智慧水域

我司在云南巧家县白鹤滩水库成功演示了TS2024多波束测深系统。‌白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界处，建成时间是2021年6月，该水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，也是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程，白鹤滩水库的平均水深约有两百米。本次扫测区域为水库最深水域，最大水深240多米。

以下将全面介绍TS2024测深系统的技术特点、安装过程、测量方法以及取得的显著成果，展示其在水电工程中的广泛应用前景。

一、TS2024设备简介

TS2024是一款成熟的宽带高分辨率浅水多波束测深仪。已经证实的结果及无与伦比的性能，说明TS2024可以在400米的量程范围内得到可信且非常干净的水深测量数据。

系统工作频率可以在 170KHZ 至 450KHz 范围内以10KHz 的步进值改变，并且可以选择使用 700KHz 的高频信号。用户在使用中可以非常灵活的权衡调整分辨率与量程，同时控制来自其他声学设备的噪声干扰。

除了可选的工作频率外，TS2024还可以在10°至160°之间改变测量扇区开角及进行扇区旋转。频率的切换及扇区开角变换都可以在测量中实时进行。

整个声呐系统由三个主要部分构成：紧凑的发射阵、接收阵及干端的声呐接口模块（SIM 盒）。第三方的辅助传感器连接到 SIM 盒上。

二、设备安装拓扑图

三、安装方式

根据设备安装拓扑图依次在钢管上安装法兰盘连接固定水面之下的各设备，把线缆穿过钢管中心接到驾驶室的多波束SIM盒和PCS主机的接线口。安装完成之后将支架也固定好，并且将杆子固定到支架的卡槽处，确保安装稳固，在船只行驶过程中不移动，以杆子到水面作为坐标系原点，测量imu、换能器和主副天线到原点的坐标。将主副天线固定在和杆子同一横截面的位置上，最后将线接入驾驶室的SIM盒和主机上，通过网线连接到电脑，并且用扎带固定线头。

四、测试过程

首先打开MV pos view软件和R2sRonic软件，将连接设置为网口，设置好IP地址，可以看到他们均已经连通到电脑上，姿态、定位、表面声速和涌浪数据均已接入。通过调整声呐的分贝、频率、放大倍数、开角、上下阈值，得到一条完整清晰的水下地形波形。

打开qinsy采集软件，选择坐标系为大地84，设置船型文件，根据测量imu、换能器和主副天线到原点的坐标生成船型文件。之后便可以启动Online进入实时测量模式，检查记录状态是否都显示正常，生成XTF格式的数据文件。

在目标区域测绘之前，先选择一片平坦水域和一片带有坡度的水域，测量船来回测量，作为校准线，以便在后处理时进行校准参考。

待船只驶入测绘目标区域，将船速降低到5节以内，正式开始进行测绘工作。

测量过程需要在水深较深的水域进行声速采集，使用绳子系上配重，扔入水中，待声剖沉入预定深度静置数秒后再拉上水面，使其测到水下各个深度的声速数据。将声剖拉到岸上之后，可通过声速软件连接到声速剖面仪，导出测得的水下声速数据。

五、成果展示

测绘外业完成之后便是内业进行后处理，先根据测量imu、换能器和主副天线到原点的坐标生成船型文件，然后对于XTF文件的测线进行噪点删除，由于测量环境良好，测量文件的噪点极少。再通过后处理校准线，得到设备的偏移量参数对于船型文件进行修正。最后融合处理好的pos pac数据，声速数据、潮位数据和多波束测线，得到水下地形的高程数据，通过对比横截面的高程变化，可以看到主要测区的水深在200米以上。和MK3单波束测深的数据在同一断面进行比对，偏差基本在20厘米以内，完全满足水深测量规范中的外符合误差精度要求。

Subset Editor剖面图

河道三维模型

河道高程导入航拍地图

三维点云图

从三维模型图中可以看出白鹤滩水库地形整体呈现”V”字形地形，河道中央老金沙江河道的河床处水深都在二百米以上，地形起伏较大，两侧地形逐渐升高，随着地势起伏存在一些复杂地形。

六、总结和建议

TS2024提供高分辨率的多波束测深数据，能够分辨出水下复杂的地形细节，可以在400米的量程范围内得到可信且非常干净的水深测量数据。TS2024支持170kHz到450kHz的宽频带操作。较高的频率（接近400 kHz）通常能提供更高的分辨率，但穿透深度较低；较低的频率（接近200 kHz）穿透能力更强，但分辨率稍低。在200米深度下使用相对居中的频率（例如300 kHz）来平衡分辨率和穿透深度，获得更清晰的图像。在测量过程中，选择自适应的波束角度可以帮助系统动态调整以获得最佳图像清晰度。

TS2024系统设计紧凑，体积小、重量轻，便于安装在各种船只上，适合快速部署。其模块化设计也便于运输和维护。

本次在白鹤滩水库演示多波束，天气条件稳定，成果地形图像清晰可见，可直观看到水下地形地貌，通过对比单波束测深数据，测量成果可靠，精度较高。

此次演示验证了TS2024多波束在超过200米的水域测量中在噪点较少的情况下依旧能保持高精度。未来，TS2024将为更多水电工程在水深数据收集和环境监测提供有力的技术支持。