背景信息

地点：黄河万家寨、龙口库区水电站水库库区

时间：2018年10月

使用设备：ME120全自动无人船平台、Kongsberg M3多波束、POS MV Surfmaster组合导航

云洲ME120全自动无人船平台

Kongsberg M3多波束

POS MV Surfmaster组合导航

及时监测水库库容状况，可以为合理统筹制定水库调水计划提供准确的依据；掌握库尾泥沙淤积上延过程及规律，更有利于确保水库下游周边区域安全，避免对村镇、公路、库尾沿岸居民及农田等产生洪水淹没的威胁……因此，周期性对库区水下地形进行测绘，对于水库蓄水调水、安全管理至关重要。然而，在传统的监测工作中，面对动辄上百万平米的水库面积，采用人工船进行断面测量不但工作量巨大、耗时长、效率低，数据的精准性也容易受影响，因此，有关水利枢纽管理企业引入了云洲无人船进行测量，可以便捷地实现水下地形多波束断面或全覆盖测量，不但走线更准，浅水区的测量数据获得更容易，泄洪时在下游多地进行检测也更方便。

现场作业中的无人船

作业详情

测区一：

万家寨库区测区，万家寨大坝上游沿岸线14km，涵盖杨家湾支流0.7km。测量区域河谷呈U形，谷深壁陡，岸坡高100m以上，谷宽约430m，常水位水面宽200m。

万家寨库区测区范围图

测区二：

龙口库区测区，龙口大坝向上游沿岸线5km。

龙口库区测区范围图

无人船搭载多波束系统进行水下地形测量，根据实测水深值调整测线间距，以保证水下全覆盖测量。在水深较浅区域，设置补测测线补充测量以满足全覆盖测量要求。本次测量数据生成了20cm格网3D图，如下所示： 

万家寨测区及龙口测区3D地形全图

根据多波束测量规范及水下地形测绘成图规范要求，我们按照1：1000比例尺作图，抽取数据点间隔10米，按照实际坐标位置生成测区全覆盖水下地形等高线图。等高线图为1米等高距。

龙口测区等高线图

龙口测区等高线图局部放大

监测断面图

测量数据比对

经过对比，无人船多波束测量断面数据相对历史作业数据高程测量结果较为吻合，偏差范围在-0.02%到+0.19%之间。

数据对比示意图

应用结论

测量现场画面

水库蓄水后，入库泥沙将在库内落淤，水库泥沙淤积将侵占水库调节库容，逐渐影响水库调节能力，影响取水口前各泄水建筑物的安全运行，同时，库尾泥沙淤积上延还将对上游村镇、公路、库尾沿岸居民及农田等产生洪水淹没威胁，对库区水下地形进行测绘，可全面监测库区泥沙及库容，便于水电生产管理及计划调度。此次测量，两个测区的无人船多波束测量作业，按照测量要求及成果处理规范，完成测区的测量和成果输出，满足规范要求；无人船搭载多波束系统进行水下地形测量，无论是实际效率、数据精度，还是成本来看，优势均远大于传统人工作业，适合在水库及疏浚行业进行广泛应用推广。同时，无人船还可结合激光雷达等仪器，实现水上水下一体化测量，进一步提升应用效率及成果覆盖范围。