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多年来,长江航道整治工程改善了航道自然水深条件,为航道发展奠定了坚实基础。目前,长江数字与智能航道建设已基本完成,为长江航运提供了最大便捷。然而,针对微观船舶的个性化航路设计工作还处于起步阶段。要实现长江船舶智能航行,必须及时、准确获取长江航道水下地形、实时水位、流态等基础数据,并据此基础数据结合船舶特性设计相应最佳航路。 本文根据长江中游水文特征及船舶航行现状,研究获取可靠的水下地形及流态等基础数据方法,结合航道尺度和船舶特性进行中游航道航路设计研究。主要内容包括: (1)探讨了长江中游水下地形测量方法,比较分析验潮模式和无验潮模式的不同特点,完成对水深数据的粗差剔除和最佳估值求解,研究了最大船速与声波频率、波束角之间的关系。 (2)阐述了ADCP流速流向测量原理与方法,介绍流量、流速的计算方法,推算上、下两个盲区流量与流速;对走航式ADCP流速流向测量中出现的误差进行分析,从产生的原因、误差的影响大小等方面进行研究,重点研究了应用GPS-RTK改正船速误差的方法,水位对盲区估算的影响,并找到控制误差关键措施。 (3)梳理内河航道尺度和船舶尺度,研究富余量的确定方法,基于水下地形数据、流速流向数据、船舶特性及富余量提出了一种航路设计方法,为航行船舶节能降耗做出有效探索。 (4)分析等深线绘制的内插和平滑方法,确定一种适宜长江中游1∶10000航行图等深线绘制的方法,并完成航行图的绘制。