(tǒng)的波束角更小，測深理論精度更高。試驗數(shù)據(jù)表明，在窄深河道如兩壩間、三峽庫區(qū)峽谷段，對同一河道斷面，單波束測量的斷面面積偏小，系統(tǒng)偏差近5%），具體結(jié)果見圖3（選取了其中的一個斷面對比示意圖），明顯本專利的方法測得深度值相對于現(xiàn)有方法測得深度值更接近于多波束測深儀測量結(jié)果。

在窄深河道（如兩壩間、三峽庫區(qū)峽谷段），單波束測深數(shù)據(jù)采用最強回波信號量取時，同一斷面的形狀、面積與多波束測量的相近，平均偏差近1%。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)（最先值法）示意圖。

圖2為本發(fā)明（最高值法）示意圖。

圖3為第一試驗斷面比較圖。

圖4為峽谷狹深河段水深測量方法的流程示意圖。

圖5為峽谷狹深河段水深測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為峽谷狹深河段水深測量方法中夾角A確定的示意圖。

如圖中，固定平臺1、驅(qū)動裝置2、波束探測器3、連接座4、連接轉(zhuǎn)軸5、支撐臂6、氣動裝置7、緩沖彈簧8。

具體實施方式

如圖4中，一種峽谷狹深河段水深測量方法所述方法包括定點測深、數(shù)據(jù)分析、構(gòu)建斷面，優(yōu)選的，方法還包括預先測深、河流斷面類型分析；

所述預先測深，將峽谷狹深河同一斷面分隔成十二至二十四個區(qū)域，采用單波束對峽谷狹深河多個區(qū)域逐步進行探深，并將某個區(qū)域內(nèi)的最先回收到的數(shù)據(jù)作為該區(qū)域的擬定深度值，再將多個區(qū)域的擬定深度值連接形成一個擬定斷面；

所述河流斷面類型分析，對擬定斷面進行分析，如圖6中，從擬定斷面最低點（P）到最高點（M）做一條L直線，Ｌ直線與穿過最低點（Ｐ）的垂直線之間的夾角Ａ大于３０度小于６５度為狹深河段，Ｌ直線與穿過最低點（Ｐ）的垂直線之間的夾角Ａ大于６６度為平坦河段，對于狹深河段采用以下定點測深、數(shù)據(jù)分析、構(gòu)建斷面步驟進行測深，對于平坦河段采用現(xiàn)有技術(shù)進行測深；

所述定點測深，采用單波束對峽谷狹深河N點進行測深，并收集單波束測深回聲數(shù)據(jù)，優(yōu)選的，在所述點值測深過程中采用的是單波束測深儀，所述單波束測深儀能生產(chǎn)波束角為4度；

所述數(shù)據(jù)分析，將收集的回聲數(shù)據(jù)顯示為波形圖，找出波形圖最高點值，即N點的深度值；

所述構(gòu)建斷面，重復定點測深、數(shù)據(jù)分析二步對同一斷面不同位置分別進行測深，獲取不同位置對應的波形圖最高點值，將不同位置對應的波形圖最高點值連線得出峽谷狹深河的斷面示意圖。

如圖5中，一種峽谷狹深河段水深測量裝置包括固定平臺1，在所述固定平臺1前端設有由驅(qū)動裝置2驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設有波束探測器3（可以采用多波束測深儀、單波束測深儀，從經(jīng)濟的角度來說，采用單波束更為經(jīng)濟，多波束測深儀使用條件較為嚴格，還易在水面的擺動中造成損壞）；

固定平臺1上設有至少二個連接座4，在二個所述連接座4之間設有連接轉(zhuǎn)軸5，支撐臂6絞接在連接轉(zhuǎn)軸5上，在所述支撐臂6與固定平臺1之間設有緩沖彈簧8，驅(qū)動裝置2設置在支撐臂6上，優(yōu)選的，固定平臺1上還設有氣動裝置7，氣動裝置7的動力輸出軸與支撐臂6相接觸，工作時，波束探測器3、驅(qū)動裝置2、支撐臂6的重力將緩沖彈簧8壓緊，在船在水面波動時，緩沖彈簧8會對水面的波動進行緩沖，以降低水面波動對波束探測器3的影響，驅(qū)動裝置2驅(qū)動波束探測器3旋轉(zhuǎn)，完成一個斷面的探深，氣動裝置7使支撐臂6以連接轉(zhuǎn)軸5為軸進行旋轉(zhuǎn)，使緩沖彈簧8與支撐臂6相分離，即可以進行緩沖彈簧8的更換；

進一步優(yōu)選的，在所述支撐臂6非連接端設有固定環(huán)，測試時，通過固定繩穿過固定環(huán)，將支撐臂6的非連接端與船體進行固定，以防止非連接端晃動，以提高放置在支撐臂6是的波束探測器3穩(wěn)定性。

測量時，先將固定平臺1固定在測量船體上，使波束探測器3垂直于需測量的河面，然后進行第一點的測量，再通過驅(qū)動裝置2驅(qū)動波束控測器3旋轉(zhuǎn)角度進行第二個點的測量，以此類推完成一個斷面的測量。