单波束多波束测深基础知识.pdf

单波束测深技术和多波束测深技术是海洋测量中两种常见的水下地形探测方法，它们各自有独特的原理和应用特点。 我们来探讨单波束测深技术。单波束测深技术的基本原理是通过换能器垂直向下发射短脉冲声波，声波在遇到海底后反射回来，换能器接收反射回波。水深的计算依据声波在水下往返的总时间以及水介质的平均声速。实际的水深计算中还需考虑换能器的吃水深度和潮位变化。单波束测深的特点在于其测深波束垂直向下，几乎没有折射现象，且因为声波回波几乎全部由海底反射，故用振幅检测法即可有效检测反射信号。在数据处理上，单波束测深采取单点连续测量的方法，数据沿航迹分布密集，但测线之间数据空白。为了弥补这一缺陷，通常采用数据网格化内插的方法来预测测线间的水深变化，但这种方法有其局限性，例如无法探测到小于测线间距的微地形，且内插过程可能会产生假地形或对实际探测到的小尺度微地形造成失真。 接下来是多波束测深技术。与单波束测深相比，多波束测深可以同时对海底进行多点测量。多波束测深系统由发射换能器和接收基阵组成，发射换能器发出声脉冲，而接收基阵则由多个独立的声学基元构成，能够同时接收反射信号。波束形成技术是多波束测深系统的关键，通过控制发射基阵和接收基阵的指向性，可以得到一系列沿垂直航向分布的窄波束，从而获得更宽广的海底覆盖范围。多波束测深的性能指标包括声波频率、波束开角、工作Ping率、波束角和脉冲长度等。其中，波束开角决定了系统的覆盖宽度，而工作Ping率限制了船速。 多波束测深系统的组成除了核心的发射和接收换能器外，还包括用于数据处理的辅助设备。这些辅助设备对数据质量的影响不容小觑，因为它们参与从原始声波信号中提取精确的测深信息。正确的数据处理可以提高测量精度，而错误的处理则可能降低数据的可靠性。 我们可以总结出单波束和多波束测深技术各自的应用场景。由于单波束测深技术只提供单点数据，所以更适合用于水下地形的细节描绘，如对特定区域进行深入探测。相反，多波束测深技术因其能够覆盖更宽广的海底范围，常用于大范围的海床测绘任务，比如海洋资源勘探、航道测量和海底地形图的制作等。在实际应用中，两者有时也会结合使用，以发挥各自的优势，提供更全面和精确的水下地形数据。