Reson SeaBat7125多波束测深系统应用与分析

◎ 何邦涛 曹敬涛 李海鹏 广州海事测绘中心

Reson SeaBat7125多波束测深系统应用与分析

◎ 何邦涛 曹敬涛 李海鹏 广州海事测绘中心

本文主要结合应用实例，介绍Reson SeaBat7125型多波束测深系统的基本组成、安装方法及作业流程等，同时分析应用过程中需要注意的问题。

多波束测探系统 调试 传感器 应用

1.引言

随着国家“一带一路”建设和海洋强国战略的实施，探索和开发海洋成为国民经济建设中的重要组成部分，跨海大桥建设、海底管线铺设、石油天然气开发等工程建设，都需要进行海底勘察，而且应对集装箱落水、船舶沉没等海上突发事故，需要准确把握事发水域通航尺度变化情况，及时清除海底碍航物，才能有效保障水上通航安全。本文主要结合应用实例，介绍Reson SeaBat7125型多波束测深系统的基本组成、安装方法及作业流程等，同时分析应用过程中需要注意的问题。

Reson SeaBat 7125多波束

2.设备介绍

Reson SeaBat7125多波束测深系统是丹麦Reson公司应用于500米以内测深的浅水型双频高分辨率多波束系统,工作频率为200/400KHz双频可选，分辨率为6mm，扫宽为140°（165°可选），扫测波束数量为256/512个（等角或等距波束）。该系统换能器采用T型设计，安装方便简单，既能固定安装于船底，也能临时性地安装在船舶侧舷，或与ROV和AUV集成固定安装。

2.1功能特性

①采用了动态聚焦和窄波束声学技术；②具有横摇稳定性和底跟踪技术；③多种灵活测量模式（FP2/FP3功能模块）扩展可选；④单主机、双换能器配置扩展可选；⑤覆盖扫宽可调、波束密度可调；⑥自动导航测量和数据质量实时监控；⑦内置系统环境测试模块，实时监控系统单元的工作状态；⑧在线实时输出高分辨率三维水深和侧扫声呐数据。

2.2系统组成

Reson SeaBat 7125多波束由基本系统、辅助设备、数据实时采集处理系统和数据后处理软件包四部分组成。

3.系统安装及调试

3.1建立测量船坐标系统

建立测船坐标系的主要目的是建立一个数学模型,将各子系统的测量数据统一到这个数学模型里进行综合修正。在多年测量实践中总结出两个位置比较适合作为坐标系参考原点：一是换能器安装杆与水线的交点，二是姿态传感器的中心位置，这两点都比较便于量取各仪器参数。确定船体坐标系后量取换能器、姿态传感器、GPS天线在船体坐标系统中的位置参数建立船配文件，用于数据的后处理。

3.2安装多波束换能器

多波束数据精度与换能器安装有着直接的关系，需考虑噪音和振动因素，目前常用的安装方法有侧舷安装与船底安装，在固定使用的船舶上最好船底安装，可以有效减少噪音、振动对换能器的影响，从而提高测深数据质量。临时使用船舶多采用侧舷安装，需注意:①必须装在船上牢固且相对固定部位；②远离噪音源；③安装杆要在靠近水线的位置设置固定点；④换能器要尽量超过船底；⑤要进行标定测试。

3.3安装姿态传感器

姿态传感器能够改正或消除由于船体的横摇、纵摇、艏向、升沉引起的测量误差从而提高测量精度，姿态传感器的安装点需避免振动及碰撞，通常安装在船舶重心且稳固位置，如果重心位置没有合适安装空间，则尽可能选择靠近换能器的位置，这样能更为准确的反应换能器的姿态变化。3.4安装GPS

GPS在多波束系统中主要有三个功能，一是采集、记录精确的坐标，并将该信息输入系统的其它设备；二是提供导航；三是输出ZDA与1PPS，通过同步脉冲将多波束处理单元时间与GPS时间同步从而消除GPS时延。因此GPS应安装在船舶较高且稳固的位置，避免障碍物或船舶无线电设备的干扰，才能获得高精度的坐标信息。3.5系统调试

Reson SeaBat7125多波束系统通常配备Qinsy数据采集主机，系统安装及设备连接完成后需要在Qinsy采集软件中定义系统（系统包括换能器、姿态传感器和GPS等）。选择与接入采集主机中测量设备相对应的驱动程序后，再设置接入的端口及波特率等参数即可完成设置工作。

作业范围和扫测效果图

4.海底管线探测应用

4.1项目简介

为了解海底管线铺设概况，掌握填埋区水深变化情况，某钢铁基地实施排海管道抛石海底多波束扫测，测量范围为排海管道两侧各40米范围，测量要求：1954北京坐标系，高斯投影，理论最低潮面，成图比例尺1:500。

4.2系统标定

本次测量时，均按照规范进行系统标定测试，标定顺序为定位延时、横摇偏差、纵摇偏差、艏向偏差，标定结果：纵摇Picth=-0.10°；横摇Roll=-2.05°；艏摇Yaw=-0.20°。

采用单波束测量成果与标定成果互相比对，重合点水深最大互差为±0.2米，符合规范精度要求。

4.3外业数据采集

扫测计划线按平行中轴线的方向布设，测线间距采用2.5倍水深间距进行布设；扫测时，所有的多波束测线两端均延长100米，以使罗经充分稳定下来，保证测量数据的可靠性；实时采集GPS数据、多波束原始数据、iXSEA OCTANS型光纤罗经运动传感器的罗经和三维涌浪数据、实时的水位数据及用SVP测定的声速数据；船速控制在多波束回波信号质量良好的状况，一般保持在6节以下。4.4内业数据处理

内业数据处理采用Caris软件的HIPS模块进行，主要对采集来的各传感器数据进行处理，及对水深数据设定合理的过滤参数，进而删除部分假信号，处理的顺序是：①对船姿（Pith、roll、heave、gyro）数据与水深数据、导航数据进行检查，筛选；②对水深数据进行声速（SVP）改正；③加入实时潮位；④对数据进行合并。

在块模式（BSUSET）中对合并后的数据进行精细过滤，对两条相邻测线重叠的多余观测数据进行筛选，删除，保留高精度的水深数据，然后在Caris HIPS里把WGS84坐标XYZ格式文件输出，经由hypack测量软件由三参数转换至1954北京坐标，最终采用CASS软件成图。

单波束数据采用HYPACK测量软件进行处理，主要删除假信号，进行水位改正，最后生成XYZ文件，并与多波束水深数据进行比较。

本次测量主、检比对符合情况：共比对126个重合点，最大互差为±0.3米，符合率为100%，符合规范要求。

5.其它应用

目前，Reson SeaBat7125型多波束系统主要用于航道疏浚验收、海底碍航物扫测、水下考古、水文勘测、海底电缆铺设、海洋研究和环境检测业务等方面。

6.应用中需要注意的问题

（1）多波束换能器应安装在噪音低且不易产生气泡的位置，长期使用时应该固定安装，尽量靠近船体中心位置；姿态传感器应安装在能准确反应多波束换能器姿态或测量船姿态的位置，其方向应平行于船的艏艉线。

（2）建立船舶坐标系后，各配套设备的位置与原点的偏移量应该采取多次测量的方式精确量取，读数至1cm，取平均值作为测量结果。

（3）测线布设尽量平行于等深线的走向或潮流的方向，间距应不大于有效测深宽度的80%，重要水域还应加强，间距最好不大于50%，测线两端应适当延长，确保船舶上线时各设备处于稳定状态，同时应严格控制船速，以确保测量数据准确可靠。

（4）由于波束多，系统采集数据量比较大，因此在测量期间，要根据需要实时调整发射频率，过滤多余的假信号，在确保数据质量的同时，适当减少后处理的工作量。

（5）测深精度与表面声速的相关度较大，因此建议在使用过程加装表层声速仪，或另外测量表层声速后输入到7K控制中心。

（6）该系统易受频率及谐波接近测深仪信号的干扰而产生较多假信号，因此测量时尽量不要和单波束同步作业，以免相互干扰影响数据质量。

交通运输部.多波束测深系统测量技术要求JT /T 790-2010.