多波束测深系统简介
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有些国家自其问世之后,己经计划把所有的重要海区都重新测量 一遍。正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可 比拟的优点，仅仅近20多年时间,世界各国便开发出了多种型号的多 波束测深系列产品，20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的 多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达 深度的 3倍以上。
声速 • ⑦声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速
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二、多波束工作流程简介
• 1、多波束工作原理
•
多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向
海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波
进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成
对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一
次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海
高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技
术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成，因此它对
作业平台有较为严格的要求：
•
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• 1、工作船只不宜太小，应以长度在20m以上，宽度在4m 以上的船只为宜，这种船只才能保证工作平台的稳定性， 使得罗经的改正达到最佳状态。
• 2、安装位置不宜离发动机太近，离发动机太近也一样会 影响罗经对数据的改正。
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• 因此，要想获得准确的数据，天气和海况需满足测量 要求。
• 2、声速控制 • 无论是多波束，亦或者是单波束，海洋测量的基本原
理就是利用的声纳学原理，因此声速的准确与否，直接关 系到测量的准确与否，因此，每次测量，都要对声速进行 准确的测定。 • 3、仪器的准确连接及测量船的正常驾驶都会对测量数 据产生一定的影响。 • 3、内业数据处理质量控制 • 数据的内业处理是一个耐心和经验，以及责任心的问 题，再次不做详细介绍。
终也没有找出原因，后来换了一艘大船，问题也就没了。
• 二、测量过程的控制
•
1、天气和海况的影响
•
因换能器和罗经为高精密仪器
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对环境反应较为敏感，如果仪器工作平台处于非常不稳定 的状态，对数据质量和仪器的安全均有较大影响，因此当 海况或者天气不好的时候，测量数据一般不太理想（这儿 有个题外话，如今项目比较多，航道往往较长，工程比较 紧，有些时候，在天气不允许的情况下，我wenku.baidu.com也进行测量， 效果不好。）
质量控制和误差来源分析里我们再做详细的描述。
• 3、内业数据处理
• 内业数据处理相对来说，操作难度较为繁琐复杂，但 对数据质量没有太大的实质性影响。
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三、多波束测量的质量控制
•
本章是该课件的重点章节，我们从以下几点对其做详
细介绍。
• 一、安装控制
•
因多波束是现代信号处理技术、高性能计算机技术、
多波束测深系统
• 一、多波束测深系统简介与组成 • 二、多波束工作流程简介 • 三、多波束测量质量控制 • 四、多波束测量误差来源与分析 • 五、多波束应用前景
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一、多波束测深系统简介与组成
• 1、多波束定义及特点
• 多波束测深系统是一种可以同时获得多个（典型256个）
相邻窄波束的回声测深系统。与传统的单波束测深系统每 次测量只能获得测量船垂直下方一个海底测量深度值相比， 多波束探测能获得一个条带覆盖区域内多个测量点的海底 深度值，实现了从“点—线”测量到“线—面”测量的跨 越，其技术进步的意义十分突出。
•
罗经就类似人的大脑，它对平衡的调节能力有一定的
限度，当超过这个限度后，就无法再继续实施调节。
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• 二、水位影响
•
水位影响一般较小，但却也是一个不容忽略的影响因
素。
• 三、其它影响因素还包括：声速、水质、吃水的量取、以 及内业roll、picth、yaw值的计算，外业船型的量取。
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五、多波束应用前景
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• 多波束测深系统主要由以下部分组成 • ①换能器：发射和接受波束 • ②OCTANS罗经：实时船舶定向和船舶姿态 • ③GPS：测量定位 • ④SIM接线盒：定位数据、水深数据、船舶姿态数据的集中合
成 • ⑤工业电脑：数据存储和处理，实时测量显示 • ⑥表面声速仪：安装在换能器附近，实时测得换能器处海水
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•
总体来讲，安装目的就是要保证高精密仪器换能器和
罗经的稳定性，具体安装操作还有许多细节，这儿也就不
在一一表述了。
•
题外话：公司至今没有多波束的专业测量船，项目的
船舶有时不太符合测量需要，测出来的数据质量就不太理
想，就如2012年在莱州测量的时候，数据质量问题较大，
但是集合全局测量精英，李素江院长也亲自过来指导，最
• 与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围 大、测量速度快、精度和效率高的优点,它把测深技术从点、 线扩展到面,并进一步发展到立体测深和自动成图，特别适 合进行大面积的海底地形探测。这种多波束测深系统使海 底探测经历了一个革命性的变化，深刻地改变了海洋学领 域的调查研究方式及最终成果的质量。
底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一
定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地
描绘出海底地形的三维特征。
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安装杆振动的例子
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• 2、外业测量
•
无论多波束或者单波束，外业测量环节都是整个测量
过程最为重要，也是决定数据质量最为关键的环节。后面
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四、多波束测量误差来源与分析
• 上一节质量控制里也涉及了一部分误差来源和分析的知识， 在这一节在做详细说明。
• 误差来源一般分为系统误差和偶然误差，系统误差是系统 本身的稳定性所造成的，我们无法改变，我们能改变的仅仅 是偶然误差，那么偶然误差的来源又有那些呢？
• 一、海况影响
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单波束
多波束
First contact of the beam on the seafloor
Dozens/hundreds of independent
beams on seafloor
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• 2、多波束组成 • 多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统,是现
代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、 高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新 技术等多种技术的高度集成。自70年代问世以来就一直以 系统庞大、结构复杂和技术含量高著称。它的主要部件包 括：
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有些国家自其问世之后,己经计划把所有的重要海区都重新测量 一遍。正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可 比拟的优点，仅仅近20多年时间,世界各国便开发出了多种型号的多 波束测深系列产品，20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的 多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达 深度的 3倍以上。
声速 • ⑦声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速
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二、多波束工作流程简介
• 1、多波束工作原理
•
多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向
海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波
进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成
对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一
次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海
高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技
术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成，因此它对
作业平台有较为严格的要求：
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• 1、工作船只不宜太小，应以长度在20m以上，宽度在4m 以上的船只为宜，这种船只才能保证工作平台的稳定性， 使得罗经的改正达到最佳状态。
• 2、安装位置不宜离发动机太近，离发动机太近也一样会 影响罗经对数据的改正。
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• 因此，要想获得准确的数据，天气和海况需满足测量 要求。
• 2、声速控制 • 无论是多波束，亦或者是单波束，海洋测量的基本原
理就是利用的声纳学原理，因此声速的准确与否，直接关 系到测量的准确与否，因此，每次测量，都要对声速进行 准确的测定。 • 3、仪器的准确连接及测量船的正常驾驶都会对测量数 据产生一定的影响。 • 3、内业数据处理质量控制 • 数据的内业处理是一个耐心和经验，以及责任心的问 题，再次不做详细介绍。
终也没有找出原因，后来换了一艘大船，问题也就没了。
• 二、测量过程的控制
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1、天气和海况的影响
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因换能器和罗经为高精密仪器
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对环境反应较为敏感，如果仪器工作平台处于非常不稳定 的状态，对数据质量和仪器的安全均有较大影响，因此当 海况或者天气不好的时候，测量数据一般不太理想（这儿 有个题外话，如今项目比较多，航道往往较长，工程比较 紧，有些时候，在天气不允许的情况下，我wenku.baidu.com也进行测量， 效果不好。）
质量控制和误差来源分析里我们再做详细的描述。
• 3、内业数据处理
• 内业数据处理相对来说，操作难度较为繁琐复杂，但 对数据质量没有太大的实质性影响。
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三、多波束测量的质量控制
•
本章是该课件的重点章节，我们从以下几点对其做详
细介绍。
• 一、安装控制
•
因多波束是现代信号处理技术、高性能计算机技术、
多波束测深系统
• 一、多波束测深系统简介与组成 • 二、多波束工作流程简介 • 三、多波束测量质量控制 • 四、多波束测量误差来源与分析 • 五、多波束应用前景
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一、多波束测深系统简介与组成
• 1、多波束定义及特点
• 多波束测深系统是一种可以同时获得多个（典型256个）
相邻窄波束的回声测深系统。与传统的单波束测深系统每 次测量只能获得测量船垂直下方一个海底测量深度值相比， 多波束探测能获得一个条带覆盖区域内多个测量点的海底 深度值，实现了从“点—线”测量到“线—面”测量的跨 越，其技术进步的意义十分突出。
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罗经就类似人的大脑，它对平衡的调节能力有一定的
限度，当超过这个限度后，就无法再继续实施调节。
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• 二、水位影响
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水位影响一般较小，但却也是一个不容忽略的影响因
素。
• 三、其它影响因素还包括：声速、水质、吃水的量取、以 及内业roll、picth、yaw值的计算，外业船型的量取。
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五、多波束应用前景
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• 多波束测深系统主要由以下部分组成 • ①换能器：发射和接受波束 • ②OCTANS罗经：实时船舶定向和船舶姿态 • ③GPS：测量定位 • ④SIM接线盒：定位数据、水深数据、船舶姿态数据的集中合
成 • ⑤工业电脑：数据存储和处理，实时测量显示 • ⑥表面声速仪：安装在换能器附近，实时测得换能器处海水
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•
总体来讲，安装目的就是要保证高精密仪器换能器和
罗经的稳定性，具体安装操作还有许多细节，这儿也就不
在一一表述了。
•
题外话：公司至今没有多波束的专业测量船，项目的
船舶有时不太符合测量需要，测出来的数据质量就不太理
想，就如2012年在莱州测量的时候，数据质量问题较大，
但是集合全局测量精英，李素江院长也亲自过来指导，最
• 与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围 大、测量速度快、精度和效率高的优点,它把测深技术从点、 线扩展到面,并进一步发展到立体测深和自动成图，特别适 合进行大面积的海底地形探测。这种多波束测深系统使海 底探测经历了一个革命性的变化，深刻地改变了海洋学领 域的调查研究方式及最终成果的质量。
底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一
定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地
描绘出海底地形的三维特征。
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安装杆振动的例子
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• 2、外业测量
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无论多波束或者单波束，外业测量环节都是整个测量
过程最为重要，也是决定数据质量最为关键的环节。后面
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四、多波束测量误差来源与分析
• 上一节质量控制里也涉及了一部分误差来源和分析的知识， 在这一节在做详细说明。
• 误差来源一般分为系统误差和偶然误差，系统误差是系统 本身的稳定性所造成的，我们无法改变，我们能改变的仅仅 是偶然误差，那么偶然误差的来源又有那些呢？
• 一、海况影响
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单波束
多波束
First contact of the beam on the seafloor
Dozens/hundreds of independent
beams on seafloor
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• 2、多波束组成 • 多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统,是现
代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、 高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新 技术等多种技术的高度集成。自70年代问世以来就一直以 系统庞大、结构复杂和技术含量高著称。它的主要部件包 括：