长江科学院引进的水下多波束测深系统成功应用于水电站面板探测工程

Sonic 2026多波束测深系统在小浪底水利枢纽的应用作者：范少英张冉石亚龙来源：《科技创新与应用》2020年第07期摘; 要：与传统测设技术相比，多波束测深系统具有高精度、高分辨率的优点。

将Sonic 2026多波束测深系统应用于小浪底水利枢纽近坝区的水下地形测量工作，结果发现，该系统覆盖面宽、分辨率高，且能完成对垂直壁面的扫测工作;以进水塔上孔洞的实际尺寸为基准，测量误差最大为0.33m。

关键词：Sonic 2026;多波束测深系统;小浪底水利枢纽中图分类号：P229 文献标志码：A; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2020）07-0177-03Abstract： The multiple-beam system has advantages in more accuracy and higher resolution compared with traditional sounding technology. Sonic 2026 multiple-beam system is applied to the underwater terrain surveys of near dam region in Xiaolangdi Hydro Project. The result shows that，the multiple-beam system has features of wide covers and high resolution， and it is capable of doing the measurement of vertical walls. The maximum measuring error is 0.33m， compared with actual sizes of holes on the intake tower wall.Keywords： Sonic 2026; multiple-beam system; Xiaolangdi Hydro Project1 概述多波束测深系统是一种高精度、高分辨率、高效率的一种水下地形测量新技术，将传统测深技术从原来的点、线扩展到面，具有覆盖范围大、精度高、速度快、记录数字化、成图自动化的优点[1-2]，在河道、水库和海洋等水下探测和地形测绘等工作中发挥着重要作用。

堤防工程新型护岸技术来源：考试大 2008/8/25 【考试大：中国教育考试第一门户】模拟考场视频课程字号:T T一、前言我国河流两岸有许多淤积形成的滩地，其抗冲性能差；大部分堤防是多年不断培修加高而成。

随着人类活动和自然界的破坏，这些滩地和堤防均存在多种隐患，每年都有崩岸险情发生。

仅1998年大洪水期间，长江中下游就发生崩岸险情达327处。

在枯水季节也常发生特大崩岸事例，如江西省彭泽县长江马湖段1996年1月3日与8日连续发生崩岸，毁坏防洪大堤1.2km、电排灌站一座、耕地272亩、民房92间、死亡24人，直接经济损失五千多万元。

同样，在水位上升期或水位下降期也常出现崩塌，如湖北省咸宁大堤北门口在1994年6月11日，近百公里堤段后退400m，最大崩塌速率为55m/h，1998年10月14日又再次发生3小时内崩塌100m的险情。

崩岸造成堤外无滩直接导致堤防溃决，严重威胁堤防安全。

如湖北省黄岗地区巴铺大堤的外滩自1959年到1989年一共后退1.3km.由于崩岸给江岸堤防工程、两岸工农业生产及人民生命财产带来严重的威胁。

因此开展对河道崩岸治理问题的研究，具有重要的现实与长远意义。

二、河流崩岸的形式与成因崩岸是河床演变过程中水流对河岸的冲刷、侵蚀作用产生累积后的突发事件。

崩岸从破坏形式上可分为滑落式和倾倒式。

滑落式崩岸的破坏过程是以剪切力破坏为主，分为主流顶冲产生的窝崩和高水位状态下水位快速下降过程中产生的溜崩。

倾倒式崩岸的破坏过程主要是拉裂破坏，可分为主流顺岸贴流造成的条崩和表面流入渗产生的洗崩。

窝崩强度最大，一些重要崩岸段大都属于窝崩，主要分布于弯道顶部和下部；条崩多位于深泓近岸，且平行于岸线，水流不直接顶冲的河段。

崩岸的原因是复杂的，有时是多种因素造成的后果。

地质条件差、土质疏松是崩岸的内在基本因素，而水流条件（主流顶冲、弯道环流、高低水位突变等）则是造成崩岸的重要外在原因。

另外，土壤中孔隙水压力增大，会使土壤抗剪强度降低甚至丧失，当承受瞬时冲击荷载时，土壤即发生液化，这是土力学因素；还有人为因素（河道非法采沙、堤边取土成塘、船行波浪等）加剧了崩岸的强度和频率，而近岸过度采沙则是导致崩岸的重要原因之一。

本科毕业设计论文题目多波束测深声纳系统的时延估计方法研究专业名称信息对抗技术学生姓名田腾指导教师卓颉毕业时间2011年06月一、题目多波束测深声纳系统的时延估计方法研究二、指导思想和目的要求多波束测深声纳系统中，观测区域某点的深度信息是由发射信号到达该点的往返时间决定的。

因此，回波信号时延估计的精确与否直接影响了深度的测量精度。

该题目要求学生在完成毕业设计时，了解多波束测深声纳系统的基阵信号处理及深度估计的处理流程；针对均匀线列阵，实现对观察区域反向散射回波信号的仿真；掌握远场窄带常规波束形成技术，并在此基础上，实现覆盖整个观测空间的多波束，进一步根据Dolph-Chebyshev加权方法对波束进行低旁瓣优化处理；运用MATLAB语言，基于能量中心收敛算法，对回波信号的时延进行精确估计。

通过毕业设计，使学生学会根据要求自主查阅相关文献资料，掌握MATLAB 语言的基本编程技能，掌握分析与解决问题的基本方法，获得科技论文的基本写作能力。

三、主要技术指标1.16元半波长的均匀线列阵；2.发射信号为单频脉冲。

四、进度和要求1－2周查阅资料、翻译外文文献；3－4周主动接收基阵回波信号处理模型的仿真与实现；5－6周常规波束形成及多波束形成技术的仿真；7－8周基于Dolph-Chebyshev加权的波束优化处理技术。

9－10周采用匹配滤波处理技术估计回波信号的时延信息；11－12周基于能量中心收敛算法对回波信号进行时延估计；13－14周撰写论文。

15－16周准备答辩五、主要参考书及参考资料1.田坦，水下定位与导航技术，国防工业出版社，2007.2.田坦，刘国枝，孙大军，声纳技术，哈尔滨工程大学出版社，2000.3.丁继胜,周兴华,刘忠臣,张卫红，多波束测深声纳系统的工作原理，海洋测绘,1999,(3)：15-22.4.胡鹏，丁烽，李然威，两种多波束系统测深算法的试验研究，声学与电子工程，2010，(1)：25-27.5.张志涌等，精通MATLAB，北京航空航天大学出版社，2003.学生___________ 指导教师___________ 系主任___________摘要多波束测深技术具有高精度、高密度、高效率、全覆盖等特点，它已成为海底地形探测方面的重点研究课题。

《多波束测深声呐技术原理与应用》读书笔记一、声呐技术基本原理声呐（Sound Navigation and Ranging，SONAR）技术，是一种利用声波进行探测、导航和测距的技术。

在多波束测深领域中，声呐技术发挥着至关重要的作用。

其基本原理主要包括声波的发射、传播、接收和处理。

声呐设备通过换能器将电能转换为声波，这些声波在一定频率范围内具有特定的传播特性。

通过控制发射的声波类型和功率，声呐可以实现对不同深度和水下物体的探测。

声波在水下的传播受到多种因素的影响，包括水温、盐度、水深、水流速度和方向等。

这些因素会影响声波的传播速度和路径，声呐技术需要考虑到这些环境因素，以确保探测的准确性。

声波在遇到障碍物（如海底、水下物体等）时会发生反射，反射回来的声波被声呐设备的接收器捕获。

接收器将接收到的声波转换为电信号，为后续的信号处理提供数据。

接收到的信号需要经过处理以提取有用的信息，这包括噪声过滤、信号增强、波形分析等步骤。

通过信号处理，声呐可以将接收到的数据转化为图像或数字信息，以供研究人员分析和使用。

1. 声呐定义及作用声呐（Sound Navigation and Ranging，SONAR）是一种利用声波在水下进行探测的装置。

它是通过发射声波并接收水底的回声来确定水深和水下物体的位置的。

声波在水中传播速度快，传播距离远，受到水体环境的影响相对较小，因此声呐成为了水下探测的主要工具之一。

探测水深：通过发射声波并接收回声，声呐可以精确地测量出水深，这对于航海、渔业、海洋科学研究等领域具有重要意义。

识别水下物体：声呐能够识别出水下的礁石、沉船、鱼群等物体，这对于航行安全、渔业捕捞等方面具有重要的作用。

海洋环境监测：声呐可以用于监测海洋环境，例如水流速度、水温分布等，这对于海洋科学研究具有重要意义。

水下导航：声呐还可以用于水下导航，帮助潜艇等水下航行器进行定位和导航。

在多波束测深领域，声呐技术发挥着不可替代的作用。

【常识】“大国重器”考点汇总1.中国天眼“天眼”名为500米口径球面射电望远镜，英文名是FAST,位于中国贵州喀斯特洼坑中，由我国天文学家南仁东先生于1994年提出构想。

FAST最首要的目标是寻找脉冲星。

脉冲星是快速自转的中子星，它能够发射严格周期性脉冲信号。

2022年6月，FAST发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴“FRB 20190520B”。

2.三峡水电站三峡水电站，又称三峡工程，位于湖北宜昌的长江上游，为阶梯电站，是世界上规模最大的水电站，是中国有史以来建设最大型的工程项目、是世界上规模最大的水利枢纽工程和综合效益最广泛的水电工程。

三峡工程具有防洪、发电、航运和水资源综合利用等四大效益，防洪是三峡的首要功能和最核心的效益。

3.港珠澳大桥港珠澳大桥是一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程，位于中国广东省珠江口伶仃洋海域内，于2009年12月15日动工建设，2018年10月24日开通运营，是中国桥梁史上技术最为复杂、环保要求最高、建设标准最高的“超级工程”。

港珠澳大桥，集桥、岛、隧于一体，东接香港特别行政区、西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是“一国两制”下粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。

港珠澳大桥之最：世界总体跨度最长跨海大桥、世界上钢结构最长的大桥、世界上最长海底公路沉管隧道、世界上埋进海床最深的沉管隧道、世界最重沉管、世界首创深插式钢圆筒快速成岛技术。

4.乌东德水电站乌东德水电站，位于云南省禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，是十八大以来我国开工建设并投产的首个千万千瓦级世界级巨型水电站，是世界上已投产单机容量最大的水轮发电机组，是实施“西电东送”的国家重大工程。

5.复兴号“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车，复兴号动车组有CR400、CR300、CR200三个系列，CR是“中国铁路”的英文简写，400指运营时速350公里、300指运营时速250公里、200指运营时速160公里。

多波束和单波束测深技术在水库库容测量中的应用郑文进摘要：水库库容测量实质是通过测量库区水上和水下地形，计算得到水库库容。

与传统采用测深杆（锤）、水坨、测绳等工具按断面法或散点法进行水下地形测量相比，集测深、导航、数据处理于一体的多波束和单波束测深技术是当前较为领先的水下地形测量技术。

在深水区域采用多波束进行高效率测量，浅水区域和岸边浅滩采用单波束进行测量。

结合多波束和单波束测深技术的优点进行水库库容测量，可以提高库容计算的准确性和断面提取的完整性。

关键词：多波束测深技术；单波束测深技术；库容测量一、引言水库库容测量实质是通过测量水库区域水下和陆上地形，计算分析出水库区域水下和陆上地形变化情况，进而得出水库库容。

由于水库大部分位于山区，地形起伏大，区域辽阔，常规形测量技术难以展开。

尤其对于水下地形部分，传统测量技术以经纬仪、水准仪为工具，以插旗法、望远镜法、交会法等为平面定位方法，采用测深杆（锤）、水坨、测绳等工具按断面法或散点法进行外业测量，获取的测量资料主要以手工记载、计算，水下地形图由测绘人员利用分度器、比例尺等工具按照比例手工展绘到绘图纸上，内外业工作量都非常大，同时由于水底地形、水流状态较为复杂，河床地势参差不齐，往往导致水下地形测量精度较差[1]。

GNSS技术、回声测深技术、数字测图系统相结合是当前较为领先的水下地形测量技术，其中，较为常用的方法是利用GNSS RTK技术结合回声测深技术实现导航、测深、数据处理、成图、库容计算分析等于一体的综合系统。

目前，多波束和单波束测深技术是当前较为领先的水下地形测量技术[2]。

多波束测深技术在一个条带内得到上百个测深点，能高效率得到高精度、高分辨率的水下地形数据[3]。

进行水库库容测量时，水深大于5m的区域采用多波束测深技术，在浅水区域和岸边前滩区域采用单波束测深技术。

结合多波束和单波束测深技术的有点，提高库容测量的效率和精度，并且能够保证断面提取的完整性。

多波束测深系统在内河航道养护中的应用摘要：多波束测深系统在内河航道养护中运用可以发挥航道交通运输功能，合理地开发水资源。

内河航道养护工作开展中由于大部分都是在水下，这就导致施工难度比较大，影响施工的进度和质量。

要想改善这一情况就需要将测量技术运用到河航道养护中，本文是对多波束测深系统在内河航道养护中应用中的价值和具体应用方向进行分析，以期加强内河道养护工作。

关键词：多波束测深系统；内河航道；养护；应用随着测绘技术的不断进步，测量手段更新，新的测量技术测量精准度更高，测量操作效果更理想，在测绘中运用效果比较理想[1]。

新设备和新技术运用到测绘工作中能够提高测绘工作效率，能够降低测绘工作失误率，提高测绘质量。

多波束测深系统在河道养护中运用可以积累较多经验，并且能够更新技术设备，提高航道养护效果，在测绘中运用价值比较高。

一、多波束测深系统在内河航道养护中的应用价值多波束测深系统在内河航道养护中运用的价值比较高，可以得到更多的信息。

第一，记录船体信息，矫正数据。

多波束测深系统的运用可以得到较多的信息，对于船体起伏、纵摇等信息可以有充分的了解，并且能够采集到更多的数据，尤其是可以将船体信息结合到测量工作中，降低船体信息对测量结果的影响，可以有效地降低外界因素对测量数据结果的影响。

第二，得到实时数据，覆盖河床。

多波束测深系统在河道测量中运用可以实现全面覆盖，得到全面的信息运用到施工中，可以反映河床的实际情况，对于河床形状能够清楚地了解，这对施工进行有重要价值。

第三，实时成像观察水下地形。

多波束测深系统在河道养护中运用能够实时成像进行数据分析，尤其是系统具有采集软件的功能，可以了解水下地形情况，对于护岸工程开展有重要价值。

尤其是成像信息可以回放处理，这样就可以在现场演示相关信息，多次观看使用。

第四，软件处理工作强大。

多波束测深系统在河道养护施工中运用能够通过软件进行数据信息处理，可以将各种测量数据进行成图梳理和分析，可以得到三维立体图、色彩图像等信息，能够实现对同一信息的通过数据信息的梳理，得到更直观的信息，将其运用到河道养护工作中。

海洋测绘技术手段在水下隐蔽工程结构检测中的应用——以水下三维全景声呐为例◎ 林斌 福建省港航勘察科技有限公司摘 要：本文以利用海洋测绘技术手段应用于沿海陆岛交通码头、内河桥梁水下隐蔽工程结构检测的实际案例为依托，介绍了Teledyne Blueview 5000-1350水下三维全景声呐系统的探测原理和方法，分析了实际应用过程中实现的目的和效果，总结了应用过程中容易出现的一些问题，并提出了使用过程中的改进措施和建议。

关键词：海洋测绘技术手段；水下结构检测；水下三维全景声呐系统；虚假反射1.引言海洋测绘是研究海洋、江河等水域及毗邻陆地区域各种几何、物理、人文等地理空间信息采集、处理、表示、管理和应用的科学与技术[1]，主要以海洋地球物理探测技术手段为主，海洋测绘发展历程经历了模拟化、数字化初期阶段，正向信息化、智能化新阶段转型[1]，提供的技术服务也向预测、决策等服务方向拓展。

我国海洋测绘技术研究的进展主要在卫星测高、卫星遥感反演、多元数据融合分析、机载L iDA R测量技术等方面有进一步完善和成熟。

我国海洋测量平台由单一的岸基、海基测量平台逐步向天基、空基和潜基平台延伸，海洋装备向无人化、智能化、便携化和多功能化方向发展。

在“一带一路”的引领下，水运工程发展迅速，为确保水运工程正常履行使用功能，需按一定的时间对其进行相应的结构检测工作，以评估判断该工程是否能继续提供安全可靠的使用功能，其中水运工程水下部分的结构处于隐蔽环境，检测主要通过水下摄像、人工潜水探摸等方式进行[2]，数据结果受采集条件及人为影响因素较大，且无法判断数据的可靠性。

随着技术的进步，海洋测绘装备不断优化升级，具有越来越多的优势和更多的应用场景，利用海洋测绘技术手段对水运工程水下部分进行检测，是一种更加客观、可靠的方法，主要的技术为水下激光扫描成像、声波扫描成像，其中激光的应用环境相对严苛，受水体浊度影响较大，信号衰减严重，数据质量不稳定，相反声波具有较强的穿透能力，具有较广的应用场景。

多波束测深系统国内现状研究阐述国内多波束系统的现状、与国外对比及分析。

总体来说国外该系统的研制基本成熟，国内的研制技术有待提高，从而打破国外垄断和限制。

标签：海深测；多波束测深系统；国内发展1 引言不同于单波束测深系统，多波束测深系统可在测量断面内形成十几个至上百个测深点，几百个甚至上千个回向散射强度数据，从而保证了较宽的扫幅和较高的测点密度；另一方面，较窄的波束、先进的检测技术和精密的声线改正方法的采用，也确保了测点船体坐标的归位计算精度，因而多波束测深具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点。

因此，多波束测深系统正日益受到海道测量同行的认可，并在实际生产中发挥着越来越重要的作用。

多波束测深系统是一种由多传感器组成的复杂系统，系统自身性能、辅助传感器性能和数据处理方法，对于系统的野外数据采集和波束脚印的归位计算起着十分重要的作用。

为此，下面介绍系统国内发展进程、以及优缺点的比较、为未来的发展提供参考。

2 国内的发展历程及现状二十世纪80年代中期----该多波束测深系统采用传统的模拟波束形成技术，形成25个波束，沿着航迹方向开角为3°，垂直航迹方向开角为2.4°到5°，覆盖宽度120°。

这也是我国最早的多波束测深系统尝试，但由于当时技术条件的限制未能投入实际应用。

二十世纪90年代初----国家有关部门从国防安全和海洋开发的战略需要出发，委托哈尔滨工程大学主持，海军天津海洋测绘研究所和原中船总721厂参加，联合研制了用于中海型的多波束测深系统，该系统属于用于大陆架和陆坡区测量的中等水深多波束测深系统，它的工作频率45kHz，具有左右舷共48个3°×3°的数字化测深波束，测深范围10到1000米，覆盖范围2到4倍水深（覆盖宽度126.8°）。

该型条带测深仪的研制成功，使我国成功跻身世界具有独立开发与研制多波束测深系统的少数国家之列。