航道测深中的水位改正方法及应用研究

多波束航道测深数据处理中,需要通过水位改正来去除瞬时测深值中的水位时变影响,通常利用一定数量的水位监测站进行时空内插方法,进而推算待测点观测历元下的瞬时水位。本文在理论分析的基础上,结合戴家洲河段的多波束测深数据,对不同水位改正方法在航道测深中的适用性进行了分析总结,可为多波束航道测深的实际作业提供有益参考。     

应用Auto CAD简化跨江线缆垂弧测量计算过程

跨江线缆垂弧测量一直以来都是长江航道测量的重要内容,直接关系到航道通行条件和船舶的航行安全。传统的测量方式是通过点描法采集外业数据,内业人工计算中间数据,从而计算出垂弧测量点距左悬挂点的距离以及垂弧最低点高程。本文通过Auto CAD对外业数据进行处理,简化了以前繁琐的计算过程,大大的提高了工作效率。     

GPS PPK潮位测量技术在疏浚测量中的应用

提出了利用GPS PPK潮位测量技术进行超长航道疏浚工程测量水位控制的方法,并在天津港30万t级航道疏浚工程中得到了效果验证和实际应用。GPS PPK采用的是后处理相位差分技术,其作用距离不受数据传输的约束,可以达到50～80 km,相对于GPS RTK无验潮水深测量、潮位推算技术等远距离潮位控制方法,具有精度高、可靠、现势性好等优势,在超长航道的水位控制方面具有较高的推广价值。     

基于图像处理的船舶水尺计重系统设计

为克服传统人工观测法易受到观测者经验和海浪影响的不足,设计以数字图像采集和处理为核心的船舶水尺计重系统,借助爬壁机器人接近船舶水尺采集高清图像,利用神经网络算法实现水尺数值化,并利用彩色图像分割算法对吃水线进行识别,通过比较吃水线在数字化水尺字符上的位置实现吃水深度的自动判定。实验结果表明,单幅图像中吃水深度的最终计算精度可达1 mm,并可通过求取连续多幅图像的平均吃水深度来降低波浪造成的影响。     

改进型灰色系统在航道水位预测中的应用

水位数据是航道养护管理及船舶航行的重要参考,水位预测对于防汛工作、船舶航线规划、通航安全保障、通航效率提升等具有重要指导作用。本文利用长江重庆航道处辖区的水位历史观测数据,采用灰色系统GM(1,1)模型开展水位预测算法研究,并建立了基于灰色系统的水位预测改进模型,提高了航道水位预测精度。该方法的主要思路是:根据绝对误差值正负情况建立修正项,并重新组合得到最终预测结果。研究表明:该方法较灰色系统模型预测精度更高,对于内河航道水位预测方法研究中具有一定的参考价值。     

沿海远距离施工实时水位控制测量方法

针对沿海远距离施工实时水位难以精确测量的问题,结合连云港港30万吨级航道二期工程航道疏浚施工项目,对施工实时水位观测原理、施工船舶吃水动态变化等进行研究,提出一种基于星站差分技术的沿海远距离施工实时水位控制测量方法,并验证了该方法的可靠性.该方法满足现行爯水运工程测量规范爲和施工水位精度要求,且适用于全球任意海域,在沿海远距离施工实时水位控制测量方面具有推广价值.     

耐波型便携式船舶水尺观测仪的设计

利用毛细孔的滤波作用,降低船舶水尺刻度处受波浪的影响值,用摄像头对水尺刻度进行摄像,再利用蓝牙无线传输,以及相关数据分析技术,设计一种耐波浪型便携式船舶水尺观测仪,提高船舶在大风浪中水尺观测的精度,并提高船舶水尺测量工作的安全性。     

基于Hypack 2014的GNSS PPK三维水深测量

GNSS PPK(post processing kinematic)技术属动态后处理技术,不受电台无线电传播距离的限制,有效作用距离可达80 km。为解决沿海长航道水深测量需在海上设置定点验潮站的难题,提出基于Hypack 2014的GNSS PPK三维水深测量方法。该方法无需进行水位提取与水位拟合,提高了水深测量精度;且采用现有商业软件TBC和Hypack,避免了繁琐的二次开发。介绍GNSS PPK定位原理及GNSS PPK三维水深测量工作原理,阐述基于Hypack 2014的GNSS PPK三维水深测量的实施方法,在沿海长航道水深测量方面具有推广价值。     

航电枢纽调节山区航道设计最高通航水位的确定

航电枢纽人工调节将引发下游航道水位和流速的变化,对船舶通航条件带来较大影响。针对航电枢纽调节下典型山区航道——兰江航道,采用数值模拟手段,计算航道上游规划姚家枢纽和灵马枢纽建成后,不同重现期洪水下的水位、流速分布等水力特性,最终得到航道设计最高通航水位。计算结果表明:10 a和5 a重现期下航道特征水位超过警戒水位较多,不利于河道防洪和航行安全;3 a重现期洪水对应水位的局部分航段流速较大,影响航道运行安全和航道运输的综合效益;结合航道建设和运行的经济效益、航道以及行船安全,认为以2 m/s适航流速作为参考条件、经试算获得的90%洪水频率对应的特征水位作为兰江航道设计最高通航水位较为合理。     

使用数学插值法对水位数据插补的方法研究

长期水位站进行系列水位观测时一般采用每整小时的观测一次的方法,获得整点的系列水位观测数据。在水深测量中,尤其重点水域的水深测量中,一般要求每10分钟观测一次水位。能否利用整点系列水位通过内插的方法获得每10分钟的水位数据,满足水深测量的精度要求,数学插值法能够很好地解决上述问题。文章研究了三次样条插值方法及牛顿多项式插值方法的应用,通过大量的实际观测数据验证了方法的可行性,其结果完全可以满足水深测量的精度要求。另外在水位观测中,由于设备等原因,造成一段时间内水位数据缺失,插值方法在一定程度上解决了这一问题。     

复杂水流条件下抛石漂移距离的试验研究

抛石漂移是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直水道整治工程,针对抛石漂移距离在试验室水槽内开展了一系列物理模型试验,对水深、流速、抛高、块石质量及块石形状的不规则等因素对抛石漂距的影响进行了研究;同时在考虑水流流速垂向分布的基础上,通过块石在动水中的受力分析推导出水上抛石漂移距离计算公式,利用模型试验结果拟合出公式中各系数的值,并将其计算结果与模型试验数据和现场观测数据进行比较,结果吻合较好,验证了公式的合理性。     

潮汐河口长航道乘潮问题研究

针对潮汐河口长航道乘潮计算的潮位资料代表性问题,提出了潮汐河口乘潮水位的多站联合计算法。该方法利用多站同步潮位资料,综合考虑船舶通航方式与潮波传播速度等因素,可合理计算潮汐河口乘潮水位。长江口深水航道的有关计算表明,相同乘潮历时和累积频率对应的乘潮水位,进河口大于沿程单站的乘潮水位,且明显大于出河口。潮汐河口长航道设计,应根据当地河口的潮汐性质、强度及其与径流的对比,以及船舶航行的特点包括航速、进出港载货情况和航道沿程水深,确定合理的乘潮方式,即选择合适的航道乘潮长度。     

长距离航道测量中水位的控制

以黄骅港航道测量为例,介绍在长距离航道测量中水位控制的一种方法及原理.     

潮汐河口长航道乘潮问题研究

针对潮汐河口长航道乘潮计算的潮位资料代表性问题,提出了潮汐河口乘潮水位的多站联合计算法.该方法利用多站同步潮位资料,综合考虑船舶通航方式与潮波传播速度等因素,可合理计算潮汐河口乘潮水位.长江口深水航道的有关计算表明,相同乘潮历时和累积频率对应的乘潮水位,进河口大于沿程单站的乘潮水位,且明显大于出河口.潮汐河口长航道设计,应根据当地河口的潮汐性质、强度及其与径流的对比,以及船舶航行的特点包括航速、进出港载货情况和航道沿程水深,确定合理的乘潮方式,即选择合适的航道乘潮长度.     

长江口北槽深水航道回淤量计算模型研究*

把长江口北槽深水航道内2012年洪枯季两次、大中小潮的观测资料以及对应时段的航道回淤量等实测数据,引入到常用的近底层泥沙通量计算模型中,通过选取和率定其中主要的模型计算参数以及率定人工维护条件下航道内底层泥沙的沉降概率,最终建立了一个适合长江口北槽深水航道回淤量计算的数值模型,并利用洪枯季航道回淤的实测资料对该计算模型进行验证,得到较符合的结果。     

机器视觉下的船舶吃水线自动定位系统

船舶吃水检测传统的方法采用人为测量船舷处的水尺,这种测量方法不仅受到海浪高低起伏的影响,导致观测结果误差大,观测人员还必须进行舷外作业,存在着作业风险.因此,提升船舶吃水线自动定位和检测技术有重要的应用前景.设计一种基于机器视觉技术的船舶吃水线自动定位系统,分别从吃水线自动定位系统的整体方案设计、硬件设计、软件环境、船...     

基于时间序列分析的航道水位预测研究

针对长江中游河段航道水位变化时空特征,本文建立了基于时间序列分析ARIMA模型的短时水位预测模型。结合监利、汉口、安庆水位观测站的逐日平均历史数据(2011-2015年),率定了预测模型的相关参数;检验了水位预测模型对2016年逐日平均水位的预测精度。研究结果表明:模型总体上预测结果与观测值吻合较好,但汛期频繁剧烈的水位波动对精度产生影响;时间序列分析模型结果可为长江航道相关部门的预报工作提供参考。     

三峡水库蓄水后长江中游航道设计水位变化研究

三峡水库蓄水时间尚短,河床处于不断冲淤调整中,现有航行基准面与航道条件以及现有资料与设计水位确定方法的矛盾日益明显。通过对蓄水前1981—2002年资料进行时段划分的方法,确定出设计水位修正值,对蓄水后河床处于调整期的在实测资料基础上计算得到的设计水位进行修订,确定出蓄水后长江中游河段各站的设计水位,并对比分析蓄水前后设计水位值的变化规律及影响因素。     

长江航道工程测量投影变形修正新方案研究及试验

在长江航道工程测量中,对高斯投影长度变形问题进行修正尤为重要。GPS快速静态定位,能够快速获取较高精度的点位坐标信息以及精准的基线信息。研究利用快速静态测量获取高精度基线信息,在水平距离受地球曲率影响可忽略的范围内,通过在椭球切面上的水平投影计算真实水平距离,实现长度变形的修正。试验数据表明,修正后距离与全站仪精密测距结果偏差在厘米级,最大偏差为1.4 cm,满足航道工程测量精度要求。     

利用乘潮水位航道的通过能力计算

本文分析了潮汐传播过程和船舶航行情况,提出了船舶通过浅滩时,利用乘潮水位航道的通过能力基本计算公式,分析了单支航道和分岔航道的计算方法,并计算了不同航道各种方案的理论通过能力.