imagenex浅水型便携式多波束测深系统应用探究

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1、Imagenex浅水型便携式多波束测深系统应用探究　　摘要：使用多波束测量具有全覆盖、数据密度大、精度高、测量效率高的优势，因而在我国海洋测绘及水下地形测量领域多波束测深系统正得到越来越广泛的应用。本文主要介绍了Imagenex浅水型便携式多波束测深系统的特点、系统组成部件及主要系统参数，并通过实例对其应用情况进行了研究。关键词：多波束；水深测量；海洋测绘；Imagenex浅水型便携式多波束中图分类号：P716+.11文献标识码：A文章编号：引言多波束测深系统出现于20世纪606年代，伴随着电子技术的发展而成熟。使用多波束测量具有全覆盖、数据密度大、精度高、测量

2、效率高的优势，因而在我国海洋测绘及水下地形测量领域多波束测深系统正得到越来越广泛的应用。多波束测深系统构成复杂，影响测量质量的因素较多，技术含量较高，价格昂贵，以目前应用较广的、测深范围在200米左右的多波束测深系统为例，大多在200万～300万元之间，这比起单波束测深仪与陆地测量仪器，价格高出很多，影响了多波束测深系统在测绘行业的普及程度，很大一部分测绘资质单位没有该系统。2000年后，国内外多波束厂家针对市场需求，开发出了测深范围在200米以内，价格低于100万元的浅水型便携式多波束测深系统，本文介绍了一套此类系统，并对其应用情况进行了研究。1.多波束测深系

3、统的原理与特点1.1多波束测深原理其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收，通过各种传感器（卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等）对各个波束测点的空间位置归算，从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据。多波束测深系统实质上是条带覆盖测深系统，它有N条同步波束，构成一个扇面，同时获得数十个相邻窄波束的回声测深系统。测深时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等）和

4、回声处理设备（计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成。6测深系统的换能器基阵，由发射声信号的发射器和接收海底反射回声信号的水听器组成。发射器发出一个扇形波束，其面垂直于航迹，一般开角为60°～120°，航迹方向的开角约为3°～5°。水听器接收海底回波信号，经延时和相加，形成几十个相邻的波束。航迹方向的波束开角一般为10°～30°，垂直于航迹的开角为3°～5°。组合发射和接收波束可得到几十个窄的测深波束。换能器基阵可以直接装在船底或在双体船上拖曳。为了保证测量精度，必须消除船在航行时纵横摇摆的影响，一

5、般采用伺服机构校正或由计算机处理。多波束测深系统同单个宽波束的回声测深仪相比，具有横向覆盖范围大（为深度的几倍），波束窄（约为3°～5°），效率高等优点。1.2Imagenex便携式浅水多波束测深系统的特点Imagenex便携式浅水多波束测深系统除了具备普通多波束的特点外，最大的特点，一是“便携”，二是“价廉”。一般来说，多波束测深系统的测深精度与覆盖面与波束紧密相关，为保证一定数量的波束数，较大的测深扇面开角，及较强的声脉冲能量，多波束测深换能器体积较大，造成重量在10～30千克不等，比单波束换能器重了很多倍。换能器较大的重量给测深外业造成了诸多不便——测量船

6、舶不能太小，安装校准必须考虑船舶倾斜，为了使得换能器重量减小，使得多波束系统外业更加便捷，各厂商纷纷投入研究，在保证测深精度的情况下，推动多波束小型化，加拿大Imagenex便携式浅水多波束测深系统就是其中较为出色的代表。6Imagenex便携式浅水多波束测深系统换能器在空气中的重量仅2.25kg，体积只有16cm×11cm×9cm，真正做到了便携。引言中提到，Imagenex便携式浅水多波束测深系统价格在100万元以内，相对于其它动辄数百万元的多波束系统而言，无疑是“价廉”了。1.3Imagenex便携式浅水多波束测深系统的组成一套完整的Imagenex便携式

7、浅水多波束测深系统配置如表2-1所示。表1-1：Imagenex便携式浅水多波束测深系统配置表表中，笔记本电脑的作用是安装数据采集处理软件，并提供测量导航界面给测量船指引。1.4Imagenex便携式浅水多波束测深系统主要参数表1-2：Imagenex便携式浅水多波束测深系统主要参数表中，测深最大操作深度虽然在300米，但厂家与销售商均建议实际操作时，在100米以内较为理想。2.应用案例2.1测前准备多波束测深前，最主要的准备工作是系统安装与校准。安装时应保证换能器稳固，校准内容与方法如表2-1所示。6表2-1：多波束校准内容与方法2.2与单波束比对情况在本案例

8、中，测区位于广州市南沙区