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侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测的影响

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1影响侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测

的因素

1.1海底水平面

海底水平面是影响侧扫声呐声波掠射角对对海底管道影

响中的一项重要因素，在考虑相同管径下的管道直径，将其对

应的长度设定为D，对应的海平面距离为S1，整个管道的悬空

高度为h，其对应的测量区域效果图如图1所示：

海底散射影像管道影像管道声影区

发射线海底面管道影像声影区

（a）侧扫声纳检测悬空海底管道声图记录（b）侧扫声纳检测悬空海底管道示意图

图1海底水平面侧扫声呐声波掠射角检测记录

按照图1中的检测对应关系，可以将其关系表述中的表

达式转化，具体的关系转化如下：tan兹=h+0.5D+0.5Dcos兹S1tan兹=HL+S1按照该式中的对应关系来看，海底水平面是影响海底管

道检测中的一项重要原因，由于侧扫声呐声波掠射角在扫射

过程中，其对应的声波控制会随着整体的距离变化出现影响，

因此，在这种背景下的海底管道检测中，应该将其对应的数据

影响关系建立起来，这样才能通过其对应的控制关系建立，将

整体的控制元素实施好，保障检测工作的顺利进行[1]。

1.2海底管道中心水平距离

海底管道中心水平距离也是影响海底管道检测的一项影

响因素，由于在海底管道检测过程中，对应的海底管道检测依

据和海底检测之间的距离存在着一定的差异。这种状况下，针

对海底管道检测工作开展中的管道中心距离应该做出专门的

设计，这样才能在其影响因素的分析过程中，及时将对应的控

制工作处理好。

整个海底管道检测过程中，对应的管道影响和管道架设

的自身高度H之间具有明显的关联性，也就是说随着高度H

的变化，其对应的扫射角会逐渐出现变化。并且在数据关系处侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测的影响

TheInfluenceofAcousticGrazingAngleofSideScanSonarto

SubmarinePipelineDetection

杨勇

（上海瑞洋船舶科技有限公司，上海201108）

YANGYong(ShanghaiRuiyangShippingScienceandTechnologyCo.Ltd.,Shanghai201108,China)

揖摘要铱侧扫声呐声波掠射角是影响海底管道检测的重要元素之一，只有保障在海底管道检测中，能够将对应的侧扫声呐声波掠

射角影响消除，才能提升海底管道检测质量。鉴于此，论文针对侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测的影响做出了专门分析，希望在论文的研究帮助下，能够为海底管道检测中的技术应用提供参考。揖Abstract铱Theacousticgrazingangleofsidescansonarisoneoftheimportantelementsaffectingthedetectionofsubmarinepipelines.Onlyby

ensuringthattheinfluenceofthecorrespondingacousticgrazingangleofsidescansonarcanbeeliminatedinthedetectionofsubmarinepipeline,canthedetectionqualityofsubmarinepipelinedetectionbeimproved.Inviewofthis,thepapermakesaspecificanalysisoftheinfluenceoftheacousticgrazingangleofsidescansonartothesubmarinepipelinedetection.Itishopedthatwiththehelpoftheresearchinthispaper,somereferencecanbeprovidedforthetechnicalapplicationofsubmarinepipelinedetection.揖关键词铱侧扫声呐；声波掠射角；海底管道；检测影响揖Keywords铱sidescansonar;acousticgrazingangle;submarinepipeline;detectioninfluence

【中图分类号】F407.474【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2018）11-0163-02

【作者简介】杨勇（1980-），男，江苏南通人，

从事海洋测绘研究。ApplicationandPracticeofNewTechnology新技术应用与实践

163Management&TechnologyofSME中小企业管理与科技

理中，可以看出两者在数据的中心影响上，其对应的数据关系

变化呈现的是递增式变化，也就是随着高度H的变化，其对应

的侧扫声呐声波掠射角会出现对应的增高或者降低。这种变

化的产生，从一定程度上反映了侧扫声呐声波掠射角和海底

管道检测之间的关系，只有保障在两者的检测过程中，能够将

对应的检测工作处理好，才能提升整体的检测质量。

2侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测的影

响分析

针对侧扫声呐声波掠射角对海底管道检测的影响本文在

研究中，以实验验证方式，对其影响因素进行了专门分析，通

过本文的研究和分析能够将对应的海底管道检测因素控制

好，通过实验中的数据分析能够将对应的检测工作处理好，保

障了海底管道建设中的安全性传输应用需求。因此，针对侧扫

声呐声波掠射角对海底管道检测的影响实验是明确两者之间

影响因素排除的重要标准，具体的实验如下。

2.1不同声波掠射角侧扫声呐对海底管道影响2.1.1实验设计

按照本文研究中的需求，将此次研究中的实验地点设置

在青岛市大余湾油田中的某一处海域为研究对象进行专门的

设计分析，具体的实验设计分析中，采用的检测区域为潜水海

域，对应的水深为16m，海下管道建设中的直径D为245mm，

整个管道长692m。大部分管道处于地下掩埋状态，而只有少

部分管道悬浮在水面。对于此，本文在此次实验研究中，以海

底管道检测为依据进行了对应的检测工作。通过对实验区域

内的海底管道控制，保障了检测区域内的测试效果，同时在检

测技术的实施中，也明确了检测工作开展中存在的因素，对于

提升整体的检测能力，具有重要研究意义。2.1.2实验设备

为了保障整体的实验设备应用能力提升，在进行实验操

作中，采用的是EdgeTech4200FS侧扫声呐系统、DGPS导航

定位系统，将两者之间的应用进行有效串联，借助串联工作的

开展实施，控制好对应检测管理因素。并且在进行检测过程

中，将对应的检测工作进行了数据上的设置和处理，采用高分

辨率模式，也就是将HDM作为实验测试中的设备储备，设置

对应的高频率为410KHz，而对应的量程设计为75n，横向分辨

率为2cm。而南北纵向的水波角度控制则为0.30毅，通过对实

验设备选定研究，能够将对应的检测影响元素进行细致分析，

实现了检测工作开展的重要性转变。2.1.3试验参数设计

选定好对应的实验设备之后，应该按照设备的应用进行对应的实验参数设计，整个实验参数设计中应该从以下几方

面进行：

一是在测线的布设上，应该采用单侧布线原则，将其对应

的测线工作和水平中心距离之间的位置关系设置为10、15、20、25、30、35、40、50共八条测线。通过对八条测线的布置，将

其与海底管道的中心距离L之间的距离进行对应的控制测量

分析。

二是针对测量高度的控制选择，因为此次实验中的区域

处于浅水区，整个区域内的水深为16m，所以选定的测量高度

应该低于16m，这样才能保障最终测量结果的准确性。经过反

复的研究和推算之后，将测量高度选定为11m。然后按照测量

工作开展中的工序进行对应的控制工作处理。

三是针对船行航速的控制设计，通过代入相应的公式，将

对应的数据代入得出最终得船速控制。

2.2不同声波掠射角侧扫声呐对海底管道影响结果

分析

按照此次实验研究中的结果表述将其对应的实验测试结

果进行了分析，通过对测量数据的应用分析，得出在不同声波

变化下其对应的检测效果是不同的，要想保障对应的海底管

道检测质量得到提升，还应该注重对其检测中的数据影响分

析，进而在数据影响分析中，能够将对应的检测工作处理好。

通过此次实验研究得出在进行海底管道测量工作的开展中，

应该注重对测量工作开展中的不同扫射角分析，这样才能按

照其对应的测量扫射角的设定，将对应的测量工作开展实践

好。通过对试验结果分析得出，随着不同声波掠射角的角度变

化增大，其对应的高程H也在出现变化。要想保障海底管道检

测还应该注重对该部分影响元素的分析，进而通过分析消除

影响，提升海底管道的检测效果。

3结语

综上所述，在现代化海洋工程建设和发展中，对于海底管

道建设研究越来越重视，通过海底管道的架设，能够将海洋内

的天然气传输到海平面以外。而针对海底管道的监督和管理

中，借助侧扫声呐声波掠射角变化进行专门的分析。通过本文

的研究和分析，发现在海底管道的架设过程中，侧扫声呐声波

掠射角对其影响主要体现在海底水平面以及海底管道中心距

离内，只有保障在海底管道的建设过程中，能够将对应的影响

因素排除，才能保障海底管道的正常传输。

【参考文献】

【1】熊春宝，丁建棣，李志，等.海底管道检测中侧扫声纳声波掠射角的优化设计[J].海洋测绘，2016，36(6)：15-19.

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水声成像技术在水下工程监测中的应用

水声成像技术在水下工程监测中的应用

水声成像技术在水下工程监测中的应用

在当今的科技时代，水下工程的发展日益重要，而水声成像技术作为一种关键的监测手段，正发挥着不可或缺的作用。无论是海洋资源的开发、水利工程的建设，还是水下基础设施的维护，都离不开对水下环境和工程结构的准确了解，而水声成像技术为我们提供了一双“透视”水下世界的眼睛。

水声成像技术的原理基于声波在水中的传播和反射特性。我们知道，声音在水中能够传播很远的距离，而且其传播速度相对稳定。当声波遇到物体时，会发生反射，通过接收和分析这些反射波，我们就可以构建出物体的形状、位置和结构等信息。这就好比我们在黑暗中用手电筒照射物体，通过观察物体反射的光线来了解它的样子。

在水下工程监测中，水声成像技术具有多种应用形式。侧扫声呐就是其中一种常见的工具。它就像一台水下的“扫描仪”，通过向两侧发射声波并接收反射波，可以生成大面积的海底地貌图像。这对于寻找海底沉船、探测海底电缆的铺设路径以及评估海洋地质结构等工作非常有帮助。例如，在建设海底隧道时，工程师们可以利用侧扫声呐来了解隧道沿线的海底地形，提前发现潜在的地质隐患，为工程设计和施工提供重要的参考依据。

多波束测深系统则是另一种重要的水声成像技术。它能够同时测量多个波束的水深数据，从而快速、高精度地绘制出海底的三维地形图。这对于港口建设、航道疏浚以及海上石油平台的基础设计等工程至关重要。想象一下，如果我们要在一片未知的海域建设一个大型港口，首先需要清楚地了解海底的起伏情况，确定最佳的码头位置和航道深度。多波束测深系统就能为我们提供这样精确的海底地形信息，帮助工程师们做出科学合理的规划。

此外，合成孔径声呐技术的出现，进一步提高了水声成像的分辨率和精度。它利用小孔径基阵的移动来合成大孔径，从而实现对目标的高分辨率成像。这使得我们能够更清晰地观察到水下微小的物体和结构细节，对于检测水下管道的裂缝、海底光缆的损伤等细微问题具有极大的优势。比如，在长期运行的海底输油管道中，可能会因为腐蚀或外力作用而出现微小的裂缝。通过合成孔径声呐的监测，我们可以及时发现这些隐患，避免发生严重的泄漏事故，保护海洋环境和保障能源供应的安全。

浅谈侧扫声呐结合多波束对水下物体进行探测的方法

浅谈侧扫声呐结合多波束对水下物体进行探测的方法

浅谈侧扫声呐结合多波束对水下物体进行探测的方法

发表时间：2020-11-30T15:32:22.117Z 来源：《基层建设》2020年第23期 作者： 王德江

[导读] 摘要：侧扫声呐是水下物体探测的一种常见的方法，多波束扫测也是水下物体探测的一种常见方法。

交通运输部南海航海保障中心广州海事测绘中心

摘要：侧扫声呐是水下物体探测的一种常见的方法，多波束扫测也是水下物体探测的一种常见方法。本文通过在大面积水下不明物体位置探测时采用侧扫声呐结合多波束进行探测，两钟常见的探测方法相结合后，优点显而易见，可以准确、高效的完成水下物体的探测。

关键词：侧扫声呐；多波束；水下物体探测

1、研究背景

受湛江海事局的委托，交通运输部南海航海保障中心广州海事测绘中心对湛江港龙腾航道与斗龙航道交汇处不明碍航物进行探测。本次水下不明物体扫测范围为3.5KM*5KM，最后要明确探测范围内是否存在不明碍航物，如果存在不明碍航物需要提供该碍航物的准确坐标

及附近最浅水深。 2、测量设备

图2-1 KLEIN4900侧扫声呐系统 图2-2 R2SONIC2024多波束测深系统

3、实际案例的数据采集及处理

3.1测线布设：根据规范要求，侧扫声呐按3.5*5公里范围内，按实地间距100米布设测线，测线总长共计约300公里。多波束测线按海图水深减去探头吃水的2.5倍间距布设测深线，间距为实地15—50米，测线总长共计约700公里。

3.2船配改正：测量船体坐标系以姿态传感器为坐标原点；X轴：垂直船艏方向，指向船右舷为正；Y轴：沿船艏方向，指向船艏为正；

Z轴：铅垂方向，向下为正。

3.3多波束校准：按照既定的校准方案，在海图上大约10m深的水域附近进行了系统校准。校准的顺序为定位时延（Latency）、横摇偏差（Roll）、纵摇偏差（Pitch）、艏向偏差（Yaw）。定位时延和纵摇偏差的校准在航道外平坦斜坡上进行，以不同的速度行驶，采集数据

多波束测深与测扫声呐的比较

多波束测深与测扫声呐的比较

多波束测深与测扫声呐的比较：

（1） 侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。

（2） 多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。

（3）侧扫声纳能直观地提供海底形态的声成像,但这种声像只能由目标影子长度等参数估计目标的高度,所以对数据解译人员的要求很高。多波束测深系统主要用于进行水下地形测

量。

（4）探测目标机制的差异：多波束是一种测深工具而并非成像系统,无法直接在记录纸上进

行打印,必须先构建数字地形模型(digital terrainmode,l DTM)，再根据DTM构建地貌影像图，从而能够反映细微的地形起伏所导致的坡度和坡向变化;此外,多波束的中央波束探测效好，边缘波束效果差;多波束采用三维可视化的方法进行目标判断,在3D GIS系统中可以直接提取目标物的平面位置和高度,还能够从不同的角度进行观察,便于掌握目标物的形状特征。但是,除非我们在进行测深的同时采集反向散射强度信息,否则我们无法得到与目标物的底质类型相关的信息,因此,多波束比较适合于沉船或者管线等容易根据形状进行判断的目标。

现在的侧扫声纳技术有两个缺点,首先它的横向分辨率取决于声纳阵的水平角宽,分辨率随距离的增加而线性增大,其次它给不出海底的准确深度。当前只有两种声纳可做海底三维成像,即等深线成像和反向散射声成像,前一种是多波束测深声纳(如Multi

-beamSonarSystem) ,后一种是测深侧扫声纳。总体说来,前者适宜于安装在船上做大面积测量,后者适宜于安装在各类水下载体上,包括拖体、水下机器人(AUV) 、遥控潜水器( ROV ) 和载人潜水器(HUV)

海洋技术 交流 海洋侧扫声呐探测技术的发展及应用

海洋技术 交流 海洋侧扫声呐探测技术的发展及应用

知识的力量Tel

知识的力量Tel 技术交流▏海洋侧扫声呐探测技术的发展及应用

一、发展概述

侧扫声呐利用水底后向散射回波来探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标，是海洋探测的重要工具之一,应用极其广泛。对于海洋水下救捞、海洋地质地貌测量、海洋大陆架专属经济区划分、海洋工程、海洋开发以及港口航道疏浚、河港、大坝维护探查乃至渔业研究等都是非常有效的探测工具。侧扫声呐还可用于探查海底的沉船、水雷、导弹和潜艇活动等,因而更有其重要的军事意义。

1960年英国海洋科学研究所研制出第一台侧扫声呐并用于海底地质调查，60年代中期侧扫声呐技术得到改进，提高了分辨率和图像质量等探测性能，开始使用拖曳体装载换能器阵，拖曳体距海底的高度约数十米。70年代研制出适应不同用途的侧扫声呐，轻便型系统总重量仅14公斤。近年来，计算机处理技术的快速发展和应用有效地推进了侧扫声呐探测技术的发展，出现了一系列以数字化处理技术为基础设计的数字化侧扫声呐设备，进而使侧扫声呐技术步入了全新发展阶段，符合特定探测深度和精度的侧扫系统不断研发面世。传统的单频模式逐渐被具备高、低两个频段的双频模式取代，以适应不同的应用环境，特别是对地质调查以及掩埋目标的探测。信号形式也逐渐从简单的单频脉冲演变为chirp信号，以获得更知识的力量Tel

知识的力量Tel 好的分辨力。此外，诸如多波束侧扫、多脉冲技术也不断地被应用于侧扫声呐系统中，以实现高速拖曳全覆盖的同时获得高分辨率的地貌图像信息。美国Klein公司近年研发的Klein5000 V2系列以及EdgeTech公司研发的4200系列深海多波束侧扫声呐系统，代表了目前国外商业侧扫声呐发展的前沿。其他诸如DeepVision、Konsberg、ATLAS以及Teledyne 等公司也都有自己的成熟商业侧扫声呐系列产品。

图1 Klein5000 V2（左）、

Edgetech 4200MP侧扫声呐及其成图结果（右）