SeaBeam全海深多波束测深系统及应用

为更好地发挥SeaBeam深水多波束系统在深远海海洋调查中获取高精度地形地貌数据的作用、方便广大调查和研究人员使用,本文以SeaBeam3012多波束为例,较系统地分析介绍了其测量技术原理.开展了该系统的硬件组成、设备功能和技术特点等方面的介绍,从声学和信号处理等角度对其Swept Beam技术进行分析,并以"向阳红0...     

深水多波束测深系统测深性能综合评估

多波束测深系统越来越被广泛应用于深海调查,并逐渐成为远海综合调查船的标配仪器.利用其开展水深测量作业前对其测深性能进行有效而全面地评估是极为关键的一步.利用2套SeaBeam3012深水多波束测深系统、1套HY1690深水单波束测深系统,在不同条件海域开展一系列系统性试验,并对测深数据分别开展"线与线"、"线与面"及"...     

多波束测深系统的安装校准

以多波束测深系统应用中所涉及的不同坐标系统为基础，将安装校准和数据校准分离，主要介绍安装偏差的来源、误差性质、校准目的和校准方法；同时，对多波束的主要部分——换能器的安装校准进行了详细的论述。     

多波束测深系统声速校正

海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。声速校正为多波束测深系统提供了正确的声速剖面,根据声速剖面垂向上的变化规律,对原始声速数据进行科学采点,运用软件方法或实验方法对声速剖面进行编辑获得声速数据,最终取得合理可靠的水深值。这里对南海SA12试验区采集的声速资料进行了分析,以SeaBeam2100多波速测深系统为例,对声速校正的技术方法进行了探讨。     

EM122多波束测深系统在大洋多金属结核资源调查中的应用

大洋多金属结核作为潜在的战略资源,日益得到人们的重视。依据海洋六号船的EM122多波束测深系统在太平洋海盆的实测背散射强度数据,证实多波束测深系统的背散射强度数据与多金属结核分布存在一定的联系,从而可以为大洋资源调查中多金属结核矿区的圈定提供前期数据参考。     

多波束测深系统的现状和发展趋势

介绍并分析了多波束系统的现状，阐述了系统的发展趋势。认为系统的研制基本成熟，未来的研究重点将倾向于数据处理和应用研究，最后也探讨了具体的研究方向。     

多波束测深系统声线跟踪方法对比分析

多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点位置的计算带来较大误差。针对多波束数据后处理常用的几种声线跟踪方法,通过模型分析,仿真实验,对比分析得出了各个方法的优缺点,估计了各种跟踪方法的模型精度,证明等效声速法与常梯度法应用价值较高。     

多波束测深声纳系统引进的选型

作为国内首家引进浅水多波束系统的技术人员,就多波束系统的选型问题,从系统的应用目的、设计原理、精度要求、稳定性、可靠性、抗干扰能力、工作效率、整体配置的合理性和配套性、软硬件的支持强度和功能、售后服务和性能价格比等方面进行探讨,以供国内有关单位参考。     

相干声纳多波束与传统型多波束测深系统综合对比与实验分析

在工作原理、技术参数、采集软件和处理软件功能与操作,以及数据实测等方面对相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus和传统型多波束测深系统Seabeam 1180进行了详细对比。对比表明,两套多波束系统的工作原理完全不同;传统型多波束测深系统在探头下方数据密集,两侧的数据逐渐变稀,相干声纳多波束测深系统在探头正下方的数据比较稀疏,探头两侧的数据较密集;相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus的采集和处理软件实现了一体化,具有较直观的数据质量监控功能,传统型多波束测深系统Seabeam 1180可应用的后处理软件较多,功能更丰富;通过实测数据验证,两套多波束测深系统在数据测量精度上具有较好的一致性,不符值数列的标准偏差为3%—4%。对比为多波束测深系统的引进和选型提供了参考依据。     

基于等效声速剖面法的多波束测深系统声线折射改正技术

多波束测深技术是近几年比较流行的海洋勘测手段之一,其具有全覆盖、无遗漏、高精度和高效率等特点。多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点的最终位置的归算带来较大的误差。针对多波束数据后处理方法,介绍了利用等效声速剖面法对多波束测深系统的声线折射进行改正的一种新方法,并通过试验对比,证明了该方法可以提高多波束测深系统的整体测量精度。     

Multibeam Echo Sounders-IMU Automatic Boresight Calibration on Natural Surfaces

ABSTRACT

This paper details a new boresight calibration method for multibeam echo sounder systems This method is based on an automatic data selection algorithm, followed by a boresight least squares adjustment This method, called MIBAC (MultiBeam-IMU Boresight Automatic Calibration), takes in input overlapping survey strips following a simple line pattern over a regular slope. We first construct a boresight error observability criterion, used to select automatically the most sensitive soundings to boresight errors. From these soundings, we perform a 3D adjustment of the boresight angle, thus taking into account the coupling between angles. From a statistical analysis of the adjustment results, we derive the boresight angle precision. Numerical results obtained with four different multibeam echo sounder systems are presented and compared to those of a patch test calibration method. Finally, we demonstrate the performances of MIBAC through a standard deviation along the surface normal approach computed by principal component analysis.     

多波束回声数据的统计与底质分类应用

利用声反向散射数据作海底沉积物分类,是海洋地质学家感兴趣的话题,也是目前多波束声纳应用的一个研究热点。结合胶州湾实际调查数据,探讨了贝叶斯分类方法在该领域的应用。研究结果表明,该方法可以对不同的底质类型进行分类,可以识别未知的底质类型以及对混合在一起的两种不同类型的目标进行分类。     

高分辨率测深侧扫声纳

文中介绍了由中国科学院声学研究所和美国亚迪技术开发（上海）有限公司联合设计和制造的高分辨率测深侧扫声纳,它能够同时获得高分辨率的海底地形和地貌。该声纳由电子分机和分别安装在载体左右两侧的两条声纳阵组成,最大工作水深6000m。声纳阵由一条发射线阵和10条间距为λ／2的接收线阵组成,λ为声波波长,其中8条线阵接收声信号,两边的两条为哑元。声纳的多子阵海底自动检测-子空间拟合信号处理方法能克服水声信道多途和复杂海底的影响,正确检测到海底的直达回波。2003年11月和2004年7月,声纳在中国浙江千岛湖进行两次长时间的湖试,获得了高分辨率湖底等深线图和地貌图,正确检测出湖底边长为0．5m立方体目标的高度。     

基于Kongsberg EM多波束的Snippet数据处理方法

多波束声呐记录的海底后向散射片段(Snippet)数据处理成角度响应曲线和地理编码(Mosaic)图像可以 帮助识别海底底质类型和反映地貌形态,这一过程包括辐射校正、角度响应改正(AVG)和几何地理编码,但不同的多波束系统硬件在辐射校正和角度响应改正方法上存在差异且传统处理方法忽略了声呐系统本身的指向性模型随时间变化的事实。以声呐方程为基础,针对Kongsberg EM 多波束系统提出了一套完整的Snippet数据处理流程,并分析了各步骤中存在的可变性,给出了每一步的处理建议,最后将此方法应用于EM2040浅水多波束实测数据,并验证了该方法的有效性和实用性。     

多波束测深系统在航道测量中的关键问题探讨

介绍了多波束测深系统与GPS RTK技术集成的工作原理及优势,并以秦皇岛港航道疏浚前后多波束扫海测量为例,论述该作业模式中的几个关键问题,即在声速改正和参数校准的前提下,RTK三维水深测量省去传统水深测量中繁琐的水位测量,能够自动消除波浪起伏和动态吃水变化的误差影响。航道疏浚结果表明,在近海海域该方法可以取代有验潮的常规水深测量,既能指导疏浚施工,又能方便检查疏浚结果,为今后的相关工作提供参考。     

Simrad EM多波束声纳系统回波强度数据的分析与应用

首先分析了Simrad EM多渡束声纳系统回渡强度数据获取时系统进行的增益处理,分别探讨了深度数据包和海底图像数据包中回波强度数据的表征内容及意义,研究了不同数据包中回波强度数据的记录方式、特点及应用范围,为多波束水下目标识别和海底底质分类研究提供准确、表述清晰的基础数据.     

用多波束系统对奥运帆船赛区进行水深地形测量的建议

2008年奥运帆船比赛将在青岛举行。预选赛场如何符合帆船比赛的要求?海底是否有影响运动员安全的障碍物7为此，建议对预选赛场海区进行多波束全覆盖水深地形测量。同时介绍了多波束测深系统的先进性以及在许多海洋工程中的应用。     

高分辨率多波束声纳系统海底目标物检测技术

结合近几年出现的高分辨率多波束测深系统的性能特点,通过检测实例,介绍其在海底管道(尤其是裸露管道)检测中的相关技术及及检测成果。结果证实,高分辨率多波束测深系统可以准确检测海底小尺寸目标物,为其新特性的推广应用提供技术参考。     

多波束回声测深系统测量数据的分离提取方法

通过对Em系列多波束测深系统原始数据结构分析,提出了从原始测量数据中提取各种测量数据的技术方法,并编程实现了该方法。该技术方法对多波束测量数据的分析处理有重要的意义。