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大家好，我是南南
3 G1 D+ }& n3 R l. d 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
4 [& |/ I" L' u+ c7 e 测深原理
! b% r3 M& C& \; `/ x& T 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  0 r, C" P# x* W% I1 G* S, `! u' h
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
: \5 y9 X% ?- k7 ~1 R! w 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 0 ~( z0 m( _1 F1 A5 V% O
 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
1 x: a) M4 M7 m) W 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。  ' |& p B9 S+ }6 e
测深优势, n1 W! K9 ]- x) [$ Y7 V
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$ Y, R y2 m- X9 u7 D) f
 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。
! t2 D6 g, Y) [( [" 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。
% u$ X) ?2 f0 ^9 g  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
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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）  . @" {; A# K% ~! ^9 I) T, t
主流厂家6 `6 B9 r/ ]. u0 B) x
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。
. \; W' O0 h. O( |3 I 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。 2 z. z* S, I6 B" f* u
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。
4 Y7 t# v4 ?" P" { Q: `' f 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）
0 H$ {" u5 r* R0 g. u- x  最让我佩服的是脑洞真他喵的大
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 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
0 [3 [/ [% |2 z: z7 @ 测深数据
$ f" q8 M. K# K5 [4 {1 J 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。  , X! s! M: B) g. P! C
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
& [: }0 W' q T: e |  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？
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