第六章-海洋測繪(2)(已修改)
2025-08-17 10:46 本頁面
【正文】 第六章 海洋測繪 海洋科學(xué)學(xué)院海洋信息工程系 沈蔚 博士 13371935143 空間測量與制圖 4209903 （ 4）測掃聲納 側(cè)掃聲納測量是現(xiàn)階段掃海測量、應(yīng)急測量、掃測障礙物的重要手段。它具有分辨率高反映海底地形徹底等單波束、多波束設(shè)備所不具備的優(yōu)點，是目前尋找水下障礙物最有效的方法之一。 測掃聲納原理 ? 側(cè)掃聲吶又稱“旁視聲吶”和“海底地貌儀”，20世紀(jì) 50年代問世以來，經(jīng)歷了幾十年的研究和開發(fā)，已從單波束的模擬信號探測，發(fā)展成為高效率的數(shù)字信號探測。 ? 側(cè)掃聲吶發(fā)射脈沖產(chǎn)生的回波按返回的時間先后順序逐點紀(jì)錄，一個發(fā)射脈沖獲得海底一行圖像像點，當(dāng)測量船勻速向前運動，換能器按與其相匹配的重復(fù)頻率不間斷地發(fā)射超聲波脈沖，則可獲得一行行相互銜接的海底地貌條帶狀聲吶圖像（圖 1）。通過對聲吶圖像的判讀和測量，可以確定海底目標(biāo)的概略位置和高度。 測掃聲納原理 ? 聲吶圖像的物理特性主要取決于回波的強弱，回波信號愈強，影像色調(diào)愈淺，回波信號愈弱，影像色調(diào)愈深。當(dāng)聲波脈沖碰上突起側(cè)掃聲吶陰影的生成目標(biāo)時，因聲波無法到達(dá)目標(biāo)的后方而出現(xiàn)陰影 (圖 2)。在圖 1所示的換能器正下面附近，因聲波脈沖從正上方附近射來，反射回波信號強，難以生產(chǎn)陰影而形成被稱“ water column”的空白。 測掃聲納原理 ? 回波信號的強弱除與聲吶本身的功率、波長、側(cè)視角等參數(shù)有關(guān)外，還與海底目標(biāo)性質(zhì)、底質(zhì)類型和海底地貌起伏有關(guān)，如平滑的泥底對聲波接近鏡面反射，回波信號很弱，影像色調(diào)偏強色；粗糙的沙質(zhì)、礫石或巖石海底，回波信號強，影像色調(diào)偏深色。 ? 側(cè)掃聲吶的幾何特征不同于垂直投影和中心投影，其影像為海底地貌的斜距投影，幾何變形除受換能器姿態(tài)不穩(wěn)定和船速、脈沖重復(fù)頻率與影像記錄速度相互不匹配所引起的拉伸或壓縮變形外，還存在透視收縮、起伏目標(biāo)頂點位移或疊掩，因此，側(cè)掃聲吶難以測定海底目標(biāo)物的精確位置和高度，但聲吶圖像上突出目標(biāo)的陰影影像和沙波起伏，給人眼視覺有明顯的立體感。 波束的指向性 ? 側(cè)掃聲吶通過控制線性振動陣列各單元的相位，合成其輸出產(chǎn)生扇形波束。扇形波束的指向性示意于圖 3。它有一個主波瓣和多個副波瓣，主波瓣用于測量。側(cè)掃聲吶水平波束很窄，一般為 ；垂直波束較寬，一般為 2555度。 圖 3 側(cè)掃聲吶的指向性的概念圖 測掃聲納的分辨力 ? 側(cè)掃聲吶的距離分辨力一般指與前進(jìn)方向相垂直的、橫向可能區(qū)分的兩物
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