|
* Q: f! q' W5 ^ 大家好，我是南南 ! _- ]( d! X. l7 v
今天来给大家科普一下可能是海洋测绘用的最多的仪器，单波束测深仪
) T, X6 R9 |; V) T: @: g4 p 测深原理
/ z, f! w. u7 T+ Y: I: ` 和其他水下测量设备一样，单波束测深仪的原理也是通过声呐进行测深 但是声波是扇形的，能量过于分散，我们测深需要的是水下一个点的数据，所以需要把声波的能量集中发射，最好是一条直线，就是下面这个样子  ; S+ B% T' @& R" L3 L6 @
所以就用到了波束干涉原理，通过调整不同阵列单元信号之间的参数，使得某些角度的信号增强，而另一些角度的信号相互抵消，这样就形成了我们需要的波束
* t/ W' n, k% b% e. ]* q6 \ 当然这些具体的是稍微有点复杂的，详细了解的同学可以看看阵列信号处理相关的资料来学习一下
% n% H, i4 k. [7 {8 S! n  当然这个波束他不能无限缩小到一个直线，始终是一个扇形且具有一定开角的波束，这个角就是波束角，理论上他的角度越小，测深仪精度越高。 因为波束打到水底是一个圆斑（有些人也把他叫做脚印），通过这个圆斑内有限面积的回波来计算这个圆斑的水深。 一般国产主流价位（三四万）的单波束开角多为5°-7°，在20m的水深范围下，波束角为7°，圆斑的直径将达到2.5m；波束角为5°，圆斑的直径将达到1.7m
5 a5 ^# I2 ?& ]& O; U3 U 通过上述原理我们就可以得到一个水深点（大致）的深度，如果再在这个测深仪上门接一个RTK来获取GNSS数据，那么就可以得到水下的三维坐标。  3 o$ f4 y8 [/ Z* x' z1 R$ a6 j; A
测深优势
+ `" H2 q- j. `4 p8 i n" W 测深仪相对传统的船上拿RTK戳水下的在精度上有绝对优势吗？
; [' W% m Z, Y# {( D" o  我觉得并不见得，由于声速在水中受到温度盐度和压力的影响，不同水深的声速也不一致，当然考虑到声音在水中一般1500米每秒的速度。在内陆50m以内的水深中基本可以忽略不计就是了。
; D' b7 i. e1 B% k, H5 w9 ^0 s6 C  在入海口和死水深的水域（矿坑）误差就会有点点大，需要用声速剖面仪器（贵的一批）来修正数据，当然这种地方正常人也只能用测深仪来测。
4 ?6 g" }( j5 i I5 @ G2 H
 当然测深仪最颠覆的一点是效率，在水下开机就开工作采集数据，在船上或平台上沿着一条直线移动时，它会连续地发射和接收声波，从而得到一系列的水深数据点。这些数据点组成了一条测线
3 M1 z% K: C* L 理论上，只要我船开的够快，我测的就有多快，直接效率起飞（只要回波质量可以就随便开）  ! s" X0 h l# N! N9 W( m
主流厂家
7 {: \4 D! E) U& l$ R4 P 国内做测深仪这种海洋装备的厂家挺多的，除了传统测绘仪器御三家南方测绘，华测导航，中海达以外。 & O3 k' `& Q% \4 N" W' N& |7 J7 y( Y
还有专耕海洋测绘的海卓同创，无锡海鹰、星天海洋等，不过除了海鹰以外其他两家好像都不看得上单波束这点市场，专注做高端的多波束。 " f( c7 G, K) g. G3 ]4 Q' p$ T9 F
性能嘛国产单波束只能说满足绝大部分要求，测量范围多在五百米以内，很少有超过千米的；而且测浅水（1m以下）感觉一般般。 8 Q, e4 U4 v- w- P* R- o4 Q: @
玩的花还得看我们海洋产品的老大Kongsberg，不仅测深范围达到3000m（不知道是不是吹nb）
1 t. `! A6 D X- f+ V: ^) F  最让我佩服的是脑洞真他喵的大
. V6 J# i1 {3 @' M( f* P
 焊个架子搭载八个单波束测深仪，什么多波束测深仪青春版
3 w# C2 c! | H* P5 X) ^/ Q1 x 测深数据/ W+ B4 W9 a: w0 `1 Y
现在各家测深仪后处理基本都是一套流程，由于测深数据是一条条测线，各家通过自己算法过滤掉大部分假水深。  / @! U6 r# O+ v
然后手动将部分算法未过滤掉的假水深修正到正确的水深线上，然后通过间距采点来导出水底高程点数据
2 [! W2 R4 s+ x! I" F  最后导出数据，没什么可说的，说不定二十年后也这样，或许集成个AI让他一键处理？
 3 d( c& p7 w9 ?5 f4 }0 r0 b' J* W
/ D* @, ^) ] }
3 d4 ~' c& b& n1 x0 W) |
2 ~( C" h; C) i$ T7 `) D
% a4 j8 ^" o3 d k
| 
