多波束测深系统

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something多波束测深系统一、多波束测深系统简介与组成二、多波束工作流程简介三、多波束测量质量控制四、多波束测量误差来源与分析五、多波束应用前景一、多波束测深系统简介与组成1、多波束定义及特点

多波束测深系统是一种可以同时获得多个典型256个相邻窄波束的回声测深系统与传统的单波束测深系统每次测量只能获得测量船垂直下方一个海底测量深度值相比多波束探测能获得一个条带覆盖区域内多个测量点的海底深度值实现了从点—线测量到线—面测量的跨越其技术进步的意义十分突出

单波束FirstcontactofthebeamontheseafloorDozens/hundredsofindependentbeamsonseafloor多波束

2、多波束组成

多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统是现代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成自70年代问世以来就一直以系统庞大、结构复杂和技术含量高著称它的主要部件包括：

多波束测深系统主要由以下部分组成①换能器：发射和接受波束②OCTANS罗经：实时船舶定向和船舶姿态③GPS：测量定位④SIM接线盒：定位数据、水深数据、船舶姿态数据的集中合成⑤工业电脑：数据存储和处理实时测量显示⑥表面声速仪：安装在换能器附近实时测得换能器处海水声速⑦声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速

二、多波束工作流程简介1、多波束工作原理多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向海底发射宽扇区覆盖的声波利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收通过发射、接收扇区指向的正交性形成对海底地形的照射脚印对这些脚印进行恰当的处理一次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海底被测点的水深值从而能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化比较可靠地描绘出海底地形的三维特征2、多波束工作流程简介1、仪器组装

仪器安装是多波束测量的首要条件也是极为重要的环节之一

安装杆振动的例子

2、外业测量

无论多波束或者单波束外业测量环节都是整个测量过程最为重要也是决定数据质量最为关键的环节后面质量控制和误差来源分析里我们再做详细的描述3、内业数据处理

内业数据处理相对来说操作难度较为繁琐复杂但对数据质量没有太大的实质性影响

三、多波束测量的质量控制

本章是该课件的重点章节我们从以下几点对其做详细介绍一、安装控制

因多波束是现代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成因此它对作业平台有较为严格的要求：

1、工作船只不宜太小应以长度在20m以上宽度在4m以上的船只为宜这种船只才能保证工作平台的稳定性使得罗经的改正达到最佳状态2、安装位置不宜离发动机太近离发动机太近也一样会影响罗经对数据的改正

总体来讲安装目的就是要保证高精密仪器换能器和罗经的稳定性具体安装操作还有许多细节这儿也就不在一一表述了

题外话：公司至今没有多波束的专业测量船项目的船舶有时不太符合测量需要测出来的数据质量就不太理想就如2012年在莱州测量的时候数据质量问题较大但是集合全局测量精英李素江院长也亲自过来指导最终也没有找出原因后来换了一艘大船问题也就没了二、测量过程的控制1、天气和海况的影响

因换能器和罗经为高精密仪器

对环境反应较为敏感如果仪器工作平台处于非常不稳定的状态对数据质量和仪器的安全均有较大影响因此当海况或者天气不好的时候测量数据一般不太理想这儿有个题外话如今项目比较多航道往往较长工程比较紧有些时候在天气不允许的情况下我们也进行测量效果不好

因此要想获得准确的数据天气和海况需满足测量要求2、声速控制

无论是多波束亦或者是单波束海洋测量的基本原理就是利用的声纳学原理因此声速的准确与否直接关系到测量的准确与否因此每次测量都要对声速进行准确的测定3、仪器的准确连接及测量船的正常驾驶都会对测量数据产生一定的影响3、内业数据处理质量控制

数据的内业处理是一个耐心和经验以及责任心的问题再次不做详细介绍

四、多波束测量误差来源与分析上一节质量控制里也涉及了一部分误差来源和分析的知识在这一节在做详细说明误差来源一般分为系统误差和偶然误差系统误差是系统本身的稳定性所造成的我们无法改变我们能改变的仅仅是偶然误差那么偶然误差的来源又有那些呢一、海况影响

罗经就类似人的大脑它对平衡的调节能力有一定的限度当超过这个限度后就无法再继续实施调节

二、水位影响

水位影响一般较小但却也是一个不容忽略的影响因素三、其它影响因素还包括：声速、水质、吃水的量取、以及内业roll、picth、yaw值的计算外业船型的量取五、多波束应用前景与单波束回声测深仪相比多波束测深系统具有测量范围大、测量速度快、精度和效率高的优点它把测深技术从点、线扩展到面并进一步发展到立体测深和自动成图特别适合进行大面积的海底地形探测这种多波束测深系统使海底探测经历了一个革命性的变化深刻地改变了海洋学领域的调查研究方式及最终成果的质量

有些国家自其问世之后己经计划把所有的重要海区都重新测量一遍正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可比拟的优点仅仅近20多年时间世界各国便开发出了多种型号的多波束测深系列产品20世纪60年代初开始相继研制了几种类型的多波束测深系统最大工作深度200～12000米横向覆盖宽度可达深度的3倍以上目前世界上主要有美国、加拿大、德国、挪威等国家在生产此系统国产多波束尚处于调试阶段无市场化应用

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