淺析多波束測(cè)深技術(shù)在水下地形測(cè)量中的應(yīng)用

王 炎 宋 熇

（中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，200120）

1 關(guān)于多波束檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1 水下地形測(cè)量運(yùn)用多波束測(cè)深技術(shù)的背景與意義

隨著國(guó)內(nèi)海洋工程的不斷發(fā)展，人們對(duì)海洋海底地形資料的需求度也在日益增加，多波束測(cè)深技術(shù)是近幾年從國(guó)外引進(jìn)的新型技術(shù)，相比傳統(tǒng)的測(cè)深技術(shù)而言，多波束測(cè)深技術(shù)的檢測(cè)范圍更廣，耗時(shí)也更短，能夠更大效率的在短時(shí)間內(nèi)收集到水下地形的情況，高效率、高精度與高分辨度，這讓多波束測(cè)深技術(shù)的發(fā)展道路越走越遠(yuǎn)，但同時(shí)存在的問(wèn)題也需要引起人們的關(guān)注，如何解決這些問(wèn)題，最大化的應(yīng)用多波束測(cè)深技術(shù)，是當(dāng)前需要探究的問(wèn)題。

1.1 水下地形測(cè)量運(yùn)用多波束測(cè)深技術(shù)的原則

一是準(zhǔn)備測(cè)深前期要做好準(zhǔn)備工作。在準(zhǔn)備階段要收集檢測(cè)水域的水文等一系列資料，根據(jù)檢測(cè)水域的實(shí)際情況制定測(cè)量計(jì)劃以及多波束測(cè)深方案，要對(duì)待檢測(cè)水域有一定了解，勘察工作才更容易開(kāi)展。

二是數(shù)據(jù)采集過(guò)程要重視。操作人員必須嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑斩嗖ㄊ鴻z測(cè)系統(tǒng)的說(shuō)明書(shū)嚴(yán)格的執(zhí)行操作步驟，確保每一步操作的正確性，還要仔細(xì)檢查設(shè)備是否正常，參數(shù)設(shè)置是否準(zhǔn)確無(wú)誤等問(wèn)題，如出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要操作人員及時(shí)更改過(guò)來(lái)以免耽誤測(cè)深工作。

1.3 多波束測(cè)深技術(shù)的變化與創(chuàng)新

一是工作的效率更高。與傳統(tǒng)的測(cè)深技術(shù)相比，多波束測(cè)深系統(tǒng)的測(cè)量范圍更加的廣泛，測(cè)量的速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測(cè)量方法，在精確度與效率上都是傳統(tǒng)測(cè)深技術(shù)無(wú)法比擬的。

二是成像的效果更好，多波束測(cè)深技術(shù)是將點(diǎn)、線發(fā)展成面，最終呈現(xiàn)3D的立體圖像，非常適合進(jìn)行大面積的水下地形檢測(cè)，而且成像效果更直觀，更利于觀察水下地形的狀態(tài)。

2 當(dāng)前在水下地形測(cè)量中運(yùn)用多波束測(cè)深技術(shù)的主要問(wèn)題

2.1 多波束測(cè)深技術(shù)數(shù)據(jù)處理方面還不夠

相對(duì)于其他研制數(shù)據(jù)處理方面的高速發(fā)展，多波束測(cè)深技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面的進(jìn)度緩慢，可以說(shuō)是止步不前了。這是因?yàn)槎嗖ㄊ鴾y(cè)深技術(shù)在水下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候是處于一個(gè)復(fù)雜的水下環(huán)境，是一種動(dòng)態(tài)作業(yè)，有很多不確定以及未知的因素在給多波束測(cè)深技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方面帶來(lái)很大的阻礙。

2.2 水下的信號(hào)與水上的信號(hào)不能同步

多波束測(cè)深技術(shù)是運(yùn)用在水下，而水下會(huì)影響信號(hào)，信號(hào)不好會(huì)導(dǎo)致圖像不能成，或者是圖像模糊不清，不能達(dá)到預(yù)期的圖像效果，有的時(shí)候定位效果還會(huì)不好，定位坐標(biāo)不能與實(shí)際情況保持一致，實(shí)時(shí)采集的水深值不能很好的記錄下來(lái)。

2.3 水下自身帶有的因素影響多波束測(cè)深精度

影響多波束測(cè)深精度最主要的問(wèn)題就是水中的聲速，水中各個(gè)區(qū)域水的鹽度不同會(huì)影響聲速，溫度變化會(huì)導(dǎo)致聲速的變化，還要就是壓力的變化也會(huì)導(dǎo)致聲速發(fā)生改變，聲速不同產(chǎn)生的背景噪聲也就不一樣，這種背景噪聲會(huì)影響測(cè)量的記錄，最終影響到測(cè)量精度達(dá)不到要求。

3 針對(duì)當(dāng)前問(wèn)題提出的改革措施

3.1 改變水流氣泡的影響

確定什么噪聲是可控，什么噪聲是不可控的：在檢測(cè)過(guò)程中由聲納、螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)等引發(fā)的自身噪聲是可以控制的，自然狀態(tài)下引起的黃金噪聲是不可控制的，可以采取相應(yīng)的措施例如在換能器上面安裝上導(dǎo)流罩，將船體的形狀設(shè)計(jì)承流體型，還可以改變聲納頭到船殼的高度，將水流氣泡的影響降到最低。

3.2 水下信號(hào)問(wèn)題需要重視，加強(qiáng)信號(hào)的連接

信號(hào)不強(qiáng)導(dǎo)致成像困難的問(wèn)題可以選擇加強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，定位系統(tǒng)需要不斷的改革與創(chuàng)新，到不同的領(lǐng)域都應(yīng)該適用于該鄰域，不會(huì)在領(lǐng)域有小狀況的情況下就出現(xiàn)信號(hào)不強(qiáng)的狀況，需要企業(yè)投入大量的資金進(jìn)行科研，還需要專業(yè)的科研人員進(jìn)行研究，根據(jù)影響信號(hào)強(qiáng)弱的因素作為出發(fā)點(diǎn)，不斷實(shí)踐與總結(jié)，解決因?yàn)樗|(zhì)不同、含鹽量不同導(dǎo)致的信號(hào)差等問(wèn)題。

3.3 操作人員素質(zhì)與素養(yǎng)的提高

在實(shí)際操作過(guò)程當(dāng)中，操作人員也是決定多波束測(cè)深工作成果優(yōu)質(zhì)與否的重要因素，可以說(shuō)操作人員是起到?jīng)Q定性的作用，因此操作人員是素質(zhì)過(guò)硬以及操作水準(zhǔn)過(guò)關(guān)都是需要重點(diǎn)關(guān)心的對(duì)象，在實(shí)際測(cè)量當(dāng)中，要求操作人員認(rèn)真考慮到每項(xiàng)參數(shù)的改正，需準(zhǔn)確并且及時(shí)觀察測(cè)深覆蓋圖像是否出現(xiàn)問(wèn)題。精準(zhǔn)判斷處在問(wèn)題的可能因素，逐一判斷找出關(guān)鍵因素并及時(shí)改正。

4 小結(jié)與展望

多波束測(cè)深技術(shù)是目前水下地形檢測(cè)的主要手段，利用多波束測(cè)深技術(shù)可以得到較為精確的測(cè)深數(shù)據(jù)，檢測(cè)范圍覆蓋率也很強(qiáng)，成像也更加的清晰直觀，對(duì)比其他的探測(cè)技術(shù)，可以更為精準(zhǔn)的反映出水下地形的地貌特征，這對(duì)水下地形檢測(cè)有著非常重要的意義，多波束測(cè)深過(guò)程中存在的各種參數(shù)誤差需要進(jìn)行改正，這對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究來(lái)說(shuō)都是一種新的挑戰(zhàn)。