1、多波束测深系统 一、多波束测深系统简介与组成一、多波束测深系统简介与组成 二、多波束工作流程简介二、多波束工作流程简介 三、多波束测量质量控制三、多波束测量质量控制 四、多波束测量误差来源与分析四、多波束测量误差来源与分析 五、多波束应用前景五、多波束应用前景1一、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。2 单
2、波束First contact of the beam on the seafloorDozens/hundreds of independent beams on seafloor多波束3 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：4 多波束测深系统主要由以下部分组成 换能器：发射和接受波束 OCTANS罗经：实时船舶定向和船舶姿态 GPS：测量定位 SIM接线盒：定
3、位数据、水深数据、船舶姿态数据的集中合成 工业电脑：数据存储和处理，实时测量显示 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 声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速5 6二、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、
4、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。7 8 9 10 11 12 13安装杆振动的例子 14 15 16 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。17 18 19 20 21 22三、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、
5、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：23 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。24 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
6、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25 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。）26 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
7、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。27 28 29 30 31四、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。32
8、 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。33五、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。34 35 36 37 38 39 40 41 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20012000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。42 43
