多波束测深系统在海洋调查技术中的应用

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：实验证明，NBES的测量精度远高于单波束。1976年，数字化计算机处理及控制硬件应用于多波束系统，从而产生了第一台多波束扫描测深系统，简称SeaBeam。通过波束间的内插处理，还可以形成15个波束，声线弯曲改正后便可获得实测深度。表3-1多波束系统及其主要技术指标续表图3-6、图3-7为两种多波束测深系统实物图。

3.4　多波束测深系统

多波束系统的研制起源于20世纪60年代美国海军研究署资助的军事研究项目。1962年，美国国家海洋调查局(NOAA)在Surveyor号上进行了新问世的窄波束回声测深仪(NBES)海上实验。第一套原始的多波束系统采用两个换能器阵列，长发射阵沿船的龙骨安装，波束发射角为2.66°×54°;发射阵列与船的龙骨垂直，产生16个20°×2.66°波束，接收信号来自于发射和接收波束的交织部分，形成16个2.66°×2.66°窄波束。早期系统采用垂直参考单元来稳定发射波束，并通过相邻两个波束的内差、形成横摇和纵摇稳定的窄波束，数字化后以海底剖面的形式显示在图形记录纸上。实验证明，NBES的测量精度远高于单波束。随着军事需求和计算机技术的不断发展，美国通用仪器公司认识到NBES系统可以进行宽幅度的水下地形测量。1976年，数字化计算机处理及控制硬件应用于多波束系统，从而产生了第一台多波束扫描测深系统，简称SeaBeam。该系统有16个波束，波束宽度2.66°×2.66°，扇面开角为42.67°。系统还增加了一个微型计算机处理系统，同时处理16个纵横稳定的波束，并在软件中进行横摇改正。通过波束间的内插处理，还可以形成15个波束，声线弯曲改正后便可获得实测深度。SeaBeam的横向测量幅度约为水深的0.8倍，当水深为200m左右时，海底实际扫幅宽度约为150 m;水深为5000 m左右时，扫幅宽度约为4000 m。SeaBeam的工作频率为12 kHz，最大测深量程为11000 m。

20世纪80～90年代，先后出现了浅水、中水、深水多波束系统，主要参数和性能指标见表3-1。

进入80年代，美国海洋研究集团(NECOR)完善了SeaBeam在船上的数据采集、综合、处理和显示功能。尽管SeaBeam拥有强大的声呐系统，但缺少导航功能。为了实现海陆数据编绘和整理，先后将先进的计算机应用于多波束的数据提取、整理，使其能够为多任务、多用户提供足够的储存能力，数据处理速度也基本上满足了当时的野外测量需要。

表3-1　多波束系统及其主要技术指标