“水声呐”水下地形回声勘测技术

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1、“水声呐”水下地形回声勘测技术摘要：“水声呐”是一种性能独特的回声勘测仪，通过使用干涉测量法的数据来计算底部的坐标，勘测结果可即时显示出来。该技术可用于河道疏浚前后的勘测、绘制河道图等。关键词：水声呐水下地形勘测　工作原理及特点　　“水声呐”是一种性能独特的回声勘测仪，其工作区的扫描宽度达１４０ｍ。其传感器发送的信号在勘测小艇的行驶方向上非常窄，但在横向非常宽。传感装置有９个传感器，其中２个是发送器，７个是接受器。每一边有一个发送器和３个接受器，中间有一个接受器。每一边的３个接受器用来产生相位差图像。“水声呐”通过

2、使用干涉测量法的数据来计算底部的坐标。传感装置尺寸非常小，很小的船也可装于其上进行测量操作。　　“水声呐”是通过对河床（即使是浅水区）的地形勘测产生深度数据。在水深只有１ｍ时，其测量宽度仍可达到１０ｍ以上。它可以在计算机的监视器上显示未经处理的即时勘测结果，这种功能使其成为效率较高、较为精确的水下地形勘测仪器。当时勘测的结果可以即时显示出来，选择勘测路线时就可以保证在没有遗漏点的情况下避免不必要的重复勘测。当只需勘测一个特定深度线路时，例如，规划一条航道，用“水声呐”回声勘测仪操作起来非常简单，勘测结果即时显示在监

3、视器上，操作人员只需看着监视器上显示的老河床深度勘测所希望的线路即可。　　技术性能介绍　　１．勘测精度　　水底的轮廓是以至少±２０ｃｍ（在距传感器２５ｍ的范围内时的数学精度产生出来的。“水声呐”符合ＩＨＯＳ－４４标准的要求。要强调的是最终的测量精度取决于相关辅助仪器的精度。如果用户需要更高的精度，可以选择更高精度的倾角补偿器等辅助仪器。　　其精确的勘测精度经由与准距仪的对比性测量得以证实。先由准距仪对未充水的旱池进行测量，注满水后再用“水声呐”进行测量。两测量图一致性较好。　　２．经济性　　“水声呐”的经济效益非

4、常显著。它能够以非常快的勘测速度和宽度获取高分辨率的数据，这就意味着在对河床的勘测工作中节省了巨大的成本开支。　　除了其独特的效率外，“水声呐”的结构异常紧凑。基本设备由一个传感装置，一个方位传感器，一个装有“水声呐”软件的笔记本电脑组成。传感装置仅重３０ｋｇ，可以非常容易地将其携带到任何地区。　　３．效率与勘测速度　　“水声呐”的效率是基于保持足够的分辨率、单边勘测宽度约为７０ｍ而言的。距传感器的距离越远，取样数据点的数量就越多。这就使得对扫描的边缘区勘测精度得到了保障。而普通的多波束声呐的分辨率越往外越低。其取

5、样分辨率与多波束的比较，勘测效率与勘测速率比较。　　在合适的条件下，勘测小艇的航速可达１４ｋｍ／ｈ，这取决于所选择的宽度模式、分辨率的要求以及航速，该装置单航次的勘测宽度最大可达１４０ｍ。　　毗邻的勘测路线可以互锁也可以交叉。“水声呐”的后处理软件可以自动以任何次序从任何区域开始将各测量区数据合并起来。因此，勘测线路自由灵活，无需因测量线路的需要而进行不必要的调整。　　另一个会对勘测效率产生影响的特点是对测量数据的后处理。相位差数据按分辨率的要求首先以三种压缩模式之一进行压缩。压缩模式Ａ是在当测量速度成为严格控制的

6、因素时使用。最通常使用的是模式Ｂ，它可以保证大多数使用场合下足够的分辨率。模式Ｃ是在不需要高分辨率的河床数据时使用的，这也是后处理工作最快的一种模式。４．技术规格　　频率：１１７ｋＨｚ　　测量范围：可以选择３０ｍ、５０ｍ或７０ｍ。指的是到测量边缘的距离，与垂直深度不是一回事。　　脉冲频率　　２４Ｈｚ最大距离３０ｍ　　１５Ｈｚ最大距离５０ｍ　　１０Ｈｚ最大距离７０ｍ　　脉冲时长４３、８５或２１０μｓ　　测量速度：１～４ｍ／ｓ　　软件测量程序和分析程序　　传感器尺寸及重量　　高３０ｃｍ长５０ｃｍ

7、重２５ｋｇ　　辅助装置　　ＧＰＳ定位装置。“水声呐”要求与其相配的ＧＰＳ定位装置符合ＮＭＥＡ标准其他产生数字式数据的定位装置也可能与系统相连，但其性能可能不稳定。　　用途　　“水声呐”将测量的数据按希望的图表坐标系统贮存在计算机的硬盘内。输出文件包括普通的ＡＳＣＩＩ文件，每条线都是由具有不同的坐标点组成，并附有测量误差的估计值。　　位置数据是从附属的ＲＴＫ－ＧＰＳ接收器读入。压缩数据在后处理过程中并没有删除，它可以多次用于不同的目的。这些数据也可以按其他的压缩模式再进行压缩。　　“水声呐”产生的输出文件可以用作多

8、种多样的模拟程序，如：使水头损失最小化；航道图的绘制；制作航道的数字模型；环境规划，防洪、生态规划；疏浚前后的勘测，或其他任何需要快速获得河底高分辨率数据的水文地理勘测任务。　　１．疏浚前后的勘测　　“水声呐”是对疏浚工程进行规划及监测的较快的解决办法。如果水底是首次进行如此正规的测量，疏浚工程的效果将会是高效并更稳定的（维持较长的时间）。如果先对河道本身的