关于测量作业船舶横穿航道必要性论证
摘要：鉴于采用当前海道测量方式测量，测量船舶必须横穿航道，存在极大的安全隐患。本文对测量过程中测量船舶是否必须横穿航道进行论证，并且研究探讨替代当前测量方式的测量技术手段。
关键词：测量作业 横穿航道计划测线布设
1 海道测量规范关于测线布设条款及其解读
根据目前相关规范文件的要求以及采取不同测深设备，航道测量方式主要有两种：
（1）采用单波束测深仪测量，测线采用垂直于航道方向布设；
（2）采用多波束测深系统，测线采用平行于航道方向布设。
1.1相关规范中关于测深线布设的条款
《海道测量规范》6.3.2.1：主测深线方向应垂直等深线的总方向。
《水运工程测量规范》7.2.1：主测深线宜垂直于等深线总方向、挖槽轴线或岸线。
《多波束测深系统测量技术要求（JTT790-2010）》6.3.1：主测深线布设方向应按工程的需要选择平行于等深线的走向、潮流的流向、航道轴线方向或测区的最长边等其中之一布设。
《沿海港口、航道测量技术规定》6.3.2.1：主测深线方向应垂直等深线的总方向，对于狭窄航道，测深线方向亦应于等深线成45度角。
1.2规范相关条文制定的内在依据
为了方便船舶操控，减少航道淤积，航道轴线一般与水流（潮流）的流向、等深线走向大致平行。
根据流体力学理论，泥沙淤积带一般跟水流（潮流）大致平行。同时，目前的疏浚方法也是顺着航道施工，相邻疏浚带如果没有很好地重叠，也容易出现沿着航道走向的漏挖带。
采用多波束测量时，由于多波束是全覆盖的，测深线理论上是可以随意布设，但采用沿着等深线或沿着航道轴线的方向布设测线，能提高工作效率（主要取决于多波束传感器下的水深条件），保证船舶安全性，另外多波束测量的检查线需要垂直于等深线或航道轴线。
采用单波束测深仪测量时，因为单波束测深仪不是全覆盖测量，而是对海底（河床）进行采样，为了增加样本的代表性，尽可能地准确反映水下地形，测线布设必须采用垂直水流或垂直航道轴线的方式布设。
2 目前符合测量规范的两种测量方式比较
下面我们对垂直航道与平行航道布设测线两种方式进行对比，以港口航道图44129《南槽航道（三）》（1：25000）航道测量为例：
该幅图中航道分为三段，分别为：（1）长约14.5km，平均宽度约2km；（2）长约12.2km，平均宽度约1.4km；（3）长约14.5km，平均宽度约1km。
以垂直航道方式布设测线，采用单波束测深系统进行测量，根据海道测量技术规范要求，测线间距为250m。
以平行航道方式布设测线，采用多波速测深系统进行全覆盖测量。根据航道内平均水深6m，多波速测深系统6倍有效扫宽（目前海事测绘中心最先进的多波束测深系统FANS20可以达到6倍有效扫宽，其余多波束测线系统都达不到6倍有效扫宽）重叠20%，重叠带宽为6m，计算出测线间距为30m。因为多波束的多数波束是斜向发射的，其边缘波束在水中穿过的路径长，受声速变化影响较大。而声速又受温度、盐度的影响较大，所以《多波束测深系统测量技术要求》中6.4.5条以及外业经验，目前海事测绘中心多波速测量采用5公里分区测量。
从数据对比以及船舶实际操作情况，可以看出：
（1）在《南槽航道（三）》中，若采用垂直航道布设测线，船舶需穿越航道168次；若采用平行航道的方式布设测线，船舶需在航道掉头510次；采用平行航道的方式布设测线，船舶掉头次数几乎三倍于垂直航道布设测线时船舶横穿航道的次数。在航道中原地掉头，比横穿航道风险更大。
（2）因在航道中其他船舶大都以高速航行，多波束测量时测量船舶船速需要控制在4～6节，不断遭过往船舶追越，测量航行过程中风险也更高。
（3）采用平行航道方式布设测线，该图幅航道测量的工作量从288.2km提高到2388.9km。《多波速测深系统测量技术要求》规定在测量过程中，多波束测量时船速应保持在4～6节，因此该方式采集外业数据，船舶在航道工作时间是采用垂直航道方式布设测线工作时间约10倍，也就是说，在风险中的时间约10倍。
按照港口航道图测量的相关技术规定，对首次测量、原则上对上版测量时间超过4年的特等水域，包括港池、航道、锚地、船舶定线制水域、船舶分道通航区域、航路上的疑存障碍物区域和浅点区域为特等水域，要求使用多波束全覆盖测量，必要时辅以侧扫声纳等技术手段，其他等级水域在满足规范要求的前提下选用适当的测量设备与技术手段。为了提高工作效率和降低测量成本，在没有规定采用多波速测量的区域，一般采用单波束测量。
综上所述，海道测量是一个风险比较大的行业，目前所采用的单波束横穿航道、多波速平行航道的测量方式是由当前测绘技术手段和海道测量技术规范所决定的，属于两相比较取其轻的测量方式。
3 采用单波束测深仪平行航道布设测线探讨
我们也分析了测线布设平行于航道，采用单波束测量的可行性。根据《沿海港口、航道测量技术规定》中6.3.6.4条：测深信号漏测长度在定位图上超过3mm时，均应补测，我们可以沿航道轴线方向布设测线，测线间距不大于图上3mm即可。
采用这一方法存在如下几个问题：
（1）不能正确地反映海底地貌和水深变化趋势，给船舶航行带来安全隐患。
（2）不符合海道测量相关技术规范，测量成果通不过质量检验。
（3）万一发生船舶搁浅事故，可能被追责。
《沿海港口、航道测量技术规定》6.3.6.2条规定：定位、测深应连续记录数据，采样间隔应不大于1s。也堵住了采用这种方式的可能性。
4 海道测量技术、设备发展展望
根据当前测绘技术手段以及国内国外海道测量技术规范，测量船舶在测量航道的过程中，不论采用垂直等深线布设测线还是平行等深线布设测线都不可避免船舶横穿航道或在航道中掉头行为。这也为未来海道测量方式的发展提供了研究方向，随着科学技术的发展，研究开发扫宽更大的多波速测深设备，减少多波速测量过程中在航道中掉头次数；采用无人测量船技术，避免将人员置于风险之中；甚至，将不以船舶为载体的测绘技术（如遥感、航测等）引进海道测量中，既可极大地提高海道测量效率，又可以避免船舶安全事故。
5结论及建议
鉴于目前测量过程中测量船舶横穿航道是不可避免。为了避免测量船舶在横穿航道过程中产生安全问题，建议在今后测量过程中采取如下措施：
（1）在测量作业前将测量区域通报当地海事局，申请发布航行警告。
（2）禁止穿越顺水船舶的船头，在必须穿越其他船舶船头时，要加强与被穿越船舶的沟通，保证留有足够的安全距离。
（3）在穿越航道过程中应充分考虑到各种突发状况，给测量船舶留下足够的反应时间、足够的避让水域，也给过往的船舶留有足够的反应时间。
（4）在测量作业过程中，要安排专门人员负责瞭望。
（5）作业时间要严格按照日出而作，天黑不作业的要求。
（6）在需要横穿航道的测量区域尽量避开船舶通行的高峰期。
（7）横穿航道时能穿则穿，不能穿时不要冒险，以安全为第一。
（8）测量船舶应标识明显，船体颜色鲜明，悬挂测量旗帜。
（9）测量船舶保证通讯设备完好，通讯方式要多样化。
（10）测量船舶AIS船舶性质输入应正确、完整。
（11）要合理安排船员及测量人员的工作强度，杜绝超负荷工作。
参考文献：
[1]《海道测量规范》
[2]《水运工程测量规范》
[3]《多波束测深系统测量技术要求（JTT790-2010）》
关键词：测量作业 横穿航道计划测线布设
1 海道测量规范关于测线布设条款及其解读
根据目前相关规范文件的要求以及采取不同测深设备，航道测量方式主要有两种：
（1）采用单波束测深仪测量，测线采用垂直于航道方向布设；
（2）采用多波束测深系统，测线采用平行于航道方向布设。
1.1相关规范中关于测深线布设的条款
《海道测量规范》6.3.2.1：主测深线方向应垂直等深线的总方向。
《水运工程测量规范》7.2.1：主测深线宜垂直于等深线总方向、挖槽轴线或岸线。
《多波束测深系统测量技术要求（JTT790-2010）》6.3.1：主测深线布设方向应按工程的需要选择平行于等深线的走向、潮流的流向、航道轴线方向或测区的最长边等其中之一布设。
《沿海港口、航道测量技术规定》6.3.2.1：主测深线方向应垂直等深线的总方向，对于狭窄航道，测深线方向亦应于等深线成45度角。
1.2规范相关条文制定的内在依据
为了方便船舶操控，减少航道淤积，航道轴线一般与水流（潮流）的流向、等深线走向大致平行。
根据流体力学理论，泥沙淤积带一般跟水流（潮流）大致平行。同时，目前的疏浚方法也是顺着航道施工，相邻疏浚带如果没有很好地重叠，也容易出现沿着航道走向的漏挖带。
采用多波束测量时，由于多波束是全覆盖的，测深线理论上是可以随意布设，但采用沿着等深线或沿着航道轴线的方向布设测线，能提高工作效率（主要取决于多波束传感器下的水深条件），保证船舶安全性，另外多波束测量的检查线需要垂直于等深线或航道轴线。
采用单波束测深仪测量时，因为单波束测深仪不是全覆盖测量，而是对海底（河床）进行采样，为了增加样本的代表性，尽可能地准确反映水下地形，测线布设必须采用垂直水流或垂直航道轴线的方式布设。
2 目前符合测量规范的两种测量方式比较
下面我们对垂直航道与平行航道布设测线两种方式进行对比，以港口航道图44129《南槽航道（三）》（1：25000）航道测量为例：
该幅图中航道分为三段，分别为：（1）长约14.5km，平均宽度约2km；（2）长约12.2km，平均宽度约1.4km；（3）长约14.5km，平均宽度约1km。
以垂直航道方式布设测线，采用单波束测深系统进行测量，根据海道测量技术规范要求，测线间距为250m。
以平行航道方式布设测线，采用多波速测深系统进行全覆盖测量。根据航道内平均水深6m，多波速测深系统6倍有效扫宽（目前海事测绘中心最先进的多波束测深系统FANS20可以达到6倍有效扫宽，其余多波束测线系统都达不到6倍有效扫宽）重叠20%，重叠带宽为6m，计算出测线间距为30m。因为多波束的多数波束是斜向发射的，其边缘波束在水中穿过的路径长，受声速变化影响较大。而声速又受温度、盐度的影响较大，所以《多波束测深系统测量技术要求》中6.4.5条以及外业经验，目前海事测绘中心多波速测量采用5公里分区测量。
从数据对比以及船舶实际操作情况，可以看出：
（1）在《南槽航道（三）》中，若采用垂直航道布设测线，船舶需穿越航道168次；若采用平行航道的方式布设测线，船舶需在航道掉头510次；采用平行航道的方式布设测线，船舶掉头次数几乎三倍于垂直航道布设测线时船舶横穿航道的次数。在航道中原地掉头，比横穿航道风险更大。
（2）因在航道中其他船舶大都以高速航行，多波束测量时测量船舶船速需要控制在4～6节，不断遭过往船舶追越，测量航行过程中风险也更高。
（3）采用平行航道方式布设测线，该图幅航道测量的工作量从288.2km提高到2388.9km。《多波速测深系统测量技术要求》规定在测量过程中，多波束测量时船速应保持在4～6节，因此该方式采集外业数据，船舶在航道工作时间是采用垂直航道方式布设测线工作时间约10倍，也就是说，在风险中的时间约10倍。
按照港口航道图测量的相关技术规定，对首次测量、原则上对上版测量时间超过4年的特等水域，包括港池、航道、锚地、船舶定线制水域、船舶分道通航区域、航路上的疑存障碍物区域和浅点区域为特等水域，要求使用多波束全覆盖测量，必要时辅以侧扫声纳等技术手段，其他等级水域在满足规范要求的前提下选用适当的测量设备与技术手段。为了提高工作效率和降低测量成本，在没有规定采用多波速测量的区域，一般采用单波束测量。
综上所述，海道测量是一个风险比较大的行业，目前所采用的单波束横穿航道、多波速平行航道的测量方式是由当前测绘技术手段和海道测量技术规范所决定的，属于两相比较取其轻的测量方式。
3 采用单波束测深仪平行航道布设测线探讨
我们也分析了测线布设平行于航道，采用单波束测量的可行性。根据《沿海港口、航道测量技术规定》中6.3.6.4条：测深信号漏测长度在定位图上超过3mm时，均应补测，我们可以沿航道轴线方向布设测线，测线间距不大于图上3mm即可。
采用这一方法存在如下几个问题：
（1）不能正确地反映海底地貌和水深变化趋势，给船舶航行带来安全隐患。
（2）不符合海道测量相关技术规范，测量成果通不过质量检验。
（3）万一发生船舶搁浅事故，可能被追责。
《沿海港口、航道测量技术规定》6.3.6.2条规定：定位、测深应连续记录数据，采样间隔应不大于1s。也堵住了采用这种方式的可能性。
4 海道测量技术、设备发展展望
根据当前测绘技术手段以及国内国外海道测量技术规范，测量船舶在测量航道的过程中，不论采用垂直等深线布设测线还是平行等深线布设测线都不可避免船舶横穿航道或在航道中掉头行为。这也为未来海道测量方式的发展提供了研究方向，随着科学技术的发展，研究开发扫宽更大的多波速测深设备，减少多波速测量过程中在航道中掉头次数；采用无人测量船技术，避免将人员置于风险之中；甚至，将不以船舶为载体的测绘技术（如遥感、航测等）引进海道测量中，既可极大地提高海道测量效率，又可以避免船舶安全事故。
5结论及建议
鉴于目前测量过程中测量船舶横穿航道是不可避免。为了避免测量船舶在横穿航道过程中产生安全问题，建议在今后测量过程中采取如下措施：
（1）在测量作业前将测量区域通报当地海事局，申请发布航行警告。
（2）禁止穿越顺水船舶的船头，在必须穿越其他船舶船头时，要加强与被穿越船舶的沟通，保证留有足够的安全距离。
（3）在穿越航道过程中应充分考虑到各种突发状况，给测量船舶留下足够的反应时间、足够的避让水域，也给过往的船舶留有足够的反应时间。
（4）在测量作业过程中，要安排专门人员负责瞭望。
（5）作业时间要严格按照日出而作，天黑不作业的要求。
（6）在需要横穿航道的测量区域尽量避开船舶通行的高峰期。
（7）横穿航道时能穿则穿，不能穿时不要冒险，以安全为第一。
（8）测量船舶应标识明显，船体颜色鲜明，悬挂测量旗帜。
（9）测量船舶保证通讯设备完好，通讯方式要多样化。
（10）测量船舶AIS船舶性质输入应正确、完整。
（11）要合理安排船员及测量人员的工作强度，杜绝超负荷工作。
参考文献：
[1]《海道测量规范》
[2]《水运工程测量规范》
[3]《多波束测深系统测量技术要求（JTT790-2010）》
