本文件规定了多波束测深系统水下地形测量的总则、系统配置与安装校准、测量要求、数据处理、资料检验与提交等要求。 本文件适用于船载多波束测深系统的水下地形测量，也可作为其他观测平台搭载多波束测量参考。

ICS07.040;07.060
CCSA76
中华人民共和国国家标准
GB/T42640—2023
多波束水下地形测量技术规范
Specification for underwater topographic survey by multibeam echosounding system2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
主要内容
区域划分
测绘基准
测量精度
分辨率与覆盖
5系统配置与安装校准
硬件设备
软件系统
安装校准
6测量要求
测量准备
测量实施
6.3测量报告
数据处理
处理前的检查
定位数据处理
测深数据处理
测深精度评估
反向散射数据处理
成果数据输出
数据处理记录与处理报告
8资料检验与提交
8.1资料检查验收
8.2资料提交
附录A（资料性）多波束测量常用坐标系附录B（资料性）多波束测深系统各传感器安装记录附录C（资料性）
附录D（资料性）
多波束测深系统各传感器安装偏差校准原理及方法多波束测深系统换能器吃水测量记录GB/T42640—2023
GB/T 42640-2023
附录E（资料性）
附录F（资料性）
附录G（资料性）
参考文献
多波束测深系统声速剖面测量记录表.....
多波束测量班报记录
多波束测深系统测量数据处理记录.00.000.0000..:
.......
GB/T42640—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC283)归口。本文件起草单位：自然资源部第一海洋研究所、山东科技大学、中国科学院海洋研究所。本文件主要起草人：陈义兰、唐秋华、冯义楷、王胜利、阳凡林、栾振东、周兴华、丁继胜、刘焱雄、张凯、张建兴、杨龙、
1范围
多波束水下地形测量技术规范
GB/T42640—2023
本文件规定了多波束测深系统水下地形测量的总则、系统配置与安装校准、测量要求、数据处理、资料检验与提交等要求。
本文件适用于船载多波束测深系统的水下地形测量，也可作为其他观测平台搭载多波束测量参考。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB12327
7海道测量规范
水运工程测量规范
JTS131
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
multibeamechosounder
多波束测深仪
多波束测深声呐multibeamechosoundingsonar采用声学波束形成技术，一次声信号发射和接收能同时获得多个测深点，实现条带深度测量的回声测深装置。
多波束测深系统multibeamechosoundingsystem多波束
由多波束测深仪、辅助设备及采集和处理软件组成的条带测深系统。注：辅助设备包括定位仪、姿态传感器、向测量仪、表层声速仪、声速剖面仪，以及系统控制、数据采集与处理的计算机等。
测幅swath
发射波束与多个接收波束相交形成一系列波束脚印，该系列波束脚印排列形成一个垂直航迹方向、具有一定宽度的水底带状测量范围。3.4
测幅重叠覆盖率
swathoverlapcoveragerate
相邻测线间测幅重叠部分的宽度与测线间距的百分比。1
GB/T42640—2023
横摇偏差rolloffset
多波束换能器与姿态传感器安装时两者横轴方向的夹角。3.6
纵摇偏差pitchoffset
纵倾偏差pitchbias
多波束换能器与姿态传感器安装时两者纵轴方向的夹角。3.7
升沉heave
测量过程中多波束换能器垂直方向相对于平衡位置的变化值。3.8
换能器吃水draft
多波束换能器声学中心至水体表面的瞬时距离。3.9
heading
向测量仪
摇测量仪
崩向传感器
yawsensor
测定方向基准的仪器，用于确定测量船坐标系或者多波束换能器坐标系的真北基准。3.10
向偏差headingoffset；yawoffset向测量仪的指向轴与多波束换能器纵轴水平方向的夹角。3.11
时间延迟
timedelay
多波束测深仪与定位仪、姿态传感器和向测量仪等在同一实际观测时刻的时间偏差和传输延迟。3.12
声速剖面soundvelocityprofile声速在水域某一点随深度变化的数据序列或变化曲线。3.13
fullcoveragesurvey
全覆盖测量
测量区域内测线间测幅重叠率达到特定要求的多波束水深测量。3.14
backscatterdata
反向散射数据
反向散射强度数据backscatterintensitydata多波束测深系统观测的沿波束人射方向水底表面反射回的声波强度数据。4总则
4.1主要内容
采用多波束测深系统进行水深测量，获取水深数据和反向散射数据，实现水下地形测量。2区域划分
测量区域主要划分为：
内陆水域，包括江、河、湖泊及水库等；b）
浅海水域，水深不大于200m的海域；深海水域，水深大于200m的海域。c）
4.3测绘基准
4.3.1大地基准
GB/T42640—2023
大地基准应采用“2000国家大地坐标系”（CGCS2000)，采用相对独立的坐标系统时，应与CGCS2000系统建立联系。
4.3.2高程基准
高程基准应采用“1985国家高程基准”，在远离大陆的岛、礁，可采用当地平均海面。4.3.3深度基准
深度基准的确定应符合下列规定。a）海域和感潮河段采用理论最低潮面。远离大陆的岛、礁，可采用当地平均海面。理论最低潮面的确定应符合GB12327的规定。
内河航道宜采用航行基准面。航行基准面的确定应符合JTS131的规定。b）
江、河（非航道）)、湖泊与水库等可采用特定基准面。采用其他基准面时，应建立与“1985国家高程基准”、理论最低潮面或航行基准面之间的联系。d)
4.3.4时间基准
所有测量记录及成果的时间系统应用公历纪元和北京时间（UTC十8）。也可根据项目需求采用其他时间基准。
4.4测量精度
4.4.1平面定位精度
4.4.1.1对有比例尺要求的测量，定位中误差应不大于图上1.0mm。4.4.1.2对非比例尺测量，内陆水域定位中误差应不大于1m，浅海水域定位中误差应不大于5m，深海水域定位中误差应不大于10m。4.4.2水深测量精度
当水深小于或等于20m时，深度测量中误差应不大于0.2m；当水深大于20m时，深度测量中误差应不大于所测深度的1%。深度测量中误差为总测深误差。注：总测深误差是由多波束测深系统各个组成部分和测深过程中各因素引起的水深测量误差总和。4.5分辨率与覆盖
4.5.1测深水平分辨率
多波束测深水平分辨率最小不低于所测深度的5%。多波束测深水平分辨率指相邻水深点之间的水平距离。
4.5.2波束覆盖
多波束水下地形测量应采用测量区域全覆盖测量方式。对全覆盖测量，除相邻测线应满足覆盖重3
GB/T42640—2023
叠要求，还应控制船速，确保船底垂直入射波束沿航迹方向满足全覆盖要求4.5.3测幅覆盖
相邻测线的测幅应保证不小于10%的有效波束测幅重叠覆盖。有效波束覆盖是在考虑测量系统性能、环境条件和精度情况下，剔除无效边缘波束的部分。5系统配置与安装校准
5.1硬件设备
5.1.1硬件组成
多波束测深系统硬件组成主要包括多波束测深仪、姿态传感器、崩向测量仪、声速仪、定位仪以及系统控制、数据采集与处理计算机等。5.1.2多波束测深仪
多波束测深仪应能获取全覆盖的水深和反向散射数据，最大测深范围应能覆盖测量任务水域的最大水深。
5.1.3辅助设备
5.1.3.1姿态传感器包括横摇、纵摇和升沉等传感器单元，用于多波束测量船的运动姿态测量，其精度要求：
a）横摇角度和纵摇角度测量误差不大于0.05°；b）升沉测量误差不大于0.05m或测量值的5%。5.1.3.2向测量仪应采用数字向测量仪，如电罗经或姿态方位一体测量系统等。其向角度测量误差应不大于0.1°
5.1.3.3声速仪包括声速剖面仪和实时表层声速仪，对使用的多波束测深系统加装表层声速仪。声速测量的误差不大于1m/s。
5.1.3.4定位仪采用差分全球导航卫星系统(DGNSS)，定位精度应满足4.4.1规定的要求。5.1.3.5系统控制、数据采集与处理计算机，应根据多波束测深系统的技术要求配置，并根据测量项目的需求配置数据存储设备、打印机和绘图仪等。5.2软件系统
5.2.1数据采集软件
数据采集软件应具有以下主要功能：a）实时采集导航、姿态、崩向、水深等原始数据及相关信息；实时监控导航、水深、姿态、向、表层声速、数据存储等设备的工作状态；b）
实时显示测幅水深剖面图、测幅覆盖图、航迹图、水深、定位、姿态和向数据更新等系统数据质量控制信息。
5.2.2数据处理软件
数据处理软件应具有以下主要功能：a）系统校准参数、换能器吃水、声速及水位等各项改正的处理；b）定位、姿态数据的删除和内插，生成航迹图；4
GB/T42640—2023
测深数据清理、数据编辑与数据质量标记，以及交叉和重复测线数据质量评价统计分析；d）生成的水深和导航等数据应以主流制图软件兼容的格式输出。5.3安装校准
5.3.1系统安装
5.3.1.1多波束测深系统应按照系统技术手册的要求进行安装。多波束换能器、姿态传感器、向测量仪和定位天线应与测量船保持刚性连接。5.3.1.2多波束换能器可根据测量船和测量项目需要选择船底或船安装，换能器应安装在噪声低且受气泡效应影响较小的位置，船底安装时尽可能靠近测量船中线的位置；多波束换能器的横向、纵向及崩向安装角度应满足系统安装的技术要求。5.3.1.3姿态传感器应尽可能安装在测量船的中心线位置，并尽可能靠近重心位置或者靠近横摇和纵摇轴的交叉点位置，安装平台要求震动较小、相对水平、稳定且和船体刚性连接，其自身坐标轴应尽可能与船体坐标轴平行，坐标系定义见附录A。5.3.1.4向测量仪应安装在电磁干扰较小、震动较小且相对稳定的位置，安装时应使向测量仪的读数零点尽可能指向船并与测量船中线平行。5.3.1.5定位设备的接收天线应安装在测量船的上部开阔位置，应能保证GNSS卫信号的干扰最小。5.3.1.6安装完成后，测量多波束换能器、姿态传感器、向测量仪、定位天线之间的相对位置偏差，并统一到测量船坐标系。位置偏差测量误差应不大于0.05m。其相互关系应通过图示和表格记录，见附录B。
5.3.2系统自校
5.3.2.1多波束测深系统在安装完成后应进行系统自校准，测量安装产生的各传感器与多波束换能器之间的偏差，包括横摇偏差、纵摇偏差、向偏差等。对于未提供严格硬件时间同步的多波束测深系统，还应做时间延迟校准。
5.3.2.2对非长期固定安装的多波束系统，每次系统安装完成后和每个多波束测量项目开始前均应做系统校准；对长期固定安装的多波束系统，每年应至少校准1次，在发生可能影响系统安装变化的情况时（如船上坞）应及时进行系统校准。对于集成了姿态系统的多波束测深系统，每次作业前应进行向偏差的校准，横摇偏差、纵摇偏差和时延应至少每年校准1次。系统校准的方法见附录C。系统校准过程和结果应详细记录，见附录B和附录C。横摇和纵摇偏差的校准精度应优于0.1°，向偏差校准精度应优于0.15°。
6测量要求
6.1测量准备
6.1.1测量设计
根据测量区域的地理位置和范围，收集测区已有控制点、地形、水文和气象等资料，制定测量实6.1.1.1
施计划。
6.1.1.2测线设计时，综合考虑下列因素：a）主测深线宜平行于等深线走向布设，以提高波束覆盖的效率；在全覆盖测量中，相邻测线间应保证测幅重叠覆盖率，满足4.5.3的要求；b)
测深检查线宜垂直主测深线，且横跨整个测量区域布设，测深检查线总长度应不少于主测深线c）
总长度的5%。
GB/T42640—2023
6.1.1.3声速剖面和水位观测点的布设，应保证测量区域声速和水位改正的有效性。6.1.2测量人员培训
对参与测量的人员进行测前培训。培训内容包括：测量目的与主要内容、作业方法与质量控制、数据存储、各种必要的记录等。
6.1.3测深系统现场检测
6.1.3.1系统校准检查。在开始正式测量前，应检查硬件系统校准参数是否正确，软件系统的测量参数设置是否正确。如果不正确，应按照5.3的要求进行校准。6.1.3.2系统精度检测。测量前选择与测区平均水深相近的区域，布设两两相邻的、互相垂直的4条“井”字型测线，相邻两测线的测幅重叠率不小于50%。对重复覆盖区域的测深数据进行统计分析，确定。a）测幅覆盖的有效宽度。
b）重复测深点的中误差，计算见公式(1)。m=士
式中：bZxz.net
中误差，单位为米(m)；
Ah：—不同测幅重复点水深差值，单位为米（m)；n—重复水深点数,单位为个。
c）重复点计算获得的中误差应符合4.4.2的要求。（1)
6.1.3.3测深精度比对。选择地形平坦的水域，用多波束测深系统测量的水深与单波束测深仪测量的水深进行比对，使用的单波束测深仪应已检定或校准。多波束和单波束所测水深重合点（两点相距图上1mm)不符值超限的比对点数不应超过比对总点数的15%，重合点不符值的限差按公式(2)计算：e=±224
式中：
e—测深重合点不符值限差，单位为米(m)；△—--测深规定的最大中误差，见4.4.2,单位为米（m）。6.1.4定位仪检测
在测量任务开始前，应进行定位仪的精度和稳定性检测。选择已知坐标点，至少观测两个时段，每时段连续观测不少于1h，对观测数据进行分析，评估定位仪的精度和稳定性，检测结果应记录并在测量报告中描述。定位精度满足4.4.1的要求。6.2测量实施
6.2.1换能器吃水测量
在每次测量前、过程中以及测量结束时均应测量多波束测深系统的换能器吃水。a）换能器静态吃水测量的频次应根据测量船的装载变化等情况决定，换能器静态吃水应在船体平稳状态下测量，取3次以上的测量读数均值，换能器静态吃水测量精度应优于5cm。静态吃水测量记录见表D.1。
b）船只动态吃水效应较明显时，应进行动态吃水改正的测定。换能器动态吃水应设定低速、中速、快速三个测量船速状态下测量动态吃水，建立船速与换能器吃水变化关系，动态吃水测量精度应优于5cm。动态吃水测量记录见表D.2。6
6.2.2声速剖面测量
GB/T42640—2023
6.2.2.1测量区内的声速剖面应以足够的密度和适当的深度进行监测和测量，以确保所提供的数据符合所需的深度精度要求。
6.2.2.2在内陆水域以及浅海水域，声速剖面深度应覆盖测量深度，声速剖面测量的空间间隔范围应不大于50kmX50km、时间间隔不宜超过12h。应实时监控评估声速剖面的有效性，当出现边缘波束对称弯曲等声速数据失效现象时，及时增加声速剖面测量。在水文条件比较复杂的水域，如河口、存在流和涡流水域需加密测量声速剖面。6.2.2.3在深海水域，应获得全海深或至少1000m的水深声速剖面，大于1000m声速剖面数据可根据实测声速数据进行延伸。声速剖面测量的空间间隔范围应不大于100km×100km、时间间隔不应大于72h。应实时监控评估声速剖面的有效性，当表层声速仪示值与使用的声速面同深度声速值差异大于2m/s，或者出现边缘波束对称弯曲等声速数据失效现象时，应及时增加声速剖面测量。6.2.2.4在换能器处具有表层声速仪的多波束测深系统，表层声速仪测量的声速数据应与声速剖面数据综合使用。声速剖面测量记录见附录E。6.2.3测线水深测量
6.2.3.1多波束测深系统应全部正常稳定工作后，方可开展水深测量工作。在正式采集数据前，测量船应提前进人测线，并保持稳定的船速和航向。测线作业中，应保持测量船航向稳定，不应急转弯。6.2.3.2测量期间应保持船速均匀，可根据测量需要适当调整船速以保持数据质量和测深密度，控制最大船速以保证中央波束沿航迹方向能重叠覆盖。最大船速采用公式(3)进行计算：(%)×(H-D)×P
u=2×tan
式中：
u—最大船速，单位为米每秒(m/s)；-纵向波束角，单位为度（°)；6
H测线上的最浅水深，单位为米(m)；D—换能器吃水,单位为米(m);
P一多波束测深系统的实际发射率，单位为赫兹(Hz)。测量时应按预定航向行驶，最大航向偏离也应保证10%的相邻测线重叠。6.2.3.3
6.2.4反向散射数据采集
..（3)
根据测量任务的要求，可同时采集多波束测深系统测量的反向散射数据。反向散射数据可作为多波束数据集的一部分记录，也可单独存放为反向散射数据包。6.2.5潮位测量
在内陆水域应采用实测水位观测；浅海水域，离岸20km内进行实测水位观测，20km以外采用预报水位进行改正水位。在深海水域，可不进行水位观测。验潮站布设、水准联测和水位观测要求，内陆水域符合JTS131的规定，海洋水域符合GB12327的规定。6.2.6质量控制
6.2.6.1测量过程中应实时监控多波束测深系统的工作状况，评估多波束发射和接收信号、各传感器数据等的质量。应实时监控测线航迹状态，确保施测的测线间隔满足要求。当现场监测发现质量不符合要求时，应停止作业。如果系统发生故障应立即停止作业，待查明原因并对相关设备进行检测和校7
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