多波束测绘技术优势与海洋测绘新思路

多波束测绘技术优势与海洋测绘新思路

 ,甘闽, 李恒盛

浙江华东建设工程有限公司 浙江 杭州 310000

摘要：在经济全球化发展的情况下，海洋测绘作为与经济有关的事情，成为制约经济发展的因素。随着经济水平的提高，传统的海洋测绘面临着巨大挑战，由于水中测绘工作复杂，测绘要求非常苛刻。有必要开发先进的测绘技术。基于此，本文根据海洋测绘概念，分析了多束测绘技术的应用优势，提出了海洋测绘的应用思路，为海洋测绘技术应用提供参考。

关键词：多波束测绘；技术优势；海洋测绘；新思路

引言

随着各个产业领域的发展，对水下测绘的需求越来越大。海洋具有流速变化多端、水位因素较多和地形复杂等特点，使得海洋测绘面临复杂的情况。随着技术的进步，测绘系统也在不断地提高。多波束测深技术具有较高的分辨率和高效率，可广泛应用于工程施工和水下目标探测等。

1海洋测绘概念

海洋测绘是以海洋水域为对象的测绘和图纸绘制等工作，是涉及许多专业领域的综合学科，也是测绘的重要部分。目前，海洋测绘主要应用于地质结构和物理场方面的测绘。面积测绘是根据设计比例尺，对一定距离进行测绘。基于海洋与陆地不同，海洋覆盖着多种生物的水域，海洋测绘具有陆地所没有的特征。海洋包括暗礁、地形和沉船等，比陆地测绘较难。在海洋数据库中，测绘图可以改善海底概况，有助于了解海洋的性质和变化。在各产业领域，海洋研究应了解海洋地形，强化海洋的认知。此外，海洋测绘也有助于国防建设，有助于国家了解海洋地形。因此，只有在海洋测绘技术应用下，才能为海洋探索提供参考。

2多波束测深技术应用优势

多波束测深是高效的设备，除了多束声呐和系统外，还包括传感器、定位、数据收集站等设施。多波束测深一般由数据收集、数据处理及辅助装置组成。以变换器为中心的子系统负责发送和接收信息，子系统完成光束，将接收到的声波转换成数字信号，记录在变换器。周边设备包括位置传感器和声音的速度，主要功能是测绘瞬间位置、航路测定和水中声音的传播测定。以工作站的数据处理系统负责声波信号、位置、声音断面等观测，并对相关信息进行综合处理，最终完成坐标和深度值的计算。虽然与单束测绘系统没有本质上的变化，但是多束测绘由多个转换器组成，在进行的测绘工作中传送多个光束。在多束测绘系统的使用中，利用长放射束放射超宽声频束，然后利用船底的接收收发过程中，船的正下方就形成了测绘点构成的截面。基于有多束探测法，通过比较相位差感知光束，根据获得数据原理进行探测，提升了海洋测绘的效率。

3多波束测深技术在海洋测绘中的应用思路

3.1水深测绘

采用多波束测绘仪进行海洋测绘，在进行测绘前需要根据测绘船空间合理配置测绘设备。在船舶一侧设置变换器，测绘表层海水的环境变量。在重轴线上设置光纤线，模拟船舶的运动和三维姿态。安装在多频测速的收发控制装置，通过软件的收集来控制系统的工作状态。船顶的导航系统通过控制软件，显示船舶的航行。设备安装后，对多波束探针、罗盘和天线进行定位，并进行定位修正和调试。多波束测深前，系统及其辅助设备的调试校正需要选定有特征的区域，对多波束系统进行横轴、船头校正和延迟校正。测绘水深期间，需要测绘声速面积，得到面积的数值。在测绘中，如果断面变化比较大，就需要增加断面次数，以确保测绘值的精度。在测绘过程中，应保持等速航行。

3.2海图测绘

海洋测绘的重要任务之一是海图测绘。海图测绘需要从量地形到海图的编辑、加工等工序。多波光测绘工作效率较高，可以实现全覆盖测绘，多波束测深技术测绘的数据价值是短波无法比拟的。因此，使用多波波束进行海图测定。需要结合多波波束特点，通过多波波束全覆盖，获得海底地形。以此制作测绘区DTM，并建立数据库。将妨碍航行的障碍物作为地层管理，及时捕捉重要地形，建立测绘机制，及时更新障碍物地层。建立海图数据库的系统，提高内业工作效率[1]。

3.3航运工程测绘

多波束测绘的应用对航运工程产生了重大影响。以疏浚工程为例，在建设方案中，采用短波测速系统，施工图阶段采用短波测速系统。短波测速是点和线的概念，对于小型障碍物的测速，只能根据经验进行补充，这将导致建设停滞，投资误差过大，影响工程进度。因此，考虑到多波束的覆盖特性，在设置阶段和施工阶段使用多波束系统实现设计，可以提高项目管理水平。多波速测绘获取高分辨率数据，实现三维可视化，开辟了隐蔽检测的新领域。多波束测深可以测定详细情况，利用高密度数据准确计算工程.建立新的数据结构,以高密度多束数据为基础，由相邻点组成四角，作为未知因素处理。以几何参数作为通行时间，区分平坦的地形和复杂的地形，并合理的选择水深点，准确地显示地形，实现数据的压缩，明确地形的表现，有效的解决了传统海洋测绘数据的重复性问题，同时也确保了计算的准确度[2]。

4多波束测深技术的应用

4.1数据处理

在多波束测深技术应用中，声线追踪是基于光束入射角、声波往返和断面的数据。由于海水的作用，声波不是沿着一条直线传播，而是在不的界面上发生折射。为了得到光束脚的位置，需要沿着声波的传播路径追踪光束。通过追踪获得空间位置的计算并弯曲校正。在校正中，声音断面的观测起着重要的作用，需要正确反映声音传播特性。一般来说,映射前后必须基于声音的片段,如果海域的特殊变化,需要加密对声音分析,并根据采样层厚度断面参数为基础进行三维空间位置的计算。把临近声音断面音的取样点分成一层，音的变化假设为常值，生成了两种声音跟踪模型。根据两种声音追踪模型，知道水层的厚度，获得光束的水平移动和参数，但水层的厚度决定参数。为了解决这一矛盾，在应用中为了简化追踪计算过程，基于星线追踪误差修正法，根据相同的传播时间，具有表层声速和断面声线的声速对应相同的光束得出结果。计算中的深度和水平位移误差与其他参数无关，与各入射角、声音的速度差异有关。误差校正是声音的片段,根据基准音的断面和实际声音之间的关系,采用误差校正和追踪的方法，得到最终的位置和深度

[3]。

4.2异常数据检测

海洋系统测绘由于受到海浪、风流等环境的影响，在收集测绘数据中，会产生假信号，形成与实际地形不同的地形图。由于多波束测深启动模式的特殊，映射发生误差的概率更高。因此，为了提高多波束测深结果的可靠性，增加条带数据编辑，主要内容是异常数据的检测和处理。由于多波束测深数据量庞大，对于异常数据的判别非常困难，因此，需要2~3倍作业时间的数据处理，编辑占据了重要的位置。数据编辑主要分为双向编辑和自动编辑。使用人机互动界面，对于数据的分析直观性较强。自动编辑采用数学处理，因此效率高，处理可靠性取决于处理方法。在实际应用中，需要结合人机交互和数字处理方法，以此来获得更好的多波束测深数据处理效果。此外，由于多波束测深系统是由多个传感器组成，数据的质量取决于测心传感器的先进性，还取决于辅助机器的技术性能和海洋环境。因此，在海底测量中，一般需要以近邻重叠带作为区域，以确保发现底部地形地貌和水下障碍物，为精度评估提供必要的条件。为了得到囊括整个区域的连续的测量成果，对交叠区域的数据进行融合。建立误差补偿模型，确保多波束测深数值的准确性[4]。

结束语

综上所述，多波测速技术改变了传统的海洋测绘系统。多波速测绘技术的进步，带来了海洋测绘方法的革新，对测绘领域的发展起着积极的推动作用。因此，基于多波束测深技术，构建新的海洋测绘系统，更好地发挥多波束测深技术的应用价值。

参考文献：

[1]纪君平.多波束测绘系统在现代海洋测绘中的应用研究[J].科技创新与应用,2019(19):178-179.

[2]管孝汉.多波束测绘技术优势与海洋测绘新思路[J].中国水运,2019(05):51-52.DOI:10.13646/j.cnki.42-1395/u.2019.05.020.

[3]黎建洲,刘源,邹双朝.多波束测绘技术在长江某水厂取水管现状检查中的应用[J].长江科学院院报,2019,36(12):43-46.

[4]刘果.海洋测绘中多波束测绘技术的应用趋势[J].科技创新与应用,2016(15):298.