RESON Seabat T50 P多波束系统在水下基坑测量中的应用.docx
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1、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。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;另一方面,较窄的波束、先进的检测技术和精密的声线改正方法的采用,也确保了测点船体坐标的归位计算精度,因而多波束测深具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点。可以说,多波束测深系统的出现,极大地改良了传统水深测量的作业方式,在海洋调查中的应用愈发广泛。本文以海底地形中的水下基坑为
2、案例,介绍RESONSeabatT50-P系统组成及特点,并通过其在水下基坑中的具体实施及数据处理,分析其精度及成果。一、组成及特点1 .RESONSeabatT50-P系统组成SeaBatT50-P是SeaBatT系列的新成员,是丹麦Reson公司研制的一种新型的高度集成化多频率的水下三维成像声纳系统,由硬件和软件部分组成。其中硬件部分主要包括:声速剖面仪、表面声速仪、DGPS、罗经、换能器及处理单元、一体化惯导(三维姿态仪)、主机配以网络交换机、计算机组成;软件部分主要是多波束数据采集及处理软件,如图1。(b)DGPS罗经(C)三维姿态仪(d)换能器及处理单元(e)数据采集处理软件图1RE
3、SoNSeabatT50-P系统组成2 .RESONSeabatT50-P系统特点高度集成、安装便捷,作业方便。TeledyneResonSeaBatT50-P多波束系统包含:便携声呐处理器(PSP)。PSP是一台强大的声呐处理器,简化了线缆连接,便于设备快速安装布置。它可以用于声呐、传感器数据及准确时钟同步的单点连接,可以通过标准以太网连接到测绘使用的台式机或笔记本电脑上。大扫宽角度,波束数量多。等距模式下150,等角模式下165,且波束数量达到512条。工作频率范围大。可以在19420kHz之间自由调节,步长为IOkHz。测深分辨率高。测深分辨率达到6mm,可以有效分辨复杂的海底地形。二、
4、外业实施本案例为上海某水域,临近主航道,且来往船舶较多,为了解此区域的水下地形情况,对该区域进行多波束全覆盖水深扫测,并对该区域地形做出分析。1 .设备安装主要对系统各部件包括换能器、GPS罗经、三维姿态仪、显示器等进行组装并调试。本次换能器安装采用船舷方式安装,如图2。2 .安装校准多波束系统各设备安装完毕,运行调试后,为了消除系统误差,必须进行两坐标系统之间的平移、旋转校准,将换能器基阵中心位置归算到测量船重心位置处,以保证测量结果的客观性。安装校准在具有一定坡度和特征的区域进行。校准参数包括横摇、纵摇、艄向。GPS因采用PPS模式传输数据,故不需再进行时延校正。具体测试方法如下:横摇-平
5、坦区域、反向、同速、同一测线。纵摇-斜坡区域、反向、同速、同一测线。艄向-斜坡区域、同向、同速、不同测线。经外业数据采集,通过软件校准计算求得各改正值,横摇-0.63,纵摇-2.95,艄向-2.27o3 .潮位观测及声速测量潮位和声速数据是多波束系统水深改正的重要部分,它直接影响最后的数据质量,因此潮位观测及声速测定必不可少。本次潮位数据使用测区水文站观测的潮位,时间间隔IOmin,以测前半小时及测后半小时为区间进行记录。声速测量使用英产miniSVP声速剖面仪,分别在测前、测中及测后对区域内声速进行测定。三、内业处理本次多波束外业采集数据软件使用PDS2000,内业处理软件使用QINSY公司
6、开发的QPSqimera软件,qimera是一款易于使用且功能强大的声纳数据处理应用程序,兼容多种外业软件数据采集格式,包括常用的QINSYDB,KongsbergA1.1.,RESONNorbitS7K,HypackHSX,GSF等。Qimera包括的功能如下:支持多种原始数据格式及编辑后离散点数据导入。声速改正、潮位编辑。安装校准测试、摆动测试。多种滤波模式,如CUBE滤波、尖刺过滤等。强大的数据编辑模式,如SWath编辑、三维编辑等。成果数据导出格式支持自定义编辑。引导性的工作流程,以最少的用户输入减少操作错误。使用qimera进行多波束内业数据处理关键步骤包括:静(动)吃水、潮位、声速
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