Minos X聲速剖面儀在賽里木湖容積測量中的應(yīng)用研究

常正科

【摘 要】Minos X聲速剖面儀可以測出不同水體處的離散聲速，然而水深測量中需要的是平均聲速。如何利用測出的離散聲速，對測深數(shù)據(jù)進行改正，得到正確的水深數(shù)據(jù)。通過聲速剖面儀測出不同水深點的離散聲速，然后通過分段法，求出不同水深的平均聲速。在測深儀中輸入標(biāo)準(zhǔn)聲速，由測出的水深，反推出聲波在水中傳播的時間。最后得出正確的水深。

【關(guān)鍵詞】聲速剖面儀；水深測量；平均聲速

0 引言

湖波容積測量的主流方法依然是采用水面船只測量水深，測船沿布設(shè)的斷面采集水深數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列改正計算得到正確的水深數(shù)據(jù)，最后得出湖波容積。其中聲速改正就是水深測量中必備的一項改正。

聲速在不同的水體中傳播的速度是不一致的，現(xiàn)在一般用專用的聲速儀測量聲速，然后對水深數(shù)據(jù)進行改正。本文結(jié)合賽里木湖容積測量對Minos X聲速儀的應(yīng)用提出了新方法。該方法使用方便簡單、精度高。

1 Minos X聲速剖面儀簡介

Minos X聲速剖面儀是一臺聲程法測量儀。Minos X聲速剖面儀上裝有固定距離的發(fā)射聲源和反射器，在水中發(fā)射聲源發(fā)射的聲波經(jīng)反射器反射后被接收，根據(jù)其往返程時間，聲速剖面儀可直接測量計算出水中的聲速。工作時，將聲速剖面儀從水面投放到水底，即可得到該處的聲速剖面。

2 離散聲速轉(zhuǎn)換為平均聲速的計算方法

水下聲速在經(jīng)過不同的水深層時，聲速有較大的差值。測深儀在計算水深時都是根據(jù)聲速與聲波在水中的傳播時間相乘除以2得到的。因此求出準(zhǔn)確的聲速對水深測量是很重要的。

Minos X聲速剖面儀能測出不同深度點位的離散聲速，而測深儀需要的是水面至水底這一段的平均聲速。

把水深分成多個連續(xù)相等的部分，設(shè)每段長為L，每段對應(yīng)的平均的聲速為Vi，Vi可以由聲速剖面儀測出此處的離散聲速代替。某處的水深為N×L，聲波在此處的傳播時間為t=，此處的平均聲速為V=（N×L）/t。

我們在施測時，首先給測深儀一個標(biāo)準(zhǔn)聲速，可以得到一個深度，用這個深度乘以2，除以標(biāo)準(zhǔn)聲速，得到此處聲波在水中傳播的時間T。有此處的平均聲速V和時間T可以得到此處正確水深。

3 Minos X聲速剖面儀在賽里木湖容積測量中的應(yīng)用

賽里木湖容積測量是第一次全國水利普查的后續(xù)工作之一。為準(zhǔn)確掌握湖區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、客觀評價湖泊演變成因，為湖區(qū)生態(tài)保護、開發(fā)利用、科學(xué)研究等工作提供科學(xué)依據(jù)。測深精度是影響湖泊容積精度的極其重要的因素之一，而測深普遍以回聲儀測深為基本方法，賽里木湖水底溫差很大，聲音在經(jīng)過不同的水深層時的速度有很大差值，而且賽里木湖平均水深46米，最大水深106米。因此進行水深測量時，必須進行聲速改正。

在容積測量中，共分兩個水下地形作業(yè)組，其中一組采用星站差分GPS配合HY-1600回聲測深儀組成的水下測量自動測繪系統(tǒng)進行，另一組采用星站差分GPS配合HD-370回聲測深儀組成的水下測量自動測繪系統(tǒng)進行作業(yè)。

把Minos X聲速剖面儀設(shè)置成按0.5米的深度間隔采樣離散聲速，然后計算出不同深度的平均聲速。

開始測量前把測深儀聲速統(tǒng)一設(shè)置為1500m/s，測出水深數(shù)據(jù)，最后統(tǒng)一在表格中進行聲速改正。

例如測深儀測出一點的水深是80米，聲波在水中傳播的時間是（80*2）/1500=0.106666666，此處的標(biāo)準(zhǔn)聲速為1433.218m/s，此處正確深度為（1433.218*0.10666666666）/2=76.438。

4 結(jié)語

4.1 從以上的分析中，可以得出聲速剖面儀測出的水深是某個深度的離散聲速，而不是此處整個水深的平均聲速，而測深儀需要的是平均聲速，因此在計算水深時一定要注意。

4.2 本文提出的把離散聲速轉(zhuǎn)換為平均聲速的計算方法，操作簡單，計算科學(xué)合理。

4.3 從賽里木湖的聲速曲線圖中可以看出，賽里木湖水下42米以下離散聲速幾乎不再發(fā)生變化，水面至測深點平均聲速還在發(fā)生變化。

【參考文獻】

[1]桑金.水深測量中的聲速改正問題研究[J].海洋測繪，2006（3）：17-20.

[2]關(guān)致和，趙先龍，于政. HY1200聲速剖面法計算測深聲速改正數(shù)方法[J].海洋測繪，2006（1）：66-68.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]