侧扫声呐技术及其在海洋测绘中的应用探讨
侧扫声呐技术及在海洋测绘中的应用探讨
科技资讯2017 NO.19SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 术88科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION1 研究背景地球表面近70%的面积被海洋所覆盖,因此海洋的战略地位和蕴含的潜在经济价值正越来越受到人们的重视。
相对于陆地而言,海底可能蕴藏着更加丰富的资源,为了合理地开发这些资源,就需要对海底的地形地貌有一个全面的了解,这是建设海洋工程、开发海洋资源、发展海洋科学研究、维护海洋权益等各种海洋活动的基础,但如何去了解海底地形地貌呢？众所周知,在陆地上可以利用卫星遥感,红外遥感等方法来获得地表的地形地貌,但在海洋中这些方法却行不通,因为电磁波在水中衰减太快,几乎传播不到海底就衰减完了,所以无法用电磁波来探测海底的地形地貌。
声波和电磁波虽然都是波,存在很多类似的地方,但海水对它们的吸收系数却很不一样,声波在海水中衰减较小,可以在海水中传播得较远,所以理论上可以用声波来探测海底的地形地貌。
基于声波这样一种优良的性质,人们利用声学原理,并结合信号处理技术和图像处理技术,研制出侧扫声纳来探测海底的地貌,形成能反映海底地貌的侧扫声图。
后来又有人提出多波束测深声纳,用来测量海底的深度,从而获得海底地形。
相对于传统的单波束测深声纳而言,多波束测深声纳不仅大大提高了测深效率,并且能得到直观的海底三维地形图。
侧扫声纳的优点:(1)横向分辨较高,能得到高分辨率的二维海底地貌图;(2)可以根据海底回波强度信息定性分析海底介质的组成;(3)价格便宜,安装简单。
缺点:不能得到直观的三维地形图,不能精确地测出海底深度。
在测深侧扫技术方面,国内从事测深侧扫声纳研制的单位更是少之又少,仅有声学所从20世纪80年代开始开展测深侧扫声纳相关理论研究,形成了一套包括模型、信号处理技术、声纳阵设计、误差分析与精度评估在内的较完整的高分辨率测深侧扫声纳的理论体系,用于指导声纳设计。
先进探测技术在海洋监测中的应用
先进探测技术在海洋监测中的应用海洋，这个占据了地球表面约 71%的广阔领域，对于人类的生存和发展具有极其重要的意义。
它不仅是全球气候的调节器，还蕴藏着丰富的资源和多样的生态系统。
为了更好地了解海洋、保护海洋和利用海洋，先进的探测技术在海洋监测中发挥着至关重要的作用。
声学探测技术是海洋监测中的一项重要手段。
声纳系统就像是海洋中的“耳朵”，通过发射和接收声波来探测海洋中的物体和现象。
多波束测深声纳可以精确地测量海洋的深度和地形，为航海安全、海洋工程建设以及海底地质研究提供了关键的数据。
侧扫声纳则能够绘制出海底的地貌图像，帮助我们发现海底的沉船、礁石和其他障碍物。
此外，声学多普勒流速剖面仪（ADCP）可以测量海水的流速和流向，对于海洋环流、海洋能开发以及海洋生态系统的研究具有重要意义。
光学探测技术在海洋监测中也有着广泛的应用。
海洋光学浮标可以实时监测海水中的光学参数，如叶绿素浓度、悬浮颗粒物浓度和透明度等。
这些参数反映了海洋生态系统的健康状况和生产力。
激光雷达技术则能够探测海面上的风场、浪高和海气界面的物质交换，对于海洋气象预报和海洋与大气相互作用的研究具有重要价值。
此外，水下光学摄像机可以拍摄海洋生物的活动和海底的景观，为海洋生物学和海洋考古学提供了直观的资料。
海洋遥感技术是从太空对海洋进行大范围、长时间监测的有力手段。
卫星搭载的各种传感器，如微波雷达、可见光和红外传感器等，可以获取海洋表面温度、海面高度、海冰分布、海洋叶绿素浓度等信息。
通过对这些数据的分析，我们可以了解全球海洋的变化趋势，预测海洋灾害，如台风、风暴潮等。
同时，海洋遥感技术还能够监测海洋污染的范围和程度，为海洋环境保护提供依据。
海洋地质探测技术对于研究海底的地质结构和矿产资源至关重要。
地震勘探技术通过激发地震波并接收其反射和折射信号，来揭示海底地层的结构和分布。
重力和磁力测量技术可以探测海底的岩石密度和磁性特征，从而推断地下的地质构造和矿产资源的赋存情况。
声呐技术在海洋探测和导航中的进展与前沿问题
声呐技术在海洋探测和导航中的进展与前沿问题声呐技术在海洋探测和导航领域中一直扮演着至关重要的角色。
声呐作为一种利用声波进行导航和测距的技术，已经被广泛应用于海洋领域，包括海底地质勘探、海洋生物学研究、海洋资源开发以及海洋安全等方面。
本文将对声呐技术在海洋探测和导航中的进展和前沿问题进行分析和探讨。
声呐技术的应用范围非常广泛，其中之一是在海洋地质勘探领域。
声呐能够通过探测海底的反射声波来获取地质信息，从而帮助科学家研究海岸线变化、地壳构造和海底地貌等。
声呐技术的高分辨率和精确测距能力使得海洋地质学家能够更好地了解海洋环境中的地质特征，为油气勘探、海底隧道建设以及地震预警等提供了重要支持。
此外，声呐技术也被广泛应用于海洋生物学研究中。
通过声呐，科学家可以探测到海洋中的各种生物活动，如鱼群迁徙、海豚聚集等。
声呐技术可以提供水下生物的精确位置和数量，使得研究者能够更好地了解海洋生物的行为模式、种群密度以及生态系统的健康状况。
这对于保护海洋生物资源和生物多样性的研究具有重要意义。
声呐技术在海洋资源开发中也发挥着重要作用。
例如，在油气勘探领域，声呐可以用于探测沉积物的类型和分布，帮助勘探人员确定潜在的油气储层。
此外，声呐还可以用于定位海底管道和海上风电设施，确保其准确布设和安全运行。
声呐技术的应用不仅提高了资源开发的效率，也减少了对环境的影响和风险。
在海洋安全方面，声呐技术发挥着重要的作用。
声呐可以用于水下导航和目标探测，例如定位潜艇、水雷和矿山等。
声呐技术还可以用于测量海洋中的海流和海洋波浪等环境参数，为海洋预报和海上交通的安全保障提供重要数据支持。
然而，虽然声呐技术在海洋探测和导航中已经取得了显著进展，但仍然存在一些前沿问题需要解决。
其中之一是对海洋生物的影响。
由于声波对生物具有一定的干扰作用，声呐技术可能会对海洋生态系统产生一定的不良影响。
因此，我们需要更加关注声呐技术对海洋生物的影响，并采取相应的措施来减少不良影响。
侧扫声呐的工作范围
侧扫声呐的工作范围
侧扫声呐是一种用于海洋探测和测绘的设备，它的工作范围可以从多个角度来解释。
首先，从技术角度来看，侧扫声呐的工作范围取决于其发射功率、接收灵敏度和传感器的性能。
一般来说，侧扫声呐可以在水下探测几百米到数千米的范围内进行测绘，具体的工作范围取决于设备的规格和型号。
其次，从应用角度来看，侧扫声呐通常用于海洋地质勘探、海底地形测绘、水下遗迹发现等领域。
在海洋地质勘探中，侧扫声呐可以扫描大范围的海底地形，帮助科研人员理解海底地质特征；在水下考古领域，侧扫声呐可以帮助寻找沉船、水下遗迹等目标，因此其工作范围也涵盖了水下文物的探测和保护。
此外，从环境角度来看，侧扫声呐的工作范围还受到海洋环境的影响。
例如，海水的盐度、温度、悬浮物含量等因素都会对声波在水中的传播产生影响，从而影响侧扫声呐的工作范围。
综上所述，侧扫声呐的工作范围是一个综合性的概念，包括了
技术性能、应用领域和海洋环境等多个方面的因素。
通过综合考虑这些因素，可以更全面地理解侧扫声呐的工作范围。
海洋测绘中的声纳技术应用
海洋测绘中的声纳技术应用近年来，海洋测绘成为了人们关注和研究的热点之一。
而在海洋测绘领域中，声纳技术是一种广泛应用的重要技术手段，能够帮助人们了解和探索海洋深处的奥秘。
本文将探讨海洋测绘中的声纳技术应用，从测量水深到探测海底地貌和生物分布，再到研究海洋环境变化等方面进行讨论。
首先，声纳技术在海洋测绘中的最重要的应用之一是测量水深。
传统的水深测量方法是通过使用测深仪或雷达测深仪，但这些方法在测量效率和精度上存在一定的局限性。
而声纳技术则可以通过测量声波传播的时间来计算水深，不仅准确度高，而且测量速度快。
这一技术的应用使得整个海域的水深数据能够更加精确地被获取和记录，为海洋科学家和工程师提供了重要的参考。
其次，声纳技术还能够用于探测海底地貌。
海底地貌的探测对于海洋开发和资源勘探具有重要的意义。
使用声纳技术，可以通过测量声波的反射和散射来描绘海底的形态、地质构造等信息。
这些数据能够帮助科学家们更好地理解海底地貌的形成机制，并为深海石油、天然气开发等提供重要依据。
此外，声纳技术在海洋测绘中还能够应用于探测海洋生物分布。
海洋生物具有复杂而独特的分布规律，而声纳可以通过测量声波在水中的传播来捕捉到生物体的存在。
科学家们可以利用声纳技术探测到鱼群、海豚等生物的分布范围和数量，从而进行海洋生态系统的研究和保护。
此外，还可以通过声纳技术追踪极地地区的海豹、海象等动物的分布和迁徙情况，为相关保护工作提供有力支持。
最后，声纳技术的应用还延伸到了海洋环境变化的研究中。
随着全球气候变暖和海洋污染的日益严重，海洋生态系统和环境也发生了一系列的变化。
利用声纳技术，可以监测海洋中的水温、盐度等参数变化，并通过这些数据推测海水的流动速度和方向。
这些研究可以为海洋环境保护和气候变化研究提供宝贵资料，有助于人们更好地了解和应对海洋环境变化的挑战。
综上所述，声纳技术在海洋测绘中有着广泛的应用。
无论是测量水深、探测海底地貌、研究海洋生物分布还是探究海洋环境变化，声纳技术都发挥着重要作用。
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用摘要：侧扫声呐是利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，目前广泛应用于海洋地形调查以及探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标等。
侧扫声呐具有高分辨率、高效率、低成本等优点，可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
本文旨在介绍侧扫声呐的检测原理、国内外现状、在海洋测绘中的应用以及发展趋势，为后续进行海洋侧扫声呐探测技术的研究打下基础。
关键词：侧扫声呐技术，海洋测绘，海底地形地貌探测1侧扫声呐检测原理侧扫声呐技术利用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底信息，它能直观地提供海底地形地貌的声成像。
其工作原理主要包括以下几个过程：（1）声波的发射：侧扫声呐由拖鱼和船载仪器组成，拖鱼内装有发射换能器和接收换能器阵列，通过电缆与船载仪器相连。
发射换能器向左右两侧发射扇型波束，覆盖一定范围的水体和海底。
（2）声波的接收：接收换能器阵列按一定时间间隔接收水体和海底反射回来的声波信号，并将其转换为电信号传输到船载仪器。
（3）声波的处理：船载仪器对接收到的电信号进行放大、滤波、增益补偿、信噪比提高等处理，以提高信号的质量和可识别性。
（4）声波的显示：船载仪器将处理后的信号按照一定的灰度或颜色编码显示在屏幕上，形成侧扫声呐图像。
声呐图像上的每一行代表一次发射和接收的结果，每一列代表一定距离范围内的回波强度，从而反映海底地形地貌的变化。
2侧扫声呐在海洋测绘中的应用侧扫声呐由于成像分辨率高、对目标区域海底实现全覆盖扫侧，据此对海底地形地貌等进行定性分析，被广泛应用于目标探测，沉船及失事飞机等海底残骸的搜索，海底表层沉积物属性的确定以及海底地震、火山、地层的监测、水下实体结构查勘等。
下面具体介绍一下侧扫声呐在海洋测绘中的应用。
2.1海底地形地貌测量侧扫声呐可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
通过对声呐图像的解译和分析，可以识别出海底的不同类型和形态，如沙纹、基岩、岩石、锚沟等。
海洋技术 交流 海洋侧扫声呐探测技术的发展及应用
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）二、工作原理以双侧、单频带侧扫声呐系统为例，其工作原理示意图如图2所示。
侧扫声呐技术及在海洋测绘中的应用探讨
L/(min·m·m)。进行压水试验,主要目的是为了确定岩层的渗透
率,一般用透水率q来表示,单位为Lu。指在压水压力是1 MPa时,
1 m试验段在每分钟注水量为1 L解孔段渗水量及岩层裂隙的发育,从而为灌
浆提供依据。
3.4 灌浆
首先,不管是帷幕灌浆还是固结灌浆,都遵循由稀而密、分序
图1 工作原理示意图 HRBSSS声纳测深精度评估
(a)单Ping测深结果(m)
(b)每2 m内测深标准差(m) 图2 测深精度评估结果示意图
2 HRBSSS 工作原理与主要误差源
中科院声学所研制的第三代HRBSSS工作原理见图1,其声纳 阵沿载体长轴安装于载体两侧,每侧由一条发射线阵和八条接收 线阵组成。
布孔的原则。如果采用固结灌浆法,通常至少要设置两个孔序。其
次,灌浆方法。如果是地基灌浆,采用先固结后帷幕的方法,按照
灌浆浆液流动特性,自上而下分段卡塞,采用较高的压力,以此来
获取好的灌浆质量。一般开始钻孔5 m深的时候,然后进行冲洗和
压水试验,然后进行灌浆,完成以后,进行下一段工作,如此循环,
直至到达设计的深度。再次,灌浆压力。在压力选择上尽量选择最
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DOI:10.16661/ki.1672-3791.2017.19.088
工程技术
侧扫声呐技术及在海洋测绘中的应用探讨
孙丽平 (交通运输部南海航海保障中心广州海事测绘中心 广东广州 510320)
侧扫声纳的优点:(1)横向分辨较高,能得到高分辨率的二维海 底地貌图;(2)可以根据海底回波强度信息定性分析海底介质的组 成;(3)价格便宜,安装简单。缺点:不能得到直观的三维地形图,不 能精确地测出海底深度。
多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用
多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用摘要：随着我国海洋资源的日益开发，海底目标的探测变得尤为重要。
本文介绍了多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用，主要包括测量原理、系统组成和关键技术。
以南海某海域为例，采用多波束系统探测了海底目标的几何形态、面积、体积、深度等信息，并用侧扫声纳系统获取了目标的声学图像，对两种方式获取的数据进行了比较分析，探讨了多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的优缺点。
结果表明：侧扫声纳系统更适合于海底目标探测，但侧扫声纳系统在浅海环境下的探测深度和分辨率远不及多波束系统；多波束声呐系统可以对海底目标进行三维立体成像，但存在一定的测量盲区。
关键词：多波束；侧扫声纳；数据处理；海底目标引言：多波束和侧扫声纳系统作为目前最常用的声呐设备，具有探测精度高、工作效率高、探测范围广、可多方位同时探测等优点，已广泛应用于海洋调查、海洋测绘、海洋环境监测等领域。
根据测量目的不同，多波束系统主要分为全波束声呐和侧扫声呐两类。
侧扫声呐系统工作时由侧扫声纳探头从海底发射声波，到达海底后通过换能器接收声波信号，并通过图像处理方法得到海底目标的三维成像信息。
全波束声呐系统则可以同时探测多个目标。
一、海底目标探测方法在水下目标探测中，通常使用换能器、多波束和侧扫声纳等设备，其中多波束声纳可同时探测多个目标，它通过发射和接收多个波束信号进行数据采集，并对目标进行三维成像。
侧扫声纳是利用海底的回波信号进行目标探测，它能实现对海底地形地貌的高分辨率和高精度探测。
在实际工程中，根据海底目标的特点，通常会采用多种方法综合应用于海底目标探测。
先用侧扫声纳对海底区域进行扫描测量，然后利用多波束声纳系统获取多个波束的三维数据。
数据处理后得到的数据文件包括原始数据文件、高精度航迹文件、坐标系文件和测深图像文件等。
在实际工程中，通常利用多波束系统获取某一区域的多个波束数据点，然后通过计算机软件处理得到海底地形地貌和海底目标的三维图像。
声纳测距技术在海洋测量中的应用研究
声纳测距技术在海洋测量中的应用研究声纳测距技术是一种利用声波在介质中传播速度来确定距离的测量方法。
在海洋测量中，声纳测距技术广泛应用于海底地形测量、海洋生物资源勘测、海底脉冲回响测距等方面。
本文将着重介绍声纳测距技术在海洋测量中的应用研究。
首先，声纳测距技术在海底地形测量方面发挥了重要的作用。
利用声纳测距技术，可以对海底地形进行高精度的测量和绘制。
海底地形的测量对于海洋工程、水下导航和资源勘测具有重要意义。
声纳测距技术通过发送声波信号到水下，然后接收信号的回波。
通过计算声波信号从发送到回波的时间，可以确定声波在水中的传播速度，从而推算出水下目标的距离和位置。
其次，声纳测距技术在海洋生物资源勘测中也具有重要的应用价值。
海洋生物资源的勘测对于保护海洋生态环境、合理开发利用海洋资源具有重要意义。
声纳测距技术可以用于检测和定位海洋生物动态、测量生物体积以及判断生物群落的分布情况。
通过测量声波的散射、反射和回响特征，可以对海洋中的鱼类、甲壳类、水母等生物进行精准的定位和监测。
此外，声纳测距技术还可应用于海洋环境监测和海洋建筑工程中。
海洋环境监测是指对海洋环境参数（如水温、盐度、溶氧量等）进行实时监测和分析。
声纳测距技术通过测量声波传播的速度和方向，可以获取海水的温度、盐度分布情况，帮助科研人员对海洋环境进行深入研究和分析。
在海洋建筑工程中，声纳测距技术可用于测量海底的地形、土质、流速等参数，为海洋工程的设计和施工提供可靠的数据支持。
最后，需要指出的是，声纳测距技术在海洋测量中的应用研究仍然存在一些挑战。
例如，海洋中存在复杂的声传播环境，如多路径效应、声束散射等，这些都会对测量结果产生影响。
此外，声纳测距技术对水质的要求较高，需要考虑水下噪音、杂散信号等影响因素。
为了克服这些挑战，需要进一步研究声纳测距技术的信号处理算法、声波传播模型等方面的问题。
综上所述，声纳测距技术在海洋测量中具有广泛的应用前景。
通过声纳测距技术，可以实现对海底地形、海洋生物资源、海洋环境和海洋工程等方面的高精度测量和分析。
声纳测量技术在水下测绘中的应用
声纳测量技术在水下测绘中的应用引言：随着人类深入海洋的探索，水下测绘成为我们获取海洋深处信息的重要手段。
而声纳测量技术作为一种非接触性的测量方式，具有高分辨率、高精度等优点，因此在水下测绘中得到了广泛应用。
本文将探讨声纳测量技术在水下测绘中的应用，并分析其优缺点。
一、声纳测量技术的原理声纳测量技术利用声波在介质中传播的速度与接收到的回波信号之间的关系，来测量目标物体的位置、形状和特征。
一般来说，声纳测量可分为被动式测量和主动式测量两种方式。
被动式声纳测量是指利用接收到的目标产生的声波信号来判断目标的位置和特征。
这种方式适用于海洋生态调查、捕鱼定位等领域。
主动式声纳测量则是指通过发送声波信号并接收回波信号来实现测量，可以用于测量目标的距离、深度、体积等。
主动式声纳测量广泛应用于海底地形测绘、水下探测等领域。
二、声纳测量技术在水下测绘中的应用1. 海底地形测绘声纳测量技术在海底地形测绘中发挥着重要作用。
通过发送声波信号并接收回波信号，可以测量海底地形的高程、形态、纹理等信息。
这些数据对海洋资源开发、海洋工程建设等具有重要的参考价值。
同时，声纳测量技术还可以帮助我们了解海底地壳的构造和演化过程，揭示海底火山、热液喷口等地质现象。
2. 水下文物勘探水下文物是人类历史和文化遗产的重要组成部分，而声纳测量技术可为水下文物勘探提供有效的手段。
通过声纳测量技术，可以发现和记录水下文物的位置、形状、材质等重要信息。
这对于文物保护、历史研究具有重要意义。
例如，在中国南海的水下遗址勘探中，声纳测量技术帮助我们发现了大量的海底文物，为研究中国古代海洋文化提供了珍贵的资料。
3. 水下管线、电缆布设声纳测量技术在水下管线、电缆布设过程中起着关键作用。
通过声纳测量技术，可以实现对水下管道和电缆的位置、埋深、走向等进行准确测量，并及时发现和解决问题。
这对于海洋工程建设和维护具有重要意义，可以帮助我们改善海洋资源的利用效率和保护海洋环境。
海上测绘技术中的声纳成像原理与方法
海上测绘技术中的声纳成像原理与方法导言：海上测绘技术是对海底地貌和水下设施进行调查和记录的重要手段。
声纳成像作为其中的重要技术手段之一，在海洋科研、海洋工程、海洋资源开发等领域发挥着重要的作用。
本文将从声纳成像的原理和方法出发，探讨其在海上测绘中的应用和发展趋势。
一、声纳成像原理声纳成像是利用声波传播在水中的特性，通过声波的反射、折射等特性来获取水下目标的空间分布情况。
声纳成像的原理主要包括以下几个方面：1. 声波传播：声纳成像利用的是声波在水中的传播特性。
当声波遇到介质界面时，一部分声能被反射回来，一部分声能则会继续传播，并在水下的目标物体上发生散射、反射等现象。
2. 声纳探测器：声纳成像需要用到声纳探测器，它通常是由发射器和接收器组成的。
发射器将声波信号发送到水下目标上，接收器则用于接收目标反射回的声波信号。
3. 声纳图像重建：通过接收到的声波信号，结合声波传播的物理规律，可以获得水下目标的位置、形状、大小等信息。
在成像过程中，需要对接收到的信号进行处理和重建，最终得到具有空间分布信息的声纳图像。
二、声纳成像方法声纳成像技术主要包括侧扫声纳成像和多波束声纳成像两种方法。
1. 侧扫声纳成像：侧扫声纳成像是一种常用的声纳成像方法，也是目前海洋测绘中应用最广泛的技术之一。
它通过船舶携带的声纳设备，从侧面对水下进行扫描和成像。
在扫描的过程中，声纳设备将连续发射声波，并接收反射回来的声波信号。
然后，利用接收到的声波信号，结合正演模拟和反演算法，对海底地形进行成像。
2. 多波束声纳成像：多波束声纳成像是一种近年来发展起来的声纳成像方法，相比于侧扫声纳成像，它具有更高的分辨率和更准确的成像能力。
多波束声纳成像利用船舶上的声纳设备，同时发射多个波束的声波信号，并接收反射回来的声波信号。
三、海上测绘中的声纳成像应用声纳成像技术在海上测绘中有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 海底地形测绘：声纳成像技术可以对海底地形进行高精度的测绘，包括海底的地貌特征、凹凸不平的地表、海底山脊等。
声纳遥测测量的原理与海洋调查应用
声纳遥测测量的原理与海洋调查应用近年来，声纳遥测测量技术在海洋调查领域中得到了广泛应用。
声纳遥测测量是利用声纳设备对目标进行远程测量与探测的一种方法。
它利用声波在水中的传播特性，通过测量声波的传播速度和信号的回波时间来获取有关目标的信息。
本文将介绍声纳遥测测量的原理与海洋调查应用。
一、声纳遥测测量的原理声纳遥测测量基于声波在水中的传播原理。
声波在水中传播的速度受到水温、盐度和水压等影响。
因此，通过测量声波的传播速度，可以推测出水体的温度、盐度和水压等信息。
声纳遥测测量主要分为两个步骤：发射和接收。
首先，声纳设备发射声波脉冲信号。
这些脉冲信号在水中传播，经过一段时间后，会遇到目标物体，如海底地形或水中生物。
然后，信号的一部分会被目标物体反射回来，形成回波信号。
接下来，声纳设备接收并记录这些回波信号。
通过测量回波信号的传播时间和回波信号的强度，声纳设备可以确定目标物体的位置和特征。
传播时间可以用来计算目标物体与声纳设备的距离，而回波信号的强度可以用来推测目标物体的大小或密度等信息。
通过不断发射和接收声波信号，声纳设备可以扫描整个海洋区域，并生成详细的海洋地图或生物分布图。
二、海洋调查中的应用声纳遥测测量在海洋调查中有着广泛的应用。
首先，它被广泛用于海底地形的勘测。
通过测量回波信号的传播时间和强度，声纳设备可以精确地绘制海底地形的图像。
这对于海洋工程、海底资源勘探和航海导航等都有着重要的意义。
此外，声纳遥测测量还可以用于海洋生物调查。
海洋中生物的分布和数量对于生态系统的研究和保护至关重要。
声纳设备可以通过测量回波信号的强度和频率来推测目标物体的大小和密度，从而判断出海洋中的生物种类与数量。
这对于渔业资源管理和环境保护具有重要意义。
此外，声纳遥测测量还可以应用于海洋环境监测。
通过测量海水中的温度、盐度和水压等参数，可以了解海洋环境的变化情况。
这对于气候变化研究和海洋生态系统的保护具有重要意义。
三、声纳遥测测量的挑战与发展趋势尽管声纳遥测测量在海洋调查中的应用前景广阔，但仍然存在一些挑战。
声纳技术在海洋资源开发中的应用研究
声纳技术在海洋资源开发中的应用研究第一章引言海洋资源的开发和利用是人类社会发展的必然趋势。
然而海洋环境的特殊性以及海洋资源的分布、获取和保护等问题，限制了海洋资源的开发和利用。
作为海洋勘探中的重要技术手段之一，声纳技术在海洋资源开发中发挥了重要的作用。
声纳技术以其高分辨率、高精度、大深度等优势，在海底地貌、海洋生物、海底矿产等领域取得了重要的研究成果。
本文将探讨声纳技术在海洋资源开发中的应用研究。
第二章声纳技术简介声纳技术是一种利用声波在介质中传播的特性，进行距离测量和物体探测、成像等的技术。
声波在水中的速度为约1500m/s，远远高于光在水中的传播速度。
声波穿透海水的能力非常强，因而可以利用声波进行水下探测及成像。
声纳技术主要包括侧扫声纳、多波束声纳和声呐探测等。
第三章声纳技术在海底地貌领域的应用海洋地形是海洋资源的重要基础，声纳技术在海底地貌研究中有着重要的应用。
利用侧扫声纳技术可以获取海底地貌的高分辨率图像，判断砂砾、岩石、河沟、山脊等海底地貌特征，确定海底沉积物类型，为海洋资源的开发提供了重要的数据支撑。
多波束声纳技术则能够形成三维立体图像，提高了海底地貌的精度和分辨率，能够更加准确地探测海底地形和地貌。
第四章声纳技术在海洋生物领域的应用在海洋生物领域中，准确探测海洋动物的生存状态、种类和数量等信息对于保护海洋生态系统和开发海洋生物资源具有重要意义。
声呐探测技术是目前探测海洋生物最常用的手段之一。
声呐探测技术可以探测到海洋生物的回声，根据回声的时间、频率和强度等信息，判断海洋生物的类型和数量。
采用声呐探测技术还可以观察海洋生物的行为、迁徙和交流等情况，对海洋生态系统和海洋生物资源的保护和开发提供了有力的支持。
第五章声纳技术在海底矿产领域的应用海底矿产是海洋资源的重要组成部分，其探测和开发一直是海洋资源开发的难点问题。
多波束声纳技术在海底矿产探测中有着重要的应用。
多波束声纳技术能够精确地探测海底矿物，根据声波反射的幅度和方向等信息，判断矿物特征，如形态、尺寸、密度等，为海底矿产的开发提供了重要的数据支撑。
侧扫声纳系统在海事应急扫测中的应用
摘 要： 侧扫声纳技术已经成为海事应急扫测中一种常规的声学探测手段。 本文详细阐述了 ｌ 贝 ０ 扫声纳系统的工作原理 ， 介绍、 分析了三种不同工作频率的侧扫声纳在海事应急扫测中的应 用情况。 关键词 ： 侧扫声纳 海事应急扫测 工作原理 性能参数
１ ． 引言
对 海 底 微 地 貌 和 目标 物 进 行探 测 ， 随 着 着色可 以形成 彩色 的声图 。
声纳技术的不断发展， 其精度、 分辨率和
如 图１ 所示， 侧 扫声纳 系统 通 过换 能 冲 宽 度较 小也 即 是声 纳发 射 短 脉 冲 时，
图 像 质量 都 比传 统 的 声纳 技 术有 了大幅 器 单元 ， 实现 电能 与声能 的转换 。 通 过控 波束 的频率较高 ， 横向分辨率 （ 数值较 度 的提 高， 在 海 洋测 绘 、 海洋 地质 勘探 、 制、 显 示单 元 ， 控 制声 波 的发 射 与接 收 ， 小） 也较高但是量程较 小； 当脉 冲 宽 度
则， 依 据 现 场 环 境 选 择 合适 的设 备 开展
体将 被 “ 撕 开 ”， 形 成 空 穴气 泡 ， 气泡形
应急扫测工作， 从而提供准确可靠的资 料给海事部门作出决策。
射后， 部分声波返回至换能器。 换能器接 成之后将会破裂， 它可能会损坏换能器，
基于海事应急扫测中快速 陛和准确 收到返 回波束届， 按其强度值映射为像 吸 收 掉 声 纳发 射 的声波 ， 破 坏 波 束 形成 度 的要求 ， 侧扫声纳系统 目前已成为海 素值， 形成侧扫声纳声图。 声图通常以灰 过 程 。 事应急扫测 的一种重要探测手段。 侧扫 度 图来表示， 灰度 变化与换能器接收的 声纳的横向分辨率同脉冲宽度满足
声纳技术在海洋探测中的应用
声纳技术在海洋探测中的应用海洋探测是一项复杂而又重要的研究领域。
人类对海洋的了解有限，而且海洋环境变化快速，涉及范围广泛，只有通过不断地研究和探索，才能够对其有更深入的认识和了解。
声纳技术在海洋探测中发挥了重要作用，本文将介绍声纳技术的应用。
什么是声纳技术？声纳技术是利用声波进行探测和测量的技术。
因为声波传播速度较快、穿透力强、干扰小、可靠性高等优点，所以被广泛应用于海洋探测领域。
声纳技术的应用（一）水下探测水下探测需要通过水中传播的声波信号获取物体信息，如颜色、形状、大小、距离等。
声纳技术可以将传回的信息转化成图像或数字信号，用于对水中环境的研究，以及寻找海底资源、搜寻遇难者等。
在寻找海底资源方面，声纳技术可以通过观测水下地貌，找到适合采油、采气和挖掘矿物资源的地点。
同时，它可以帮助寻找被沉船或飞机破坏残骸，以及在水中的人员或设备等。
（二）海洋生物研究声纳技术可以用于对海洋生物进行研究。
通过观测声纳扫描图像，可以了解海洋中生物的种类、大小、形态等信息，还可以研究生物的数量、分布等生态信息。
声纳技术广泛应用于对鲸鱼、海豚、鱼群、海龟等海洋生物的研究。
声纳技术的应用，可以进一步了解海洋生态环境，有助于海洋生物资源的保护和利用。
（三）海洋气象探测声纳技术在海洋气象探测方面的应用也非常广泛。
海洋气象是指研究海洋气象系统、特别是热带气旋和海浪等天气现象，以及它们的时空演变规律。
声纳技术可以通过观测海浪、风向、气压等参数，以及在热带气旋等天气现象中探测风眼、眼壁等信息，获取海洋气象信息。
（四）海洋测量海洋测量是指研究海洋的地形、水深、地震活动、海潮、海流、水质等数据的测量技术。
声纳技术可以衡量海洋中物体的尺寸、形状和位置。
基于海底地形等海洋地貌学的研究需要精确的声纳数据，可以用于为制图、海上大规模工程建设、导航及军事应用服务等。
总之，声纳技术广泛应用于海洋探测和研究领域，帮助有效地获取海洋信息。
同时，随着技术的不断提高，声纳技术在精度和性能上也有了很大的改进。
声呐测量技术在海底地貌测绘中的应用
声呐测量技术在海底地貌测绘中的应用海底地貌是地球表面最大且最未知的区域之一。
对于了解地球的演化历史、探索资源储量以及保护海洋生态系统，海底地貌的测绘至关重要。
声呐测量技术作为一种常用的海底地貌测绘技术，具有广泛的应用前景。
本文将探讨声呐测量技术在海底地貌测绘中的应用，从声呐测量原理和方法、海底地貌特征的提取以及应用案例等方面进行论述。
声呐测量技术是通过发送声波信号到水下，在接收到被水下物体反射回来的声波信号后进行处理和分析，从而获取水下地貌的一种测绘技术。
声波信号在水中传播的速度和方向受到水质和水深等因素的影响，因此在声呐测量中需要进行相关的校正和修正。
常见的声呐测量仪器包括多波束声纳和侧扫声纳等。
多波束声纳通过多个传感器同时发送和接收声波信号，可以获取较高精度的海底地貌数据。
而侧扫声纳则通过将声波信号以侧向扫描的方式发送，可以获取更广阔的海底地貌信息。
声呐测量技术的原理和方法为我们深入了解海底地貌提供了重要的手段。
在海底地貌的测绘过程中，关键是要从声呐测量数据中提取出准确的地貌特征。
这需要对声呐测量数据进行分析和处理。
首先，需要对原始声呐数据进行滤波和校正，以消除干扰和修正误差。
然后，可以利用声呐数据中的反射信号来判断地貌类型。
浅海地区通常会有较强的反射信号，而深海地区的反射信号较弱。
此外，声呐数据中的多波束和侧扫信息可以用来获取地貌的三维结构。
通过对声呐数据进行图像处理和分析，可以提取出海底地貌的高程、坡度、纹理等特征。
这些特征对于了解海底地貌的形成机制和演化规律具有重要意义。
声呐测量技术在海底地貌测绘中的应用广泛而且深入。
它被用于海底地形图的制作和更新，为航海、渔业和资源勘探提供了重要的基础数据。
声呐测量技术也被广泛应用于海底地震活动的研究。
通过声呐数据的处理和分析，可以探测地震活动的痕迹以及与地壳运动有关的地貌特征。
此外，声呐测量技术还可用于海底地质环境的评估和监测。
通过对声呐数据进行空间分析和模型建立，可以对海底沉积物的分布、厚度和成分等进行研究，为海洋环境保护和资源开发提供科学依据。
海洋技术 交流 应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究
技术交流▏应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究多波束测深系统以条带测量的方式，可以对海底进行100%的全覆盖测量，每个条带的覆盖宽度可以达到水深的数倍。
应用这种高新技术，不仅可以获得高精度的水深地形数据，还可以同时获得类似侧扫声纳测量的海底声像图，为人们提供了直观的海底形态；侧扫声纳的出现为海底探测提供了完整的海底声学图像，用于获得海底形态，并对海底物质的纹理特征进行定性的描述。
利用侧扫声纳和多波束测深系统能够探测海底地形、地貌、障碍物的特点，侧扫声纳和多波束测深系统在大陆架测量、港口疏浚、渔业捕捞、水利和生态监测、海底电缆探测、油气管道布设路径地形测绘以及轮船锚泊海区检测等方面均得到了广泛的应用，且取得了明显的效果，两者都是开发和利用海洋资源必需的仪器设备。
在水深测量精度、定位精度、声像图分辨率等方面两者又各有独特的优点，如果将两者综合起来加以应用，可有效增强不同观测数据的互补性，提高工程质量。
本文以EdgeTech 4200FS型侧扫声纳和SimradEM1002型多波束测深系统为例来说明其在海洋目标探测中的综合应用。
一、侧扫声纳和多波束测深系统的特点多波束测深系统与侧扫声纳都是实现海底全覆盖扫测的水声设备，都能够获得几倍于水深的覆盖范围。
它们具有相似的工作原理，以一定的角度倾斜向海底发射声波脉冲，接收海底反向散射回波，从海底反向散射回波中提取所需要的海底几何信息。
由于接收波束形式的不同以及对所接收回波信号处理方式的不同，多波束测深仪通过接收波束形成技术能够实现空间精确定向，利用回波信号的某些特征参量进行回波时延检测以确定回波往返时间，从而确定斜距以获取精确的水深数据，绘制出海底地形图。
侧扫声纳只是实现了波束空间的粗略定向，依照回波信号在海底反向散射时间的自然顺序检测并记录回波信号的幅度能量，仅仅显示海底目标的相对回波强度信息，获得海底地貌声像图。
⒈ 高精度的水深和定位数据多波束测深系统在处理接收的海底反向散射回波时，有着精密的空间定向，从回波信号时延处理上，有着准确的回波信号时延检测，因此多波束测深系统测量的水深数据精度高；从回波信号幅度处理上，多波束测深系统虽然也需要幅度的归一化处理，但不象侧扫声纳的归一化处理那样严格，远近端回波信号基本均匀，满足时延检测即可，因此多波束测深系统在测量水深的同时虽然也能获得类似侧扫声纳的海底声像图，为人们提供直观的海底形态，但声像图质量不高，分辨率较低。
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侧扫声呐技术及其在海洋测绘中的应用探讨作者：徐乐王艺聪
来源：《中小企业管理与科技·中旬刊》2017年第12期
【摘要】随着科学技术的不断发展，海洋测绘领域掀起了新的技术应用热潮，高分辨率测深侧扫声纳技术便是其中一种，其不仅成本低、易操作，且安装方便。
因此，被广泛应用于海洋测绘事业。
为了对侧扫声呐技术及其在海洋测绘中的应用进行研究，论文通过概述侧扫声呐与海洋测绘的概念与特点，分析了侧扫声呐的工作原理、主要误差源以及侧扫声呐的数据处理与参数校准。
【Abstract】With the continuous development of science and technology， the field of marine surveying and mapping has set off a new wave of technological applications. One of them is high resolution bathymetric side-scan sonar technology， it is not only low cost， easy to operate， but also easy to install. Therefore， it is widely used in marine surveying and mapping. In order to study the side-scan sonar technology and its application in oceanographic mapping. By summarizing the concept and characteristics of side-scan sonar and ocean surveying and mapping， the working principle， main error sources， data processing and parameter calibration of side-scan sonar are analyzed in this paper.
【关键词】侧扫声呐技术；海洋测绘；参数校准
【Keywords】side-scan sonar technology； marine surveying and mapping； parameter calibration
【中图分类号】TB2 【文献标志码】B 【文章编号】1673-1069（2017）12-0150-02
1 引言
随着科学技术发展与工业化建设的不断加快，很多具有自主知识产权的海洋测绘设备应运而生，且现阶段的海洋测绘设备已经基本实现了自动化。
侧扫声呐技术作为一种新型海洋测绘技术，也是现代化海洋测绘技术的典型代表。
基于此，论文对侧扫声呐技术及在海洋测绘中的应用进行探讨。
2 概念阐述
2.1 侧扫声呐的概念与优点
侧扫声呐又称海底地貌仪，其本质即借助回声测深原理，对海底的地貌以及水下物体设备进行探测，其工作频率一般处在几十千赫与几百千赫之间，而其测绘仪器的有效作用范围在300米至600米之间。
侧扫声呐在进行近程探测的过程中，仪器具有较高的分辨率。
而用于深
海地质探测的侧扫声呐仪器的工作频率，达到了几千赫，其探测距离能够达到20公里左右。
侧扫声呐的换能器阵位于拖拽体或者船壳之内，在走航的过程中朝两侧的下方发生声脉冲，一般情况下声脉冲为扇形的波束。
侧扫声呐能够利用声波，对海面、海底、水体的介质性质以及声学结构进行探测，其主要组成部分包括数据的显示与记录单元、数据的传输单元、水下声波发射器、拖拽电缆以及接收换能器。
侧扫声呐的优点主要体现在以下三方面：①可以利用海底回波强度信息，对海底介质的组成情况进行定性的分析；②具有较高的横向分辨率，可以获得分辨率较高的、二维的海底地貌图；③安装便捷、难度低，且成本低廉。
但是，侧扫声呐也存在明显的缺点，即无法获得直观的、三维的地形图，海底深度测量的精度也比较低。
2.2 海洋测绘概念与特点
海洋测绘指的是将海底或者海洋水体作为研究对象，开展的一系列测量以及海图编制的工作。
海洋测绘既是测绘这一学科的重要组成部分，同时也是一门综合性学科，涉及很多相关学科知识。
海洋测绘的基本方法包括两种，其一路线测量也称剖面测量，主要应用于测量海区的地质构造以及地球物理场的特征；其二面积测量，即根据设计的成图比例尺，布置一定距离的测线网进行测量。
海洋测绘的主要测绘对象是海洋，而海洋与陆地最大的不同，即海洋的底部之上覆盖着一层富含各种无机物与生物的水体，这一水体使得海洋测绘相比于陆地测绘，具有如下特点：①海洋测绘只能通常在飞行或者海面航行中进行，而水下开展测绘的难度较大；②海洋测绘的主要测量内容包括海底地貌、沉船以及礁石等。
虽然海底地貌相对简单，但相比于陆地测绘，海洋测绘的难度更大。
3 侧扫声呐的工作原理以及主要误差源
论文以侧扫声呐HRBSSS为例，对侧扫声呐的工作原理以及主要误差源进行研究。
侧扫声呐HRBSSS是一种高分辨测深系统，不仅分辨率较高，且功耗低、体积小，主要应用于水下机器人、拖拽体等载体上，用来探测水下目标以及海洋开发、海洋工程建设、海洋矿产资源的开发等行业。
3.1 侧扫声呐的工作原理
侧扫声呐HRBSSS系统的工作原理详见图1。
该系统的声呐阵置于载体的两侧，载体的每一侧均由发射线阵与接收线阵构成。
工作过程中，首先由载体两侧的发射阵发射声波信号，信号经由海底散射之后，由接收阵负责接收回波信号。
之后，根据采样点的时刻，通过相应计算得出信号传播时延，再根据通道接收数据的空间关系，对波达方向进行估计，在此基础上，通过对回波入射角、申诉以及时延进行计算，得出测深点与载体之间的深度、水平距离。
最后，根据载体的实际定位与相关数据，计算得出测深点的经纬度。
■
图1 侧扫声呐HRBSSS系统工作原理图
3.2 侧扫声呐的主要误差源
侧扫声呐HRBSSS系统的主要误差源分为以下几种：其一，换能器阵幅相误差；其二，姿态传感器输出存在延迟，以及姿态传感器与换能器阵二者之间的相对角度与相对高度存在误差；其三，换能器阵与深度传感器之间存在相对高度的偏差；表面声速与声速的剖面误差；其四，定位数据存在偏差、信号处理方法导致的误差；最后，换能器阵与定位系统之间相对位置存在偏差。
其中，声速误差、幅相误差、定位误差以及姿态内误差，是测深结果准确性的主要影响因素，一般情况下，需要对上述误差进行主要校准。
4 侧扫声呐的数据处理以及偏差的校准
由于侧扫声呐HRBSSS系统存在一定的测深误差，故在测绘工作完成之后，需要对系统偏差进行校准。
初始阶段的测量与标定工作主要包括以下几方面：第一，准确标定出换能器存在的幅相误差，同时对定位系统、深度传感器以及姿态传感器相对于换能器阵的位置数据进行分析，包括换能器阵的安装角度。
第二，通过相应的处理程度以及示波器，对声呐频率参数是否与最先预想的相同，进行判断。
第三，静态采集定位数据信息，找准定位精度。
在此基础上，需要在一块试验海区内，进行近期海面表面声速以及声速剖面的测量，同时完成多组校准参数需要的测线，主要包括具有明显坡度区域的两条重合反向测线，这一测线主要用于pitch 偏差的校准工作；平坦区域与轨迹平行的S形测线，这一测线主要用于roll偏差的校准；平坦区域十字测线，这一测线主要用于幅相误差的校准工作；具有突出的、孤立的、标志物区域平行反向测线，这一测线主要用于heading偏差的校准工作。
由于多种客观存在的参数误差的相互作用，故侧扫声呐HRBSSS系统在进行偏差校准时，需要采用循环校准策略，校准工作需要持续到各项参数的校准量均收敛到某一个值为止，这时便认为得到了合理的校准结果。
在校准工作完成后，需要利用校准量对各项参数进行修正，进而获得较为理想、准确的测深结果。
通过实际应用研究发现，侧扫声呐HRBSSS系统具有较高的可应用性，不仅测绘覆盖面广，测绘精度相对准确，并且操作简单、方便，值得广泛应用。
5 结语
海洋测绘是一项关系着社会经济发展的重要工作。
随着经济全球化发展进程的不断加快，国际竞争愈发激烈，这种情况下，行业测绘事业成了国家经济发展的重要推进内容。
侧扫声呐技术作为一种新型的测绘技术，不仅操作简便、成本低廉，且具有较强的时代性，是我国科学技术与社会进步的一种具体体现，将其应用于海洋测绘事业中，有利于进一步促进海洋事业的发展。
论文从侧扫声呐以及海洋测绘的概念与特点入手，以HRBSSS系统为例，对侧扫声呐的工作原理以及主要误差源进行综合分析，在此基础上，深入研究了侧扫声呐的数据处理以及偏差的校准工作，以期进一步提高侧扫声呐技术在海洋测绘事业中的应用水平，进而推动我国海洋测绘领域的全面发展。
【参考文献】
【1】王爱学，张红梅，王晓，等.侧扫声呐条带数据处理及其无缝成图[J].测绘地理信息，2017，42（01）：26-29+33.。