多波束系統(tǒng)介紹

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多波束測(cè)深系統(tǒng)，又稱為多波束測(cè)深儀、條帶測(cè)深儀或多波束測(cè)深聲吶等，起初的設(shè)計(jì)構(gòu)想就是為了提高海底地形測(cè)量效率。與傳統(tǒng)的單波束測(cè)深系統(tǒng)每次測(cè)量只能獲得測(cè)量船垂直下方一個(gè)海底測(cè)量深度值相比，多波束探測(cè)能獲得一個(gè)條帶覆蓋區(qū)域內(nèi)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的海底深度值，實(shí)現(xiàn)了從“點(diǎn)—線”測(cè)量到“線—面”測(cè)量的跨越，其技術(shù)進(jìn)步的意義十分突出。

多波束系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

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由于多波束的測(cè)量成果需要在地理框架下表達(dá)，因此波束在海底投射點(diǎn)的位置計(jì)算便成為多波束數(shù)據(jù)處理的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。波束在海底投射點(diǎn)位置計(jì)算需要船位、潮位、船姿、聲速剖面、波束到達(dá)角和往返時(shí)間等參數(shù)。

計(jì)算過(guò)程包括：

①姿態(tài)改正。橫搖直接影響波束到達(dá)角，對(duì)于補(bǔ)償性多波束系統(tǒng)，船體的橫搖在波束接收時(shí)已經(jīng)得到改正；對(duì)于無(wú)補(bǔ)償性系統(tǒng)，通過(guò)擴(kuò)大扇面角來(lái)實(shí)現(xiàn)回波的接收?？v搖大小到一定的程度時(shí)，海底投射點(diǎn)深度和平面位置的計(jì)算也必須考慮其影響。

②根據(jù)波束到達(dá)角、往返時(shí)間和聲速剖面，計(jì)算波束投射點(diǎn)在船體坐標(biāo)系下的平面位置和水深。

③根據(jù)航向、船位和姿態(tài)參數(shù)確定船體坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將船體坐標(biāo)系下的波束投射點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地理坐標(biāo)。

④根據(jù)船體坐標(biāo)系原點(diǎn)與深度基準(zhǔn)面之間的關(guān)系，將船體坐標(biāo)系下的水深轉(zhuǎn)化為海圖深度。

多波束系統(tǒng)的探測(cè)目標(biāo)機(jī)制

多波束是一種測(cè)深工具而并非成像系統(tǒng)，無(wú)法直接在記錄紙上進(jìn)行打印，必須先構(gòu)建數(shù)字地形模型(DTM)，再根據(jù)DTM構(gòu)建地貌影像圖，從而能夠反映細(xì)微的地形起伏所導(dǎo)致的坡度和坡向變化；此外，多波束的中央波束探測(cè)效好，邊緣波束效果差；多波束采用三維可視化的方法進(jìn)行目標(biāo)判斷，在3D GIS系統(tǒng)中可以直接提取目標(biāo)物的平面位置和高度，還能夠從不同的角度進(jìn)行觀察，便于掌握目標(biāo)物的形狀特征。但是，除非我們?cè)谶M(jìn)行測(cè)深的同時(shí)采集反向散射強(qiáng)度信息，否則我們無(wú)法得到與目標(biāo)物的底質(zhì)類型相關(guān)的信息，因此，多波束比較適合于沉船或者管線等容易根據(jù)形狀進(jìn)行判斷的目標(biāo)。

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