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1 C$ H4 L1 c& U 大家好,我是南南 1 f- x, _; D" i" z- t) Z
今天来给大家科普一下可能是海洋测绘用的最多的仪器,单波束测深仪
( {( L& _0 Y6 W) J 测深原理! ]; c* O4 B2 m4 L0 K
和其他水下测量设备一样,单波束测深仪的原理也是通过声呐进行测深 但是声波是扇形的,能量过于分散,我们测深需要的是水下一个点的数据,所以需要把声波的能量集中发射,最好是一条直线,就是下面这个样子
: ?/ }1 A+ i( i; O 所以就用到了波束干涉原理,通过调整不同阵列单元信号之间的参数,使得某些角度的信号增强,而另一些角度的信号相互抵消,这样就形成了我们需要的波束 " @; r2 d& v! i
当然这些具体的是稍微有点复杂的,详细了解的同学可以看看阵列信号处理相关的资料来学习一下 * a+ e& x2 J2 b' ~3 X# {# k& ~
当然这个波束他不能无限缩小到一个直线,始终是一个扇形且具有一定开角的波束,这个角就是波束角,理论上他的角度越小,测深仪精度越高。 因为波束打到水底是一个圆斑(有些人也把他叫做脚印),通过这个圆斑内有限面积的回波来计算这个圆斑的水深。 一般国产主流价位(三四万)的单波束开角多为5°-7°,在20m的水深范围下,波束角为7°,圆斑的直径将达到2.5m;波束角为5°,圆斑的直径将达到1.7m 0 F) n: R+ f* |3 t/ S
通过上述原理我们就可以得到一个水深点(大致)的深度,如果再在这个测深仪上门接一个RTK来获取GNSS数据,那么就可以得到水下的三维坐标。 3 L0 M, [, a a
测深优势
. }6 F7 d: B( U6 \$ t: i/ f 测深仪相对传统的船上拿RTK戳水下的在精度上有绝对优势吗? ' C3 c! E* ^7 ]- d6 v1 v
我觉得并不见得,由于声速在水中受到温度盐度和压力的影响,不同水深的声速也不一致,当然考虑到声音在水中一般1500米每秒的速度。在内陆50m以内的水深中基本可以忽略不计就是了。
" a$ ]0 I0 g) {$ D% b0 z0 d5 K 在入海口和死水深的水域(矿坑)误差就会有点点大,需要用声速剖面仪器(贵的一批)来修正数据,当然这种地方正常人也只能用测深仪来测。
+ I) x& t* l |8 z4 n 当然测深仪最颠覆的一点是效率,在水下开机就开工作采集数据,在船上或平台上沿着一条直线移动时,它会连续地发射和接收声波,从而得到一系列的水深数据点。这些数据点组成了一条测线
$ y1 m2 V% b. ?8 A 理论上,只要我船开的够快,我测的就有多快,直接效率起飞(只要回波质量可以就随便开)
. ~/ K: I2 t1 c 主流厂家
F7 g* o$ j( {; p0 U 国内做测深仪这种海洋装备的厂家挺多的,除了传统测绘仪器御三家南方测绘,华测导航,中海达以外。
_1 ~( D) j6 H% @+ |& e. O 还有专耕海洋测绘的海卓同创,无锡海鹰、星天海洋等,不过除了海鹰以外其他两家好像都不看得上单波束这点市场,专注做高端的多波束。 ' H$ I4 J0 H; b+ A
性能嘛国产单波束只能说满足绝大部分要求,测量范围多在五百米以内,很少有超过千米的;而且测浅水(1m以下)感觉一般般。
# D) ?2 n6 U" j: f, q 玩的花还得看我们海洋产品的老大Kongsberg,不仅测深范围达到3000m(不知道是不是吹nb) / M; S4 e8 U- b& ?- w& }
最让我佩服的是脑洞真他喵的大 " D8 Y: R! I. q9 Q
焊个架子搭载八个单波束测深仪,什么多波束测深仪青春版 7 L3 h- U0 L) J
测深数据# l2 P3 j' V& O$ H4 d
现在各家测深仪后处理基本都是一套流程,由于测深数据是一条条测线,各家通过自己算法过滤掉大部分假水深。
$ f. S& ^) l1 E( C: f' A S 然后手动将部分算法未过滤掉的假水深修正到正确的水深线上,然后通过间距采点来导出水底高程点数据
# o1 M+ \. J) r( ~ 最后导出数据,没什么可说的,说不定二十年后也这样,或许集成个AI让他一键处理?
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