溪流笔谈▏水深测量外业探测前的准备工作
水深测量是海洋测绘中的最基础工作，分单波束水深测量与多波束水深测量两类。具体的实施过程与资料处理方法也有较大不同，比如测线布设，单波束水深测量要求垂直于等深线的总方向，而多波束水深测量则要求平行于等深线的总方向。本文就水深测量外业探测前的准备工作与大家作一交流，希望能对大家有所帮助。
一、技术设计
在接到任务书后，就应该明确了测图比例尺、投影方式、平面和垂直基准及测量范围等，此时应该进行图上设计，在图上设计前资料的收集工作是关键，收集最新出版的海图和地形图，收集验潮站及水位控制资料，收集助航标志及本图内的航行障碍物情况等。
其中收集最新出版的海图和地形图是关键，因为图中可以告知我们本测区的大致情况，如：区域海底地形是否平坦，是否有滩涂区域，滩涂面积大不大，图内障碍物多不多，是否有狭窄航门或水道，测区与海岸线的相对位置，等等，通过这些信息就可以进行技术设计。我国的各海区特点不同，就海区来说，相对而言，渤海、黄海较为平坦，海底障碍物较少，而东海及南海区域则相对复杂；另外，沿岸区域要比近海海区复杂，与地质构造有关。
对于以保障船舶航行安全为主的水深测量而言，水下障碍物则是我们比较关注的对象。因此，在技术设计时必须重点列出其位置、延伸范围、最浅深度及与周边地形的对应位置等，如群礁区则应列出最外围岛礁及最浅岛礁的对应关系。
二、外业踏勘
技术设计属于纸上谈兵，与海区的实际情况会有所区别，此时需要进行外业踏勘。外业踏勘应该重点关注图内干出礁（指深基面与理论最高潮面之间的礁石）和适淹礁（指与深基面等高的礁石）的现状情况，中心位置是否有漩涡或浪花？有了这些踏勘资料，并进行标示，就可以做到外业探测时心中有数，并拟定出相关探测计划。
外业踏勘的另一个关注重点是海上养殖区的分布情况，对于海洋测量而言，养殖区的设置会影响施测的完整性，影响外业测量的安全顺利完成。有些养殖区可以穿越，如海带养殖区；有些养殖区不能进入，如网箱养殖区；有些零星的张网需要注意，在高低平潮时浮子出露，而在涨落急时则压在水面以下，等等。在外业踏勘后，应该在设计图中对各种情况作一标记，以便实际测量时引起重视。
外业踏勘中滩涂区域也是需要重点关注的，所谓滩涂是指潮间带区域，即理论最低潮面与海岸线之间的区域。由于高滩区域船只不能进入，同时测深仪也有盲区，因此必须用陆测方法对高滩区域进行补充测量。按《海道测量规范》的有关规定，半潮线以上部分由陆测方法实施，半潮线以下部分则采用水深测量方法。因此，就需要在踏勘时基本清楚测区内滩涂的有关情况，如有没有养殖区，滩涂是不是平缓，有没有干出礁，等等。
最后，踏勘时需要关注的是验潮站的情况。对验潮站的踏勘，要求布设在海水可自由流通且低潮不干出的位置，并能反映当地海区潮汐情况，而抗风浪、急流冲击和船只碰撞则是其位置选择的必要条件。
三、验潮站设置
在外业开始前，必须布设后验潮站。一般短期水深测量建议验潮站设在直立式码头上，多数码头都有高程资料，这样便于用皮尺直接丈量水面高，简单、方便。对于测量周期较长的任务，可以设置自容式水位计进行观测。水位计设置在码头璧上也是优点较多，首先便于对水尺零点进行校验，其次，设置比较方便，第三是防风能力强、安全系数较高。
当然，对于我们来说，码头璧设置水位计的安全风险在于，渔民出于好奇心或其他目的拆卸，因此建议多用特殊的内六角螺丝来固定，渔民这样的内六角工具一般不带。至于水位计是不是能固定在码头璧需要，就需要踏勘后才能决定。有些码头在低潮时会干出就不能选择，有些区域周边没有码头，就需要抛设水位计。
在海中抛设水位计需要关注海底是不是平坦，流速大不大。水位计的保护支架在实施前必须制作，以免水位计抛设后被淤埋，保护支架高度在1米以上为好。建议选择在平坦的泥沙质区域抛设，不建议用尼龙绳加泡沫浮子连接保护支架直接设置在海中，因为出露于海面的泡沫浮子容易被渔民捞走，因此在设计时必须不让尼龙绳出露海面。为此需要加工小铁锚，尼龙绳长度在20米左右，并在尼龙绳每隔几米加上配重。在海上抛设时，先抛设水位计保护支架，并上提一下保证水位计的直立姿态。后在不远处抛设小铁锚，再看看尼龙绳是否完全下沉，当然，前提是不在渔民作业的时候抛设。当然对水位计位置与小铁锚都需要定位，以便日后回收。
如果需要回收海中抛设的水位计，就需要做一个锚勾。选择在平潮时段，依据在水位计与小铁锚的中部位置用锚勾垂向打捞尼龙绳，就可以回收到水位计了。自然，为了确定水尺零点，需要在抛设周边位置加测瞬时水面高程，以便进行潮面校正。或许可利用周边的长期验潮站资料进行同步潮面改正，得到该临时站的多年平均海面值。
还需要说明一下，水位计的时间及周期设置，周期设置一定要涵盖整个测量时段，必须要留有余地，比如考虑大风影响等。水位计的时间间隔一般以5分种为宜，这样与《海道测量规范》的要求相近，又略高于规范的要求。水位计时间的采集以整5分或整10分为宜，便于与潮面比对资料的统一。如果水位计放置时间过长，如超过半年，就需要打捞上来看看，看看有没有藤壶等水生生物附着，这样的情况我们也曾遇到过。
与渔民的斗智斗勇是我们在实际中总结的，因为一旦测量工作结束回收水位计时发现，水位计不见了，此刻的心情海洋测量工作者都可以理解。经济损失事小，资料丢失事大，必须加以防范。
四、测深仪的检查与检验
本节针对单波束测深仪，这是需要首先说明的。出测前需要对测深仪进行停泊稳定性试验和航行试验。停泊稳定性试验可以选择在水深大于5m的海底平坦处，连续开机时间不得少于8h；或者也可以在室内进行，在仪器房内利用水深模拟器进行8h的稳定性试验，看看信号记录是否连续、清晰、可靠。航行试验主要是检查船舶在加速后会不会整体下坠，试验时选择水深变化较大的海区，检验测深仪在不同深度和不同航速下工作是否正常。
原来的规范对单波束测深仪的改正还包括换能器固定基线改正、声速改正和吃水改正。考虑到目前的GPS天线基本安装在单波束测深仪的正上方，定位中心与测深中心一致，因此固定基线改正基本不用；除非是大型测量船，换能器安装在船舶底部，其定位中心与测深中心不一致时才需要改正。吃水改正在安装时可以丈量，会在测深仪上设置修正。唯有声速改正需要在外业探测前实施。
有了声速剖面仪后，校对法改正和水文资料法改正进行已经极少应用了。校对法改正是指用金属绳和检查板进行改正，其缺点是测深仪换能器找到检查板回波信号的过程较长，准确度也有限，毕竟检查板的金属绳在水中不一定垂直，也就不能确保精度，同时检查时人员的安全也是人们所担心的。所谓水文资料法进行声速改正，是通过测定水中的温度、盐度及密度，经过经验公式来计算声速，其准确性也不能保证。水文资料法改正在浅海区意义不大，在深海区测量时，考虑到声速剖面仪承受压力的能力，一般方会使用。
声速剖面仪直接测量声速的优点在于，在测定温度、盐度、密度等要素的同时，也考虑了海水浑浊度对声速的影响，而海水浑浊度在水文资料法改正中是无法体现的。对声速剖面仪进行声速改正，至于多长周期测定一次及多大范围加测一点，目前尚无明确的规范要求。以我们的理解，每隔7天测定一次、同时建议20～30公里加设一个点为宜，这里其中也经过了一些论证。当然，在冷暖季节温差变化大，及枯水期与洪水期转换的河口地带，建议加测一次，不能教条地套用。
用平均声速来代替垂线声速记得有一些海洋测绘单位如此做，这里需要做个说明。用平均声速来代替垂线声速首先是假定声速呈线性变化，其实许多海区的声线并非线性变化，海中的温度跃层就是很好的例子。因此，测定垂线声速是《海道测量规范》中重要环节，而不能投机取巧，以确保水深测量的成果质量。
限于微信篇幅，今天就来谈谈水深测量外业探测前的准备工作，以后有时间再来聊聊水深测量外业探测的其他部分，供大家参考。
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