EM950多波束系统简介

多波束声呐参数1. 引言多波束声呐是一种用于水下探测和成像的技术，通过同时发射多个声波束来获取水下目标的位置、形状和特征。

多波束声呐参数是指在多波束声呐系统中需要考虑和调整的各种参数，包括发射参数、接收参数、波束形成参数等。

本文将对多波束声呐参数进行全面详细、完整且深入的介绍。

2. 发射参数发射参数是指多波束声呐系统在发射声波时需要考虑和调整的参数。

主要包括发射频率、发射功率和发射波束形状。

2.1 发射频率发射频率是多波束声呐系统发射声波的频率。

选择合适的发射频率可以影响声波在水中的传播和散射特性，进而影响到成像的清晰度和分辨率。

一般来说，较高的发射频率可以提高成像的分辨率，但会导致声波在水中传播距离较短。

而较低的发射频率可以增加声波传播距离，但会降低成像的分辨率。

因此，在选择发射频率时需要根据实际需求进行权衡。

2.2 发射功率发射功率是多波束声呐系统发射声波的功率大小。

发射功率的选择直接影响到声波在水中的传播距离和接收信号的强度。

较高的发射功率可以增加声波的传播距离，但会消耗更多的能量。

而较低的发射功率可以延长声波的传播时间，但会导致接收信号的强度较弱。

因此，在选择发射功率时需要根据实际需求和系统能量供应进行权衡。

2.3 发射波束形状发射波束形状是多波束声呐系统发射声波的空间分布形状。

通过调整发射波束形状可以控制声波的覆盖范围和散射特性。

常见的发射波束形状包括圆形、扇形、矩形等。

选择合适的发射波束形状可以提高成像的覆盖范围和目标检测的准确性。

不同的发射波束形状适用于不同的水下环境和目标类型，需要根据实际需求进行选择和调整。

3. 接收参数接收参数是指多波束声呐系统在接收声波时需要考虑和调整的参数。

主要包括接收灵敏度、接收带宽和接收波束形状。

3.1 接收灵敏度接收灵敏度是多波束声呐系统接收声波的敏感程度。

较高的接收灵敏度可以提高接收信号的强度和清晰度，但也会增加系统的噪声干扰。

较低的接收灵敏度可以降低系统的噪声干扰，但可能会导致接收信号的弱化和模糊化。

EM2040多波束操作手册一、设备介绍EM2040多波束系统是一款高性能的声纳设备，广泛应用于海洋探测、水下考古、海底地形测绘等领域。

该设备采用先进的波束形成技术，可以实现大范围、高精度的水下探测。

EM2040多波束系统由发射器、接收器、信号处理单元、显示器等部分组成，具有模块化设计，可以根据实际需求进行配置和升级。

二、安装与连接在安装EM2040多波束系统之前，请确保已阅读并理解所有安装指南和安全注意事项。

设备应安装在稳定的工作平台上，确保电源和信号传输线的稳定性。

按照安装手册的步骤进行设备的上架、电缆连接和初始配置。

在完成安装后，务必进行全面的测试以确保设备的正常运行。

三、系统配置在开始使用EM2040多波束系统之前，需要进行一系列的系统配置。

这包括设置系统参数、配置信号处理算法、选择合适的波束模式等。

根据不同的应用需求，用户可以通过用户界面或命令行接口进行系统配置。

建议在熟悉设备性能和操作的前提下进行系统配置，以确保数据的准确性和可靠性。

四、波束调整波束调整是多波束系统中的重要环节，它涉及到波束的方向、宽度和增益等方面的调整。

通过合理的波束调整，可以提高探测精度和覆盖范围。

在进行波束调整时，建议使用标定信号或已知的目标进行测试，以确保调整效果的准确性。

同时，定期进行波束调整可以保持设备的最佳性能状态。

五、数据采集与处理EM2040多波束系统能够实时采集和处理大量水下数据。

数据采集可以通过系统自带的显示器或外部记录设备进行。

数据处理包括信号处理、波束形成、目标检测与跟踪等环节。

通过合理的数据采集与处理，可以得到准确的目标位置、速度和航行参数等信息。

同时，用户可以根据实际需求对数据进行进一步的分析和处理，以提高探测精度和应用效果。

六、故障排除在遇到问题时，首先应查阅用户手册或在线文档以获取解决方案。

如果问题无法解决，建议联系设备制造商的技术支持团队或专业服务提供商以获得帮助和支持。

同时，记录故障现象和解决方案对于今后的故障排除工作也是非常有帮助的。

多波束测深系统在海洋牧场中的应用摘要：本文首先介绍了海洋牧场的概念，并引出了海洋牧场项目管理中对多波束水深测量系统的需求，之后详细介绍了多波束水深测量系统的组成，最后利用Arcgis软件计算海洋牧场人工鱼礁投放量估算的流程。

关键词：多波束测深、Arcgis、海洋牧场、人工鱼礁多波束测深仪是在回声测深仪的基础上发展起来的海底地形地貌测量系统，在与航迹垂直的方向一次获取几百个深度，从而获得一定宽度的全覆盖水深条带，描绘出海底地形地貌的精细特征，将传统的测深技术从原来的点、线扩展到面。

多波束测深仪已经成为海底地形地貌勘测的重要手段，广泛应用于海道测量、海洋工程测量、海底资源勘察、海底光缆路由调查和水下考古测量等领域。

从20世纪50年代，随着渔船机械化、鱼群侦测技术和冷冻技术的广泛使用，渔业资源捕捞能力得到极大的提高，有数据显示，1850年世界渔获量只有150～200万吨，到2016年海洋捕捞已达约8000万吨。

掠夺式的捕捞活动是渔业资源枯竭的主因，导致渔业资源逐渐萎缩，因此，发展海水养殖是可持续利用海洋资源的重要方式之一。

海洋牧场是新兴的海水养殖产业，它是基于生态学原理，充分利用自然生产力，运用现代工程技术和管理模式，通过生境修复和人工增殖，在适宜海域构建的兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的生态系统。

国内学者关于海洋牧场的最早研究是曾呈奎老先生，于1981年提出的“海洋农牧化”的设想，是国内关于海洋牧场的最初构想。

一、多波束测深系统组成多波束测深系统是由多传感器组成的复杂系统，主要包括以下几个子系统：①声学系统：包括多波束发射接收换能器阵和多波束信号处理系统，控制声脉冲的发射、接收和信号处理，构成了多波束系统波束形成和处理的核心部分；②定位系统：定位成了测深系统不可分割的有机组成，要完成海底地形勘测，除了需测定水深外，还要给出被测点准确的空间位置；③定向系统：在测量过程中，船只的航向和航迹方向会存在一定的角度，只有通过定向系统实时测定航向才能将接收到的波束进行正确空间归位；④姿态传感器系统：在进行测量过程中，船受风、浪、涌、流的影响发生横摇、纵摇和垂直起伏，造成波束空间归位错位，需要采用姿态传感器对船姿进行实时改正是保证多波束测量精度和波束准确归位；⑤声速仪系统：一般说来，海水是一种非均匀声学介质，其声速不仅随深度会不断变化，而且声速结构也会随时空不断变化，需要实时实地采集声速剖面数据对声波传输路径进行改正；⑥数据采集系统：各传感器系统实时采集的数据通过数据线汇总至数据采集系统中，数据采集系统根据时间同步技术将各个传感器获取的数据存在一个采集文件。

一、多波束、劈裂天线3.1.应用场景3.1.1.密集城区场景密集城区优化问题一直是网络优化难点之一，密集城区建站难，深度覆盖不足，个人用户私装放大器，导致网络上行底噪不断抬升，通话质量不断下降。

密集城区场景主要存在以下特点：➢高话务压力：密集城区存在大量移动用户，话务量高，导致基站配置不断增加，网络干扰剧增➢深度覆盖不足：密集城区楼房建设密集，对无线信号的传播影响很大➢基站建设困难成本高：密集城区居民对移动基站比较敏感，建站选址困难。

密集城区楼房建设密集，信号传播损耗大，依靠宏站和分布系统覆盖成本高➢干扰严重：载频多，无线环境复杂，内部干扰严重，而且容易对周边基站造成影响➢针对不同场景问题应用多波束天线可以有效解决以上问题，以下将结合实际案例介绍多波束天线的应用。

通过多波束天线优秀的覆盖特性。

在覆盖上做到精细控制，减少过覆盖、多重信号重叠造成的各种优化困难。

在容量上，以需求为导向，提升网络容量，解决接入困难的问题。

从而提高GSM1800信号在城中村深度覆盖能力，从而实现双频网话务均衡的目标，降低城中村私装直放站对GSM900网络造成的影响，提升用户感知。

3.1.2.高话务场景高话务场景是指在某个网络中，用户比较集中、话务水平高于其他区域的场景，例如校园、车站、机场、广场等。

在这些场景中，由于用户数量庞大，周围的基站建设也比较集中。

无线网络呈现强信号、强干扰、高负荷、高需求的特点。

因为用户多而且相对集中，在很小的范围内需要较多的基站覆盖以保证容量，而过多的基站信号重叠会带来了干扰、频繁切换等问题，同时，控制覆盖的困难导致难以投入更多的载波资源，从而限制了网络容量，造成拥塞、接通问题。

高话务场景的优化一直是大中城市网络优化的难点，处于场景中的客户多数是网络敏感客户，对网络的轻微变化感知明显，容易造成网络投诉，这就要求高话务场景的优化要十分谨慎。

另外，对高话务场景的优化要考虑到频率、小区容量、基站选址等问题，实施扩容看似简单的手段，在这种场景下受到种种限制而难以实施，或实施后产生很大的负作用。

第27卷第4期2005年7月海洋学报ACTAOCEANOLOGICASINICAVol.27,No.4July2005多波束测深边缘波束误差的综合校正吴自银1,2,金翔龙1,2,郑玉龙2,李家彪2,余平3(1.浙江大学地球科学系,浙江杭州310028;2.国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州310012;3.广州海洋地质调查局,广东广州510760)摘要:边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,,也是进行相关研究的基础.、,测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.过程,,面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大,、提高数据精度的综合处理方法,最终.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.关键词:多波束;边缘波束处理;噪声编辑;误差校正中图分类号:P283;P209文献标识码:A文章编号:025324193(2005)04200882071引言多波束测深系统是当代海洋基础勘测中的一项高新技术产品.它采取多组阵和广角发射接收,并形成条幅式高密度测深数据,是计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种高新技术的高度集成,是一种全新的高精度全覆盖式测深系统[1～3].从20世纪90年代我国首次引进SeaBeam多波束勘测深水系统在大洋调查和边缘海深水区勘测中起到重要作用,EM950和ElacBottomChart1180/1050中浅水多波束勘测系统被应用于海洋环境调查项目,SeaBat浅水系统在光缆路由调查中起到重要作用.近年来开展了数个基础勘测项目,获取了相关海域的多波束测深资料,但在上述多波束勘测数据的后处理成图过程中也发现了一些问题(见图1).图1a位于陆架浅水区域,从该图看出等深线极不光滑,左部等深线呈南北向抖动,右下部等深线呈西南—北东向抖动,反映了沿航迹方向的假地形.图1b是用在深水区采集的多波束数据绘制的等值线系统以来,多波束勘测系统的引进呈蓬勃增加之势,其中比较典型的多波束测深系统有美国SBI公司的SeaBeam深水多波束测深系统、挪威Simard公司的EM多波束测深系列、德国AlliedSignalELACNautik公司的ElacBottomChart1180/1050多波图,跟踪该图中单一等深线不难发现等深线极不光滑,甚至相邻等深线在局部抖动区呈平行状,在该图的左上部有一假海沟状地形,西南-北东向等深线在该处被截止,通过实测航迹分析,上述地形均为沿束测深系统、STNATLASELEKTRONIK公司的ATLASFansweep多波束测深系统及美国RESON公司的SeaBat多波束测深系统等[2],其中SeaBeam收稿日期:2004201204;修订日期:2004207208.基金项目:大洋技术项目资助(DY105203201207)“;863”青年基金资助项目(2002AA616010);海洋局基金资助项目(2002316).),男,河南省光山县人,副研究员,从事海洋地质及信息技术研究.E2mail:ziyinwu@作者简介:吴自银(1972—4期吴自银等:多波束测深边缘波束误差的综合校正89航迹方向的假地形.图1c位于深海平原区,该图等深线均呈锯齿状,甚至相互平行,实测的航迹为南北向,通过三维图分析,基于该数据反映的海底形态为南北向延伸、相互平行类砂脊状地形,是典型的假地形.图1所显现的精度问题具有一定的代表性,这种精度问题必须得到彻底解决才能制作符合规范要求的海底地形图件.本文研究工作的目的在于对“九五”期间已勘探的相关多波束数据进行全面分析,探寻出现精度问题的原因并提出相应的解决办法,然后用获得的经验和方法再去指导后续的多波束勘测和相关研究工作.211海洋噪声导致的测量误差噪声(即假信号或坏波束)产生的原因是多方面的,对不同测深系统而言,测量噪声产生的原因主要有以下几个方面[2,8]:(1)海况条件不好;(2)人为操作失误或声呐参数设置不合理;(3)仪器、环境等其他原因.对测深资料进行编辑,主要是剔除因海况因素产生的噪声.测深系统对海况的依赖性很大,当海况恶劣到一定程度时采集的资料便包含很大的噪声成分,甚至导致测深系统不能正常工作.操作人员不熟练或声呐参数设置不合理会造成一些人为噪声,有时会导致仪器不能找到海底,使大量有效波束丢失,严重时甚至导致系统瘫痪.除了上述因素会在,,、、鱼群、海底底质和地形对,都会不同程度地产生噪声,从而对测深系统的正常测量工作带来一定的干扰和影响.212声呐参数偏差导致的测量误差探头和运动传感器的安装一般不能达到理想状态,尽管严格按照规范要求进行了横摇(roll)、纵摇(pitch)、电罗经偏差和导航迟延的校正,但如果校正海区与勘测海区水深、声场差异太大,也会出现因声呐参数偏差导致的勘测误差.其次,由于海洋勘测的长期性和特殊性,如果不定期重新校正上述参数,也可能导致测量误差,而这种误差无法通过编辑方法予以剔除(图1c).实际工作表明上述声呐参数中横摇角度偏差对测量精度的影响占主导地位,该误差值的大小直接图1测深误差数据实例2多波束测深误差源分析在多波束系统测量过程中由于仪器自噪声、海况因素、声呐参数设置不合理或者使用了较大误差的声速剖面,致使测量资料不可避免地存在假信号(噪声),造成虚假地形,从而使绘制的海底地形图与真实海底存在差异(图1)[1～3].为了提高海底地形图的精度,必须消除这些假地形信号,为此首先对实时采集的测深资料进行编辑或校正,剔除假信号,恢复、保留真实信息,为后处理成图作好必要的准备.影响勘测的效率和相邻测幅的有效拼接.横摇角度偏差导致系统无法正确归位中央波束,中央波束与垂直方向有一定夹角,中央波束在垂直入射情况下传播距离、走时都最短,倾斜入射必然延长走时,系统在运算时却误认为中央波束是垂直入射的,在计算其他波束时也是按照与中央波束间的夹角关系依次计算走时和传播距离,最终导致勘测的海底面与实际海底面间有一定的夹角.在实际勘测时往往表现为一边波束上翘、另一边波束下凹,与正常地形不同的是这种现象随航向而改变,在平坦海区表现得尤为明显,在后处理成图中往往出现沿航迹方向的条带状假地形.在某深水航次中获取了典型的范例数据(见图1c).针对声呐参数误差后处理主要是校90海洋学报27卷正横摇角度偏差.213误差声速剖面导致的测量误差为了定量讨论误差声速剖面对多波束勘测的影响,我们基于斯涅尔定律编写了相应的声波传播程序,并用该程序对同一地点、不同时间采集的两条声速剖面进行比对试验(图2).980721和980802是在东海某区相近位置用同一CTD声速仪分别于1998年7和8月采集的两条声速剖面,980721声速剖面于70m左右具有明显跃层结构,980802声速剖面呈现负梯度结构.假定海底水深是120m(便于阐述问题),波束间距是2°,最大发射开角是150°,用980721剖面采集的资料,然后用980802剖面改正,会产生严重误差(表1),当波束入射角大于60°时水深误差已大于国际航道组织(IHO,InternationalHydrographicOrganization)[16]的1%精度要求,而当波束入射角等于74°时水深误差已达到4180%,在该情况下由不准确声速剖面带入的误差已远大于其他因素造成的误差,使测量的海底地形发生畸变.影响声速改正的因素主要有三个[2,13～21]:表层表1不准确的声速剖面引起的测量误差)入射角/(°60100115323515203121181901856210011622491721917118161111641001173266112381311813114366100118528418259131171811826810011993061728314117122131701001216332133111211615219472100123636218343191151531747410012593991338216114124180走时/s传播距离/m中心距/m水深/m水深误差(%)声速变化、声速剖面跃层及其深度和换能器垂直升降运动.表层声速的变化是整个声速剖面变化中最活跃的部分.由于受到昼夜温差和季节性变化的影响,表层声速常持续发生变化,一般昼夜变化为1m/s,季节性变化可达19m/s.由于表层声速的变化最早改变波束射线路径,因此表层声速变化对波束测量精度的影响也就最大,尤其边缘波束更是如此.试验表明表层声速减小时将引起勘测海底两头上翘,而表层声速增加时将引起勘测海底两头下凹.表层声速变化越大,引起的海底畸变也越大,并且这种畸变从中央波束到边缘波束呈迅速增加的趋势.根据斯涅尔折射定律,声波在传播过程中遇声速界面(跃层)将发生折射,使各波束声线的传播路径和前进方向发生改变.跃层的强度和深度影响多波束的测量精度,跃层强度越大,声波射线偏转角度越大,则波束测点的空间位置变化越大;跃层越浅,波束偏转越早,如果是递增跃层,边缘波束测点距中央波束测点的距离越远,反之两者距离越近;跃层较深,则跃层对波束偏转影响较小.对于多波束系统而言,如果跃层较浅,换能器正好处于跃层之中,在勘测过程中由于波浪作用导致船体摇晃,换能器探头随船体运动,探头将有可能起伏于跃层之中,探头在跃层上下测量的结果是不同的,在码头或浅水区域勘测,必须考虑这种因素导致的勘测误差.4期吴自银等:多波束测深边缘波束误差的综合校正913综合处理方法及流程海洋噪声、声呐参数偏差和声速剖面误差等因素对多波束勘测数据的影响是一个复杂、综合、叠加作用的过程,因此针对不同的误差源,首先应采取相应的校正措施分别按步骤处理,最终以综合可视化的校正方法提高采集数据的质量.311噪声剔除方法[2,8]夹角(在实测监视屏上常表现为波束脚印[2]连线呈倾斜翘起状态),测量海底与真实海底以中央波束为轴呈斜交状,严重时导致在平坦海区勘测的海底地形出现沿航迹方向的条带状假地形,在进行声速校正或后处理成图前必须校正这种误差.在勘测前严格按照规范进行参数校正,勘测过程中也严格按照要求进行,理论上测量结果应该满足精度要求,但由于多波束勘测的长期性和特殊性,受外界影响甚大,如恶劣海况导致运动传感器不能及时补偿船姿、航次勘测末期船载油水的大量减少导致船姿的改变、在敏感海区勘测不能定期校正声呐参数等,多年的实测工作表明在长期勘测中常有(),而重新测量将投前对横摇偏差角的校正方法一般[2,13～21]:选择平坦海区(水深一般在20～100m)布设三条往返测线(测线长度一般是水深的20倍),勘测船以5kn左右速度全开角发射、往返径直穿过每条测线,然后编辑每条测线并进行潮位、吃水改正,最后以每条往返测线为一组进行数学统计运算,求取左、右舷横摇偏差角度(见图3).其他声呐参数一般选择典型海底目标物(如沉船、管线、锚沟等),布设一条往返测线,根据具体要求设置不同的发射开角和速度穿过目标物,用目标识别、对比方法校正相应的声呐参数,但如果发现勘测后的数据有声呐参数偏差问题,如何在已勘测的数据基础上消除声呐参数造成的误差国内还未见相关研究(国家海洋信息中心文献馆查新结论1)),国外也未见相应的商用软件.我们采取的策略是(见图4):选择一块已勘测的较平坦海区,将波束点(脚印[2])沿航迹方向叠加投影,假定海底是一微倾斜平面,则投影结果必然是以中央波束为中轴的近似正弦波状图形(见图1c),计算出每个扇区与其相邻测线相应扇区中央波测深数据的编辑方法有多种,不同测深系统的编辑方法亦不尽相同,但总的编辑思路是一致的,编辑的对象一般是水深值,有的软件也可以对水深点的坐标进行编辑,用于消除导航定位造成的位置误差.我们在总结使用多套测深系统经验的基础上,将测深数据编辑方法归纳分为两种:计算机自动识别法和人机交互识别编辑法,计算方法分别为曲面拟合法和投影法.(1)曲面拟合法.,.用中央波束点集建立噪声误差模型,用一定的曲面拟合海底面,超出曲面一定范围的数据点称之为跃点,采取人机交互的方式予以剔除.对曲面拟合常用的计算方法有Bezier方法、B样条方法、最小二乘法拟合等.(2)投影法.因为采集的水深数据是三维的,对测线文件进行编辑时首先必须把水深数据投影到三视图平面上,然后才能进行编辑.投影方式主要有以下几种:1)沿测线前进方向投影;2)正交测线方向投影;3)垂直正投影.如果同时对多条测线文件进行编辑,可以采取垂直正投影.为了进一步提高编辑效果,在垂直正投影的基础上还可以用“水深分层法”和“相邻波束及相邻测线对比编辑法”进行编辑.采用上述方法编辑多波束测深数据的过程中,还要自始至终贯穿“参考地形变化趋势编辑”的原则.312声呐参数后处理校正方法束连线与水平线的夹角,然后求出这些夹角的均方根,该值即为试验海区的海底自然坡角近似值.假如试验海底是一微倾斜平面,即使声呐参数存在误差,每个多波束勘测条幅也是与海底面相交的一个倾斜平面,可以求出每条勘测条幅每个扇区[2](fan)的倾斜角度,然后求出每条勘测条幅上所有扇区倾角的均方根,再求出试验区相同航向勘测条幅均方根的非海洋噪声因素导致的测量误差不能通过编辑方法彻底剔除,须分析造成误差的原因,通过相应方法予以校正.声呐参数偏差导致的测量误差往往与海洋噪声导致的误差有明显的不同,其中以横摇角度偏差导致的测量误差最明显.因横摇偏差角的存在导致实测地形沿航迹方向与真实海底存在一定的1)查新报告:多波束边缘波束的可视化综合处理技术研究(NMDIS20022002).92海洋学报27卷平均值,两相向航向均方根的平均值减去先前求取的海底倾斜角度,最后求平均,该平均值理论上就是横摇偏差误差角度.声速剖面造成的测量误差:(1)重新拟合最佳声速剖面;(2)直接校正偏差数据. (1)重新拟合最佳声速剖面.由于测深系统勘测的时效性,一般多波束系统只能用有限个声速点去近似拟合实际声场(如SeaBeam多波束系统在测量时最多可输入30个声速值[10]),因此对声速剖面点的选取非常重要,选择的声速点应该是声速剖面线的拐点和特征点,否则由选取的声速剖面点构成的拟合曲线不能代表实测声速剖面,它必然导致勘测误差,尤其在声场复杂的深水海区,往往用有限个点很难准确拟合实际声速剖面,在长期勘测中如不能定期加测声速剖面,将必然导致测量误差的产生,,.我:,使其达到最佳拟合效果,用新拟,并根据水深剩余值来评估并调整声速剖面.考虑到测量声速剖面的仪器本身也可能有一定的系统误差,需进行一些处理,如滞后订正、盐度和声速计算及噪声平滑等[2].选取合适的声速计算公式也是很重要的因素,公认准确的声速计算公式是Wilson公式,Medwin公式也很常用.相对简单的声速计算公式有Leroy公式及Frye和Pugh给出的公式[13～21].如果用求取的最佳拟合声速剖面重新计算平坦试验区海底地形仍未能得到有效改善,则需应用直接校正方法.(2)直接校正偏差数据.具体步骤是:选择一块已勘测的较平坦海区,将波束点(脚印)沿航迹方向叠加投影,首先求取海底自然倾斜角度.对误差波束的校正可以采取两种方法进行:旋转法和系数法.以中央波束点为格网点建立VIP(veryimportantpoints)点集,用VIP点集建立试验区的数字地面模型[2～9](TIN网或格网),以中央波束为原点建立局部坐标系,以其他波束与中央波束的距离为半径旋转至实际海底面,同时求取旋转后的波束位置及水深值.系数法与旋转法不同在于通过试验区求取每个勘测波束水深与实际海底水深间的误差系数,然后用该系数去校正其他海区.如果勘测结果上翘,将每个波束的传播路线自然延伸至海底面;如果下凹,则缩短波束的传播路线至海底面,本质上是增加或缩短波束的走时,由校正后的走时可以重新计算波束测点位置和水深值.求出每个实测波束走时的校正百分比,然后用该百分比(系数)去校正其他非平图3横摇偏差校正示意图4313声速改正除海洋噪声和声呐参数偏差导致的测量误差外,不准确声速剖面也是导致测量误差的一个重要因素.导致声速剖面误差的原因是多方面的:采集声速剖面的仪器精度不够、在测量时输入的声速剖面点不能很好地拟合实际声场、测区声速测站点太稀、没有及时更新声速剖面、因海况因素导致表层声速剧变、声速跃层变化过快等[1～10].声速对测深误差影响由三部分组成:(1)垂直误差;(2)声线弯曲引起的水深误差;(3)回波位置偏移以及在斜坡区由于位置偏移而引起的水深误差[2～10].可用下述公式定量计算声速造成的测深误差:ΔH=H-θvcosdt=∫ni=1∑(hiθ-tivicosi),式中,H为水深;ΔH为误差值;hi为单层水深;ti为θ声波在单层海水中的走时;vi为测量声速;i为折射角;n为水深分层数.我们不能重新采集准确的声速剖面去替代误差声速剖面,但可采取一些补救措施来校正声速剖面造成的测量误差.与声呐参数偏差导致的测量误差不同在于:用误差声速剖面勘测的平坦海区的海底地形往往表现为边缘波束上翘或下凹[2],自中央至边缘波束逐渐加剧.有两套方案可以改善由不准确4期吴自银等:多波束测深边缘波束误差的综合校正93坦海区.较之于其他方法,采用直接校正法改正多波束测深数据误差在理论上并非最佳选择.314综合校正流程高精度测深系统勘测数据误差是多种因素综合作用、叠加的结果,依靠单一方法很难彻底解决勘测中出现的精度问题,需对勘测数据的误差源进行全面分析,然后综合多种处理方法,并通过人机交互的方式多次反馈处理(图5).首先导入试验区测深数据(有条带状假地形特征),通过拟合法或投影法对测深数据进行初步编辑,剔除由海洋噪声导致的误差波束点,然后分析是否有声呐参数误差,如果有,则用沿航迹投影波束点的方法求取声呐参数偏差,最后用较准确的声呐参数去校正试验数据,并重新精细编辑,剔除被系统误差掩盖的海洋噪声数据.如果没有声呐参数误差,则进一步分析是否有声速剖面误差问题,如果存在,,新编辑.,和声速改正需要根据反馈的校正结果进行多次调整,直至试验区数据能够反映真实海底地形,达到IHO1%的精度要求[16].4应用展望(1)提高海底地形勘测数据的精度.“九五”期间已开展相关海域的多波束调查,测区范围广,水深变化区间大,已经暴露了一些测量数据精度的问题,其中以沿测线方向的条带状假地形最为明显、严重.我们的初步研究成果已为编制海底地形和海底地貌图件工作提供了及时的服务[22].(2)对将开展的后续多波束勘测项目具有指导意义.中发挥作用,对“九五”,.,其应用前景甚至被誉为海底遥感.全覆盖、高精度的多波束勘测数据也可用于微地形、地貌研究,如最近在大陆架调查中又发现了一些小型海底峡谷、陆架区线状砂脊群及冲绳海槽中央洼地中的线性海山等.精细的多波束勘测数据也为构造地貌和古环境演化研究奠定了基础.带误差的多波束勘测数据将给上述研究蒙上假象. (4)促进多波束勘测系统软硬件的国产化进程.目前我国现役的多波束系统基本都是从国外引进的,如何提高国产多波束系统的实用性能,并最终赶超国际先进水平,使我国的海洋测绘工作由对国外的依赖逐渐转为自立,其意义重大.对多波束大误差边缘波束问题的彻底解决将有利于国内的多波束系统软硬件的研制.图5大误差测深数据综合处理流程图参考文献:[1]金翔龙,高金耀.我国多波束数据综合处理成图技术的现状和对策[A].中国地球物理学会年刊[C].武汉:中国地质大学出版社,2000.230.[2]李家彪.多波束勘测原理技术和方法[M].北京:海洋出版社,1999.[3]吴自银,高金耀,方银霞,等.海底地形成图子系统MBMap的设计及特点[J].海洋通报,2002,21(1):69—79.[4]巴兰金,鲍李所夫.大陆架地形测量手段与方法[M].天津:中国人民解放军海军司令部航海保证部,1984.[5]朱维庆,魏建江.多波束测深声呐的随机误差模型[J].海洋技术,1986,2:98—104.[6]陈非凡.多波束条带测深技术的研究[J].海洋技术,1998,17(2):1—5.[7]陈非凡.多波束条带测深仪的动态测量误差评估[J].海洋技术,1999,18(1):42—45.[8]吴自银,李家彪.多波束勘测的数据编辑方法[J].海洋通报,2000,19(3):74—78.[9]朱庆,李德仁.多波束测深数据的误差处理与分析[J].武汉测绘科技大学学报.1998,23(1):1—4.[10]何高文,刘方兰.多波束测深系统声速校正[J].海洋地质与第四纪地质.2000,20(4):109—113.[11]吴自银.海底地形坡度参数分析[A].东太平洋多金属结核矿带海洋地质与矿床特征[M].北京:海洋出版社,1997.94[12]王英,李家彪,韩喜球,等.地形坡度对多金属结核分布的控制作用[J].海洋学报,2001,23(1):60—65.[13]ROBERTJU.PrinciplesofUnderwaterSound[M].3rded.NewYork:McGraw2HillBookCo mpany,1983.[14]SPIESFN.Seafloorresearchandoceantechnology[J].MTSJournal,1987,21(2):5—17.海洋学报27卷[15]TIMO2PEKKAJANTTI.TrialsandexperimentalresultsofECHOSXDmultibeamechosoun der[J].IEEEJournalofOceanicEngineer2ing,1989,14(4):306—313.[16]IHO.IHOstandardsforhydrographicsurveys:No.44.[S].4thed.SpecialPublication,1994.[17]TYCERC.SeaBeamdatacollectionandprocessingdevelopment[J].MTSJournal,1988,21(2 ):80—92.[18]LINGSCHSC,ROBINSONCS.Acousticimageryusingamultibeambathymetricsystem[J]. 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Keywords:multi2beam;errorofmarginalbeams;noisecompilation;errorcorrection。

em302多波束技术参数EM302多波束技术参数EM302多波束技术是一种用于海洋测量的声学成像系统，具有高分辨率和高效率的特点。

该技术通过发射并接收多个声波束，可以获取海底地形和水下物体的精确数据。

以下是EM302多波束技术的几个重要参数。

1. 声束数目：EM302多波束技术可以同时发射和接收多个声波束。

声束的数目决定了测量的覆盖范围和分辨率。

通常，EM302系统可以配置为512个声波束，以获得更高的数据密度和更精细的图像。

2. 声束角度：每个声波束的角度决定了它在水下的覆盖范围。

EM302系统中的声波束角度通常可以通过软件进行调整，以满足不同测量需求。

较小的声波束角度可以提供更高的分辨率，但覆盖范围较小，而较大的声波束角度则可以覆盖更广阔的区域。

3. 信号频率：EM302系统通常使用多个声波束，每个声波束的频率可以根据测量需求进行配置。

常见的信号频率范围为12 kHz到400 kHz，较低的频率可以获得更深的穿透深度，但分辨率较低，而较高的频率可以提供更高的分辨率，但穿透深度较浅。

4. 采样率：EM302系统的采样率决定了接收到的声波数据的精度和清晰度。

较高的采样率可以提供更详细的图像，但也会增加数据处理的复杂性和存储需求。

EM302系统通常具有较高的采样率，以确保获得精确的测量数据。

5. 接收灵敏度：EM302系统的接收灵敏度决定了它能够检测到的最小信号强度。

较高的接收灵敏度可以提高测量的准确性和可靠性，尤其是在测量深海区域时。

EM302系统通常具有高灵敏度的接收器，以保证测量的可靠性。

6. 数据处理：EM302系统可以通过内置的数据处理算法对接收到的声波数据进行处理和分析。

数据处理可以包括去除杂音、滤波、波形处理等步骤，以提高数据的质量和准确性。

EM302系统通常具有高效的数据处理功能，可以实时生成高质量的海底地形图和水下物体图像。

EM302多波束技术是一种先进的海洋测量技术，具有高分辨率和高效率的特点。