多波束測(cè)深系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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同時(shí)獲得數(shù)十個(gè)相鄰窄波束的回聲測(cè)深系統(tǒng)。一般由窄波束回聲測(cè)深設(shè)備(包括換能器、測(cè)量船搖擺的傳感裝置、收發(fā)機(jī)等)和回聲處理設(shè)備(包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字磁帶機(jī)、數(shù)字打印機(jī)、橫向深度剖面顯示器、實(shí)時(shí)等深線數(shù)字繪圖儀、系統(tǒng)控制鍵盤等)兩大部分組成。主要用于海底地形測(cè)量、掃海測(cè)量和海上施工區(qū)域的測(cè)量。

裝在測(cè)量船上的多波束測(cè)深系統(tǒng)，每發(fā)射一個(gè)聲脈沖，可以獲得船下方的垂直深度，同時(shí)獲得與船的航跡相垂直的面內(nèi)的幾十個(gè)水深值，從而實(shí)時(shí)繪出海底地貌圖。通過(guò)船上計(jì)算機(jī)對(duì)各種數(shù)據(jù)的處理，可由繪圖儀繪出等深線圖，精準(zhǔn)測(cè)定航行障礙物的位置、深度。20世紀(jì)60年代初開(kāi)始，先后研制了多種類型的多波束測(cè)深系統(tǒng)，工作深度為200--1200米，橫向覆蓋寬度可達(dá)深度的三倍以上。

多波束系統(tǒng)的主要部件介紹

波束形成器是多波束測(cè)深儀的主要部件。采用發(fā)射、接收指向性正交的兩組換能器陣，通過(guò)點(diǎn)源聲波幅度和相位的控制，實(shí)現(xiàn)波束形成，一次獲得與航向垂直方向上幾十個(gè)甚至幾百個(gè)海底地形數(shù)據(jù)。對(duì)于發(fā)射波束，在垂直于航行方向上要求有一個(gè)較寬的垂直波束角，以擴(kuò)大發(fā)射照射區(qū)，增大覆蓋寬度；在平行于航行方向上要求有一個(gè)較窄的水平波束角，以提高探測(cè)分辨率。

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多波束系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

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由于多波束的測(cè)量成果需要在地理框架下表達(dá)，因此波束在海底投射點(diǎn)的位置計(jì)算便成為多波束數(shù)據(jù)處理的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。波束在海底投射點(diǎn)位置計(jì)算需要船位、潮位、船姿、聲速剖面、波束到達(dá)角和往返時(shí)間等參數(shù)。

計(jì)算過(guò)程包括：

①姿態(tài)改正。橫搖直接影響波束到達(dá)角，對(duì)于補(bǔ)償性多波束系統(tǒng)，船體的橫搖在波束接收時(shí)已經(jīng)得到改正；對(duì)于無(wú)補(bǔ)償性系統(tǒng)，通過(guò)擴(kuò)大扇面角來(lái)實(shí)現(xiàn)回波的接收?？v搖大小到一定的程度時(shí)，海底投射點(diǎn)深度和平面位置的計(jì)算也必須考慮其影響。

②根據(jù)波束到達(dá)角、往返時(shí)間和聲速剖面，計(jì)算波束投射點(diǎn)在船體坐標(biāo)系下的平面位置和水深。

③根據(jù)航向、船位和姿態(tài)參數(shù)確定船體坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將船體坐標(biāo)系下的波束投射點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地理坐標(biāo)。

④根據(jù)船體坐標(biāo)系原點(diǎn)與深度基準(zhǔn)面之間的關(guān)系，將船體坐標(biāo)系下的水深轉(zhuǎn)化為海圖深度。

多波束系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

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多波束測(cè)深系統(tǒng)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為海道測(cè)量、海洋調(diào)查普遍采用的技術(shù)手段。它的技術(shù)特點(diǎn)決定了它在水體深度測(cè)量方面擁有不可比的優(yōu)越性。在近海和沿岸進(jìn)行水深測(cè)量時(shí)，通常采用大比例尺測(cè)圖，多波束系統(tǒng)發(fā)揮其、高分辨率的特點(diǎn)，能夠在滿足技術(shù)設(shè)計(jì)要求的同時(shí)提高工作效率。尤其在海底地形變化復(fù)雜的海域進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)，多波束系統(tǒng)利用中央波束對(duì)疑惑點(diǎn)進(jìn)行加密測(cè)量，能更快的測(cè)得水深。

在中遠(yuǎn)海進(jìn)行水深測(cè)量時(shí)，通常采用小比例尺測(cè)圖，多波束系統(tǒng)發(fā)揮其超寬覆蓋范圍的特點(diǎn)，大大提高工作的經(jīng)濟(jì)效益。覆蓋范圍是指指水平探測(cè)距離與垂直深度之比，決定了多波束測(cè)深系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量效率，這是多波束測(cè)深系統(tǒng)引人關(guān)注的性能。