|
" `% U$ y) M) q/ l
% `( o+ I1 m. h9 S' f% H6 U 大至江河，小到内流，流速流量监测一直是水文测量比较头痛的领域，早期有代表性的机械式海流计、印刷式海流计、电磁式海流计都有其显著的弊端。
1 W5 Y6 c' G5 s. o o9 R 直到声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的出现，得到了海洋学界的高度重视，它的应用揭示了海流的时空分布特征，且完美地弥补了传统测流的局限性。 ( P r% y( Z' j7 F8 f
从养殖捕捞、防灾减灾到能源开发，凡与海洋有关的事务均需海洋环境要素的观测与数据，而 ADCP 能够提供高分辨率、高精度、信息海量且完整的观测与数据，在实时监测海洋流场对海洋科学研究、海洋经济建设和国防建设都具有重要意义。
( v' W8 C$ A9 j* I3 ]% a8 k
! h+ S+ [( N" n7 P3 P& P/ s 华微 4 号（图 2.1）是华测导航基于北斗高精度全球定位系统及无人船自动控制技术，针对水文走航式 ADCP 断面水流测验用户使用习惯，适用于市面 90%的走航型 ADCP。船长 1.2米，自重仅 8 公斤。 % m D! ^5 f: j* f7 k2 ]# w% G* [' H
装载超速马达（图 2.2），速度可达 7m/s，大流速水域的流速测验都可实现。电池可实现 15s 拆换。相比于传统走航式测验，效率提升数倍又能大大解放人力，节省时间，解决了测绳法效率低的问题。华微 4 号不仅具备自动航行功能，而且拥有自适应水流直线技术，悬停技术，保证能够垂直岸线走航，适用于水文站河流断面流速测验、洪水应急监测科研调查。
' e4 H+ L" j5 G 系统特点2 W6 e4 z* u8 O1 n% p: ~- T
自主导航，设置规划线，自行走线；
& ~3 z @/ s! {; i% i 自适应水流悬停技术：无人船自主调整以接近或小于水速直线行驶，并支持扩
/ f# y& Y5 [/ p0 k8 p5 o- p 展悬停功能； * Y$ M9 w# M; E+ L0 Q& p
自主避障，遇到障碍物自主避障； - ?+ d. y, m1 G4 K1 c
视频传输，实时水面状况回传； E9 Y* B6 O3 G( ~ `! X9 d5 f2 p; E
4G 传输，不受距离限制；
. Q) `9 V* o* ?4 P! X 可兼容市面上大部分走航；
3 L; g) p4 ]+ F/ o& K 船速最大 7 米/秒； % j3 ^5 _8 V# ^1 m4 B
标配测深仪，测流同时，水深断面更精确；
* j/ w) i/ l4 P" z 全船碳纤维，仅重 9 千克，单人作业； 3 p2 k1 p- @$ Z& G8 l8 u+ v$ ^
内置定位定向板卡，可以接各地 CORS，让测流位置更精确，方向更准确； & ]- l0 j1 s' {
无人船应用背景
6 P% w* a7 B7 E3 J% O$ ? 水下地形测量常用的方式是有人船搭载单波束测深仪进行数据的采集测量。而有人船的弊端也在应用中逐步显现出来，如有人船难以走直线直接影响作业效率和数据质量（如图 2.3）、租船需要提前联系、租好船需要安装设备，均需要花费大量时间以及支付一定租船费用，当遇到浅水区域时，无法采用有人船测量等等。 # O* C1 H3 b& E, S; d* h* m, z8 u
: i H5 V& u% e
2.2 RCP-1200 多普勒声学流速剖面仪
% {4 h( O! W/ a) g4 U6 M4 ]
% s. |5 G. g8 G& B* U RCP-1200（图 2.5）是华测导航自产直读式 ADCP，采用声学多普勒技术结合高精度 RTK 测验河流绝对流速，其紧凑的外形、强大的电子性能和稳定的信号处理技术提供了一个多功能平台，能够在不同深度范围内实现底跟踪速度和流速剖面的精确的测量。紧凑的外形可灵活安装于载人船和华微系列无人船，通过网络连接将数据实时传输至工作站电脑进行数据显示与采集。华测直读式 ADCP 非常适合应用于实时流速剖面测量，例如沿海监测，可以进行底部固定安装或浮标安装，使用电缆连接实现实时通讯和系统供电。
3 }- I9 o" j1 Z7 b; y3 V. {! m 数据成果展示' a! {3 A# ?( M) R7 u2 v0 z: c9 _" P
8 a7 d2 I( H, l! L9 [
应用案例; c( o2 n: k6 D& \9 |5 I' c
上海市内航道工程建设 4 _: G/ q# ?9 y+ ?$ y( [
本次测量安排在2019年3月上海市内航道建设工程一期工程动态监测水文测验小潮测验期间，具体时间为2019年3月29日 9:00～17：00。 , @+ V, C7 w4 {4 d, R. c1 a& H
作业方式 4 F6 R3 Q X' L' _# d
本次测量采用华测华微 4 号无人自动测量船搭载 RCP-1200 的方式，运输方便。下图一是工作人员进行现场作业数据采集（图 3.1），无人船在水中搭载 ADCP 及 GNSS 进行巡河，无人船数据传输系统将定位数据、视频影像及流量数据无线实时传输到工作站电脑（图3.2）。
( |' b$ E$ w* Z# t4 G& L7 a f # {* R7 f0 r3 R' j8 e8 x: @
测量数据成果
. D" Q/ H& u: F" _% I0 T- \* i
% p4 M/ n& m1 @* H% _. A6 D7 v7 [" i# k9 \4 ~ Z$ F
$ v* D% \" e+ J& A$ x4 n
6 j1 y( F: D, C: g5 w
' Z4 n! Z/ t& g$ [6 w: E. l | 
