多波束测深系统简介
多波束测深系统在水库库容曲线测量中的应用
多波束测深系统在水库库容曲线测量中的应用摘要：多波束测深系统的应用，为大中型水库的水下测量工作提供了优质的解决方案，为水库管理者进行科学化管理和决策提供了技术支撑。
关键词：多波束测深系统；库容曲线1.多波束测深系统简介多波束测深系统也称声纳阵列测深系统，利用超声波原理进行工作，系统由GPS定位系统、多波束换能器（探头）、光纤罗经、声速剖面仪、水深数据采集处理器、数据处理软件等构成。
与传统的单波束测深系统每次只能获得测量船垂直下方一个深度值相比，多波束测量能够获得一个条带覆盖区域内多个测量点的深度值，实现了从“点—线”测量到“线—面”测量的跨越，两种测量方式如图1所示：图1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水下地形的照射脚印，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，比较可靠地描绘出水下地形的三维特征。
2.项目概况岗南水库位于河北省平山县岗南镇附近的滹沱河干流上，距省会石家庄58km，是滹沱河中下游重要的大（Ⅰ）型水利枢纽工程，控制流域面积15900km2，总库容15.71亿m3，水库以防洪、供水、灌溉为主，结合发电，与下游28km处的黄壁庄水库联合控制流域面积23400 km2。
截至2016年，库区已有近30年未进行库区淤积及库容曲线的测量，对水库的安全运营带来潜在的威胁。
为了全面摸清水库现状，并对淤积趋势做出科学预测，最大限度的发挥水库效益，管理部门决定进行水库库区淤积及库容曲线修复测量。
3.测量方案项目测图范围为215m高程以下区域，总面积约89.5km2，其中水域部分约23.7 km2（相当于194m高程水位），陆上部分约65.6 km2。
陆上部分采用无人机低空数字摄影测量，水域部分采用多波束测深系统和单波束测深系统完成：（1）对于水深3m以上的区域，采用EM3000D多波束系统完成。
多波束测深系统在航道测量中的关键问题探讨
多波束测深系统在航道测量中的关键问题探讨摘要：多波束测深系统能完成全覆盖水深测量、航行障碍物探测，使航道测绘技术从外业到内业全过程真正实现了自动化、智能化和数字化。
RTK三维水深测量省去传统水深测量中繁琐的水位测量，能够自动消除波浪起伏和动态吃水变化的误差影响。
航道疏浚结果表明，在近海海域该方法可以取代有验潮的常规水深测量。
关键词：多波束测深系统；航道测量；问题引言多波束测深是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成，最常使用在海洋环境中，多波束测深系统打破了传统单波束以点为基础的离散式的作业模式，尽管如此，经过多次水深测量应用，认识到RTK模式下的多波束测深有诸多方面不同于常规水深测量，尤其是误差分析和改正。
1.多波束测深系统简介与传统的单波束测深技术相比较，多波束测深系统优势明显。
①多波束系统采用了全覆盖的测量方式，采集的数据全面，能真实的反映河床地形；②多波束系统同步记录船体姿态信息，起伏、纵摇、横摇、航向等，由后处理软件对测量结果进行校正，使测量结果受外界不利因素影响减小到最低限度；③多波束系统后处理软件功能强大，能对测量资料进行多种成图处理，可生成等值线图、三维立体图、彩色图像、剖面图等，同时还能对同一测区不同测次进行比较以及土方计算等，极大地提高了工作效率；④多波束系统应用的采集软件具有实时成像功能，可以直观地看到水下的地形起伏，以及护岸工程的效果，便于指挥决策和重点监测，利用软件的回放功能，不仅在现场而且在室内也能演示；⑤多波束系统通过后处理软件可以绘制任意比例尺水下图形图，可以满足高精度的水利工程测量要求。
与常规多波束系统不同，SEA BAT 8101 采用特殊的波束形成方法，即在发射和接收时，系统均产生完全经过横摇校正的波束，此项技术被称为旋转定向发射（RDT），其优点为：在发射和接收时无论在沿航迹方向还是垂直航迹方向均可以获得极好的指向性，换能器小但声源级高、系统的安装应用非常方便灵活、旁瓣抑制好于36dB、错误率低。
多波束测深系统信号处理平台关键技术研究与实现的开题报告
多波束测深系统信号处理平台关键技术研究与实现的开题
报告
1. 研究背景
多波束测深系统是一种利用多个声波发射器和接收器测量水深的技术，常用于海洋测绘、航道维护和海底资源勘探等领域。
多波束测深系统能够提高水深测量的精度和效率，但信号处理平台的性能和算法对系统精度和可靠性有着至关重要的影响。
2. 研究内容
本项目旨在研究多波束测深系统信号处理平台关键技术，包括以下内容：
2.1 多波束测深系统建模和信号处理算法研究
对多波束测深系统进行建模，并研究信号处理算法，包括多普勒效应补偿、滤波和波束形成等，提高系统精度和可靠性。
2.2 多波束信号采集和数据处理平台设计与开发
设计、制造并完成多波束信号采集和数据处理平台，完成演示和功能测试，以验证研究成果的实用性与系统性能。
2.3 实验设计和数据分析
通过实际测试和数据分析的方法，验证多波束测深系统信号处理平台的性能、精度和可靠性，并分析试验结果。
3. 研究意义
研究多波束测深系统信号处理平台关键技术的意义在于：
3.1 提高多波束测深系统的测量精度和可靠性，为海洋测绘、航道维护和海底资源勘探等领域的应用提供更加准确的数据。
3.2 探索新型信号处理算法和平台设计，促进多波束测深系统的升级和改良，提高系统性能和效率。
3.3 为相关行业提供技术支持和服务，推动我国航海技术和海洋资源勘探能力的提升。
航道测绘中多波束测深仪的应用分析
航道测绘中多波束测深仪的应用分析摘要：近几年，伴随国家经济水平的提高，“一带一路”的实施与海洋强国战略的实行，海洋经济活动越来越频繁，航道测绘的作用日益明显。
为了确保经济稳定和迅速发展，确保船舶安全运行，满足海事工程的要求，需要定期绘制水道图。
其中，多波束测深仪是一种常用于水道测绘的高科技制图系统。
在此基础上，下文讨论了多波束测深器在航道测绘中的应用，供参考。
关键词：航道测绘；多波束测深仪；应用分析引言多波束测深系统是一种多种技术高度集成的技术，如计算机、数字传感器、水声、导航等。
风管多流技术是一种新的测量技术，可实现风管的高精度测量。
在传统的管道捕获中，测量过程通常使用单束检测器进行，该检测器需要加密的测量线，且测量结果较差。
多流空气形成技术允许有针对性地接收多通道和从宽角度进行远程引导，以获得更准确、更全面的轨道信息，提高空气形成技术的准确性。
1多波束测深系统及原理多波束测深系统，又称为多波束测深仪、条带测深仪或多波束测深声呐等，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技术。
相较于单波束测深仪，其具备自动化成图、数字化记录、高精度、高速度、大范围等优势，近年来应用的范围越来越广。
系统主要由三个子系统组成，其一是多波束的发射和接收系统以及相关的换能器综合信号控制处理系统。
其二是用于多波束系统服务的辅助系统，包括为多波束系统提供测量定位的卫星定位系统、测量产品运行状态的测量系统以及声速剖面仪等。
其三是多波束声波测量数据的解析处理软件系统，包括信息分析处理软件、信息数据对比和整理软件以及信息储存库等。
多波束测量系统通过线状声波对航道底部的地形进行测量，将多线索构成面，从而得到航道水下地形的三维图片。
其工作原理就是利用声波发射器阵列于水下发射一定宽度的扇形覆盖声波，利用声波遇到障碍物会进行反射的原理，对反射的声波进行收集和分析。
这些被反射的声波在数据处理软件的处理下被解析为成千上万的单个测深点的深度值，据此绘制出水底的三维地形图。
海底探测技术 第7章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析
发射换能器组成 发射探测波束 海底检测方法 海底覆盖宽度
脚印大小 测点分布 测深精度
适宜工作区
物理多波束 多个换能器阵 数量少（一般 小于5个） 振幅检测
小（一般小于 水深的两倍）
有
物理换能器决 定 精度高
河道测量
电子多波束 一个或二个换能器阵 波束多，一般大于90个
相干声呐 二个换能器阵 球面波无具体波束
海底探测技术
第一章 绪论 第二章 定位导航技术 第三章 声波探测的基本原理 第四章 声学海底探测设备的组成及分类 第五章 单波束测深设备的组成及工作程序 第六章 侧扫声呐工作原理及探测资料分析 第七章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析 第八章 浅地层探测系统的工作原理及资料分析 第九章 综合探测的实施原则及水下声学定位系统
电罗经
测深仪工作频率不同 操作人员较多
各测深仪吃水变化 数据处理繁杂
航向与船首方向不一致
波束角极小 水体声速曲线
物理多波束
测深仪工作频率不同 操作人员较多
水体声速为平均声速
各测深仪吃水变化 数据处理繁杂
航向与船首方向不一致
电子多波束
相干声呐（条带测深系统）
实现在不增加工作量前提下，得到丰富数据的目的
振幅检测+相位检测或仅有 相位检测 振幅检测
仅有振幅检测的小于水深的 可达水深的10倍以 两倍；振幅检测+相位检测 上 小于水深的8倍
有
仅有声呐水平波束
角
正下方测点多边缘波束少 测点可无限但正下 方无准确测点
正下方精度高，边缘精度低 边缘精度低，正下 方无测点，30～50 度角度区精度高
全海深
距水底小于50m地形 相对简单的海区
纵倾
多波束测深系统在海洋工程测量中的应用
多波束测深系统在海洋工程测量中的应用摘要：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，对于系统的数据采集和波束脚印的归位计算起着十分重要的作用。
本文分析了多波束测深系统在海洋工程测量中的应用。
关键词：多波束测深系统；航道疏浚；数据处理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；一、多波束水下测深系统1.多波束测深系统的组成。
多波束测深技术是现代水下探测领域的新兴技术，它集成了现代空间测控技术、声呐技术、计算机技术、信息处理技术等一系列高新技术，实现了对水下探测目标的高精度和高密度测量。
如SeaBat 8101是目前世界上最先进、精度最高的多波束测深系统之一，它主要由OCTANS光纤罗经和运动传感器、声速剖面仪、侧扫图像处理系统、多波束数据后处理系统(CARIS HIPS后处理软件)、QTC Multiview底质分类系统等共同组成。
2.系统特点。
(1)SeaBat 8101以带状方式进行测量，波束连续发射和接收，测量覆盖程度高，对水下地形可100％覆盖。
与单波束比较，波束角窄，能够完全反映细微地形的变化。
单波束是点、线的反映，而多波束则是面上的整体反映。
多波束测深系统的测量成果更真实可靠，由于是全覆盖，其大量的水深点数据使等值线生成真实可靠。
而单波束是将断面数据进行摘录成图以插补方式生成等值线，在数据采集不够时，等值线会存在一定偏差。
(2)SeaBat 8101条带覆盖宽度210°，波束大小为1．5°×1．5°，波束数目为101个，测深分辨率为1．25 cm。
波束后向散射强度图像和检测到的距河床底距离实时显示在声呐监视器上，且便于快速质量检查。
(3)CARIS HIPS后处理软件功能强大，可以根据需要抽取不同比例尺的数据成图，生成的图件类型有：测深数据图，水深等值线图；三维数字地形模型(DTM)图；彩色水深图；彩色地形阴影图以及质量控制报告等。
多波束测深系统优势
多波束测深系统优势：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。
最初的设计构想就是为了提高海底地形测量效率。
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。
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。
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。
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。
多波束测深系统同综合卫星定位系统配合，由计算机实时处理标绘等深线图，是70年代末以来海道测量工作的一个突破。
时至今日，各个国家生产的多波束又更新换代，横向覆盖宽度可达深度的6倍，波束角可达140°，分辨率可达1cm。
因我国的高精度的水下多波束测量系统正处于研发阶段，尚未有成熟的国产系统，故只能采用进口仪器。
应用领域：广泛应用于江河、湖泊、沿海水下地形的测量;河道疏浚及港口、码头、桥梁工程的测量；并在沉船、水下物体打捞搜寻方面有着良好的应用，在国家基础经济建设中发挥着越来越重要的作用。
总之，多波束测深系统在水下地形测量中的应用将会日益普及。
Seabeam3012全深海多波束测深系统
Seabeam3012全深海多波束测深系统1.概述Seabeam3012是ELAC公司的最新一代深水多波束测深系统。
该系统采用先进的革命性的波束扫描专利技术，可以完全进行艏摇、纵横摇运动补偿。
Seabeam3012是唯一能进行实时全姿态运动补偿的全海洋深度多波束测深系统。
系统工作频率为12kHz，工作水深30－11000m，最大工作速度可达13节。
新的波束扫描技术包括宽覆盖、浅水近场聚焦等特性，使它的性能远超过其它常规扇区扫描发射技术。
Seabeam3012系统能够实时采集测深信息、后向散射数据、侧扫声纳图像等，并以良好的视觉形式将测量结果呈现在操作员面前。
在海底构造研究领域、海地底流研究、海洋资源探测、地球物理探测等具有极高的应用价值。
2.系统结构Seabeam3012全海深多波束测深系统由船底安装发射换能器阵、船底安装接收水听器阵、接线盒、接收、发射控制单元、数据采集工作站以及辅助设备等组成，见下图。
SeaBeam3012多波束主系统结构示意图3. 系统主要技术性能参数表参数指标频率12kHz测量水深范围30~11000m波束个数单条幅：301个（等角模式），497个（等距模式）双条幅：602个（等角模式），994个（等距模式）波束覆盖宽度140︒（自动），150︒（手动）波束发射方式采用波束扫描技术，确保海底脚印平行有序侧扫12位分辩率，最大2000pixel平均脚印分辨率1︒⨯1︒，1︒⨯1.5︒，1︒⨯2︒最大工作船速13节系统工作站Windows操作系统原始数据输出CARIS后处理软件兼容系统的发射速率不小于4Hz，但受来回声程的时间限制。
环境限制Roll：± 10︒；Pitch：± 7︒；Yaw：± 5︒4.SeaBeam3012的物理尺寸参数项目高（mm）宽（mm）深（mm）重量（Kg）水听器阵（1.5︒/1︒）2225496/7680 8921650/2250发射能器阵(1︒)27677401056 3880水听器接线盒60062919120发射换能器接线盒64040913021发射控制机柜1949608858337接收控制机柜1949608858337系统工作站1000500500505.电源要求项目电压/V平均功率/W峰值功率/W接收控制单元220V（50Hz）13003500发射控制单元220V（50Hz）1200系统工作站220V（50Hz）300后处理工作站220V（50Hz）300。
多波束测深原理
多波束测深原理多波束测深是一种利用声波进行水深测量的技术，它通过同时发射多个声波束，以获取水下地形的精确数据。
在海洋测量和地质勘探中，多波束测深技术被广泛应用，为海底地形的绘制和地质构造的研究提供了重要的数据支持。
多波束测深的原理基于声波在水中传播的特性。
当声波遇到不同介质的界面时，会发生反射、折射和透射，根据声波的传播时间和强度变化，可以推断出水下地形的特征。
多波束测深系统通过同时发射多个声波束，可以快速获取大范围的水深数据，提高测量效率和精度。
在多波束测深系统中，声波束的发射和接收是由多个传感器和发射器组成的阵列完成的。
这些传感器和发射器分布在船体的特定位置，形成一个覆盖面积较大的声波束网络。
当声波束发射到水下后，传感器会接收到反射回来的声波信号，并记录下声波传播的时间和强度。
多波束测深系统通过对接收到的声波信号进行分析和处理，可以得到水下地形的高度和形态信息。
利用声波的传播速度和反射信号的时间差，可以计算出水深数据，并绘制出水底地形的立体图像。
同时，多波束测深系统还可以获取水下地质构造的信息，为海底地质勘探和资源调查提供重要的数据支持。
多波束测深技术具有测量范围广、精度高、测量速度快等优点，因此在海洋勘测、海底地形测绘、海底管道敷设、水下考古等领域得到了广泛的应用。
同时，随着声学技术的不断发展和成熟，多波束测深系统的测量精度和数据处理能力也在不断提升，为海洋科学研究和工程应用提供了更加可靠的数据支持。
总之，多波束测深技术是一种高效、精确的水深测量方法，其原理基于声波在水中的传播特性，通过多个声波束的同时发射和接收，可以快速获取水下地形的精确数据，为海洋科学研究和工程应用提供了重要的支持。
随着声学技术的不断发展，多波束测深技术将在未来发挥更加重要的作用。
多波束测深系统
多波束测深系统
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
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
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、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：
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声速 ⑦声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速
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
五、多波束应用前景
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
多波束测深工作原理
多波束测深工作原理多波束测深是一种常用的水下测量技术，它能够准确地测量水下物体的深度。
本文将介绍多波束测深的工作原理和应用。
一、多波束测深的概念和原理多波束测深是利用声波在水中的传播特性进行测量的技术。
它通过发射多个声波束，接收返回的回波信号，并对信号进行处理，从而测量出目标物体的深度。
在多波束测深中，首先需要发射多个声波束。
这些声波束以不同的角度向水下发射，并与目标物体相互交互作用。
当声波束与目标物体相遇时，一部分声能被目标物体吸收，而另一部分声能被目标物体反射回来。
接收器接收到这些返回的回波信号，并将其转化为电信号。
接下来，对接收到的回波信号进行处理。
多波束测深系统通常会使用多个接收器，每个接收器对应一个发射器。
通过对多个接收器接收到的回波信号进行分析和比较，可以确定目标物体的位置和深度。
二、多波束测深的应用多波束测深技术在海洋勘探、水下测绘和海底地形研究等领域有着广泛的应用。
以下是多波束测深的几个主要应用领域：1. 海洋勘探：多波束测深技术可以用于海洋勘探中的海底地形测量和海洋生物资源调查。
通过对海底地形的测量，可以获取海底地貌、地形特征等信息，为海洋勘探提供重要的数据支持。
2. 水下测绘：多波束测深技术可以应用于水下测绘中的海底管线、海底电缆等设施的检测和定位。
通过测量水下设施的深度和位置，可以确保海底设施的安全运行，并为水下工程提供准确的地理信息。
3. 海底地质研究：多波束测深技术可以用于海底地质研究中的地形测量和沉积物分析。
通过测量海底地形和沉积物的分布情况，可以研究海底地质过程、地质灾害等重要问题。
4. 水下文物保护：多波束测深技术可以用于水下文物保护中的文物调查和保护工作。
通过测量水下文物的深度和位置，可以帮助保护人员准确了解文物的分布情况，制定合理的保护方案。
三、多波束测深技术的优势多波束测深技术相比传统的单波束测深技术具有以下优势：1. 高精度：多波束测深技术可以同时发射多个声波束，接收多个回波信号，从而提高测量的精度和准确性。
在疏浚工程检测中的多波束数据处理
在疏浚工程检测中的多波束数据后处理方法研究多波束测深系统以其测量速度快、精度高、全覆盖测量和能够准确直观反映水下地形细小变化的优点，使其在有效的指导疏浚工程施工、或为工程竣工验收提供有力依据等方面具有单波束测深仪无法比拟的优势。
缘此，其在疏浚工程中得到越来越广泛的应用。
但是，多波束测深系统实际水深测量数据，由于采用的数据后处理方法不同，可能会使得到的测量结果产生较大差异。
1.多波束测深系统简介1.1.多波束测深系统的构成典型的多波束测深系统是由多波束声学子系统（由甲板单元处理器和水下探头两部分组成）；波束空间位置传感器子系统（包括导航定位测量系统、船舶姿态测量系统、船艏向测量系统和声速剖面仪）；数据采集、处理子系统（用于测量数据实时采集、数据后处理的计算机及相关软件和用于数据显示、输出、存储的设备）三个子系统构成。
1.2.多波束测深系统的测深方法简介多波束系统通过采用发射、接收指向性正交的两组换能器阵，以较大的扇区开角向水下发射一组垂直航向分布的窄波束,同时通过多阵列接收单元接收几十束或上百束回波信号。
这样，每发出一组声波,可在垂直于航线的方向上得到一组水深数据。
当测船连续航行时, 便可得到一个宽带的水下地形资料。
由于多波束系统大多采用了有效的束控技术和信号处理方法，波束角被大大地缩小了，从而形成一系列窄波束，极大地提高了系统对海底目标的识别和分辨率①。
利用船舶姿态测量系统、船艏向测量系统的补偿功能，提高了获得的测量数据质量。
1.3.测量数据处理方法简介测量数据处理通常包括：定位延时改正；横摇、纵摇、艏摇改正；声速改正；水（潮）位改正；换能器吃水改正；测量数据编辑；滤波处理；网格化处理及数据格式转换。
测量数据后处理主要指：①测量数据编辑：剔出跃点、孤立点和边缘波束数据。
②滤波处理（又称“平滑”）：通过对数据进行圆滑滤波以消除一些高频误差。
③网格化处理（又称“抽稀”）：是对高密度的测量数据采用网格插值法进行合理压缩处理，以使其能够满足绘图及使用需要。
多波束测深系统工作原理
多波束测深系统工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠多波束测深系统这个超酷的玩意儿，它就像大海的探秘小能手呢！多波束测深系统啊，简单来说，就是能把海底的地形摸得清清楚楚的一种设备。
你可以把它想象成一个超级厉害的海底扫描仪。
这个系统主要有几个超重要的部分哦。
比如说换能器，这可是个关键的小宝贝。
换能器就像是多波束测深系统的嘴巴和耳朵。
它会发出声波，这个声波就像小信使一样，“嗖”地一下就冲向海底啦。
这声波的频率还有讲究呢，不同的频率就像不同的快递小哥，有的适合在浅海溜达，有的能深入到深海去传达信息。
当这些声波到达海底的时候，就会发生反射。
就像你在山谷里大喊一声，声音会弹回来一样。
海底这个时候就像一个调皮的小伙伴，把声波给弹回来啦。
换能器呢，这时候就变成耳朵开始接收这些反射回来的声波。
然后呢，多波束测深系统里面有超级聪明的计算小脑袋。
这个小脑袋会根据声波发射出去和反射回来的时间差来计算深度。
你想啊，声波跑得可是有速度的，就像你知道一个人跑步的速度，又知道他跑出去再跑回来用的时间，是不是就能算出跑了多远呀？这里也是一样的道理。
根据这个时间差，就能算出从换能器到海底那一点的距离啦，这个距离就是深度哦。
多波束测深系统厉害的地方还在于它不是只测一个点的深度呢。
它是多波束呀，就像同时射出好多条光线一样，它能同时发射和接收好多束声波。
这样一来，它就不是只知道一个小地方的海底深度，而是能一下子得到一大片海底区域的深度信息。
这就好比你不是只知道一个小坑洼的深度，而是能把一大片地的高低起伏都搞清楚。
而且哦，这个系统还能根据这些深度信息，绘制出超级详细的海底地形图。
就像画家根据不同地方的高度差画出一幅超酷的立体画一样。
这个地形图可有用啦，可以帮助航海的船只避开那些特别深或者特别浅的危险区域。
也能让科学家们研究海底的山脉、峡谷，就像探索一个神秘的地下世界一样。
这个多波束测深系统在海洋研究和海洋工程里那可是大明星呢。
比如说在建造跨海大桥的时候，得知道海底的地形才能把桥墩稳稳地扎下去呀。
多波束测深系统ppt课件
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
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。
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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单波束
多波束
First contact of the beam on
the seafloor
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Dozens/hundreds of independent beams on seafloor
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：
多波束系统介绍与实际应用
8125 测得的沉船
最新型多波束实测资料
最新型多波束实测沉船样图
最新型多波束实测沉船样图
谢谢！ 谢谢！
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Y X
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
直读式声速剖面仪原理
声速剖面及声速改正
7.4 倍 - 0.5 ~ 70m 4.2 倍- 100m 2.7 倍- 150m 2.0 倍- 200m 1.6 倍 - 250m 1.3 倍- 300m 1.25cm 40 次/每秒 26.8 kg (空气中), 4.8 kg (海水中) 直径: 320mm, 长度： 266mm
2、GPS 接收机
• 湿端是一个便携式的
换能器探头。
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数十个独立
的换能器接收。
多波束测深仪
多波束系统介绍与实际应用
ShipScan-from NA V O .mov
多波束介绍
劳雷工业公司
波束用于海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深
从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
多波束测深系统在水利工程中的应用
多波束测深系统在水利工程中的应用文章介绍了多波束测深系统工作原理，以及在水利工程建设及后期运行中的应用，探讨影响其测量精度的主要因素及改善措施，展望其未来发展。
标签：多波束测深；水利工程；水下地形测量1、多波束测深系统组成及工作原理多波束测深系统是一个比较复杂的组合设备，系统本身由发射接收换能器、信号控制处理器、运动传感器等组成，还需配备罗盘，姿态仪，定位GPS，数据采集和存储计算机，并且一般需要安装在导航船上工作。
多波束测深系统的工作原理和单波束回声测深仪基本相同，即测量每个波束声波信号的旅行时间和反射角度，结合定位数据、测量船的姿态数据、声速数据来计算每个波束测得的水深。
2、多波束测深系统在水利建设中的应用分析、了解、评价和解决水利工程建设对河流的影响，从而实现水利工程与河流流域的协调发展，促进社会可持续发展。
水下地形测深系统是了解、掌握河流水下地形变化，解决水利工程修建带来的不利影响的有效工具之一。
目前，利用多波束测深系统测量水下地形已成为普遍采用的重要手段，国内外运用多波束测深系统进行水下地形的测量的原理和方法均已成熟。
2.1 水库淤积及冲刷测量我国的大江大河大多泥沙含量较大，在河流上修建水库，导致河流水位提升，流速降低，必然造成泥沙淤积，而在水库下游，由于发电尾水及汛期泄洪的冲刷，对河床及河底都会造成一定程度的改变，威胁着水库的运行安全和效率。
利用多波束测深系统，监测水下地形的变化，可为水库上游的清淤工程及水库下游的河床保护提供更为准确的数据信息，节省成本，提高工作效率。
2.2 航道水下地形测量航运作为交通运输的重要途径之一，随着水利工程的修建，极大地改变了河道原有的水位变化，包括水流形态，冲淤方式改变等，水库上游水位上升，原有急流险滩可随着水位抬高而被淹没，航道水深增加，航道等级提高，而下游水量减少，水流形势发生较大改变，下游的航运能力降低，从而对整个河段的航运造成一定程度的改变。
这些变化极大地增加了航道运行的安全隐患，及时，准确的掌握这些变化，并作对应的调整可有效降低安全风险，利用多波束测深系统可以准确清晰的了解、掌握水下地形，对水深，水下暗礁，浅滩等影响航运的因素准确掌握，提高航运安全。
关于多波束测深技术在海洋测绘中新趋势的思考
关于多波束测深技术在海洋测绘中新趋势的思考摘要：近年来，随着社会经济发展对水下地形测量要求的提高，传统单波测深仪已经无法满足日益增长的新需求，多波束水深测量技术的出现带来了海洋测量技术的一次重大变革。
在新形势下，必须对多波束测量技术与海洋测绘工序做出进一步的调整。
本文综合影响多波束测量的因素，主要论述了多波束测量技术与海洋测绘工序的调整策略。
关键词：多波束测量海洋测绘调整策略1.多波束测深系统1.1 多波束测深系统是利用多波束原理进行海底测图和测量海底地貌的宽条带回声测深系统，是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。
其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收，通过各种传感器（卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等）对各个波束测点的空间位置归算，从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据。
1.2 测深时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值。
多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成。
1.3 测深系统的回声处理设备较多。
计算机可按预先给定的程序对各种数据和参数在船上实时处理；数字磁带机按规定的格式记录时间、导航数据、罗经航向、纵横摇摆以及各波束测得的水深和相对于船的横向距离等有关数据，以便后期处理；数字打印机可根据需要对所有记录数据进行监控；显示器对系统的模拟输出进行监视，直观显示横向深度剖面（海底轮廓线图）；数字绘图机沿校正过的航迹标绘出等深线图，实时判读海底地貌的轮廓。
1.4 多波束测深系统同单个宽波束的回声测深仪相比，具有横向覆盖范围大（为深度的几倍），波束窄（约为3°～5°），效率高等优点。
多波束测深系统在海洋航道测量中的应用分析
多波束测深系统在海洋航道测量中的应用分析摘要：多波束测深系统是一种利用多波束对水底情况进行测量的系统，它不仅具有良好的海底地形测量效率，而且在实际的测量中还能够对多个海底测量点的深度值进行获取，因此，多波束测深系统在目前的海洋航道测量中得到了广泛的应用。
为此，下文将对多波束测深系统在海洋航道测量中的应用展开详细的分析，希望能够促进我国海洋探测事业的发展。
关键词：多波束测系统；海洋航道测量；应用由于科学技术的飞速发展，在我国海洋航道测量中逐渐出现多种测量系统，其中多波束系统是一种应用较为广泛，且具有较好实际效果的测量系统。
因此，本文对多波束系统在海洋航道测量中的应用进行分析。
1 多波束系统概述多波束测深是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成，由多个子系统构成，虽然不同的多波束系统的组成单元不尽一致，但大体上可将其分为声学系统、数据采集系统、数据处理系统和外围辅助传感器几部分。
多波束采集系统完成波束的触发，经换能器发射和接收后将其转换为数字信号，反算出其测量距离或记录往返时间，通过定位设备、姿态仪、声速剖面仪和电罗径等实现船舶瞬时位置、姿态、航向的测定及海水中声速的传播特性，最终由数据处理系统综合声速、定位、姿态、声速剖面和潮位等信息，计算波束脚印的深度及坐标，绘制海底地形图。
2 多波束系统在海洋航道测量中应用特点2.1 应用带状方式进行测量多波束系统作为一种新型的技术，是多种先进技术的集成，在应用过程中，测量是以带状方式进行的。
多波束系统在应用过程中，优势在于具有较高的测量覆盖程度，能够实现对水下完全覆盖。
多波束系统与单波束相比，更能够完全反映出水下地形的任何细微变化。
这主要是由于多波束系统是面的反应，而单波束则是一种点的反应。
在对水下地形进行测量的过程中，带状方式进行测量，测量的数据是具有较高的可靠性的。
这主要是由于在生成等值线的过程中，这种全覆盖的测量方式，数据量较大，可靠性较好。
多波束测深系统简介
系统庞大、结构复杂和技术含量高著称。它的主要部件包
括：
• • • • •
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
• 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。
•
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。
安装杆振动的例子
• 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 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。
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。 • 2、多波束工作流程简介 • 1、仪器组装
•
仪器安装是多波束测量的首要条件，也是极为重要的环节之一。
的限度，当超过这个限度后，就无法再继续实施调节。
• 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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单波束
多波束
First contact of the beam on the seafloor
Dozens/hundreds of independent beams on seafloor
• 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。
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
一、多波束测深系统简介与组成
• 1、多波定义及特点
• 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。
• 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。
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、
高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技
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。
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：
•
• 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。
•
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
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，我们也进行测量， 效果不好。）
• ⑦声速剖面仪：测量不同海水深度剖面声速
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
• 一、海况影响
•
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。
• 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。
五、多波束应用前景
• 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。
目前世界上主要有美国、加拿大、德国、挪威等国家在生 产此系统，国产多波束尚处于调试阶段，无市场化应用。
•
谢谢！
• 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。
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？
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。
安装杆振动的例子
• 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
质量控制和误差来源分析里我们再做详细的描述。
• 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 声速