側(cè)掃聲吶圖像應(yīng)用領(lǐng)域綜述

側(cè)掃聲吶高分辨率、多用途、低成本海洋調(diào)查設(shè)備廣泛應(yīng)用于海洋、港口、河流、湖泊和其他水域。傳統(tǒng)應(yīng)用包括海道測量、水下工程選址、飛機(jī)殘骸、沉船、魚雷、水雷、集裝箱、化學(xué)品桶、錨鏈、沉石、浮標(biāo)】錨地阻礙航空物、海底物質(zhì)分類等水下目標(biāo)的檢測、海洋調(diào)查和海洋科學(xué)研究。隨著設(shè)備性價(jià)比的不斷提高，越來越多的生產(chǎn)單位和科研機(jī)構(gòu)可以利用側(cè)掃聲吶進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)調(diào)查和科研。因此，本文回顧了側(cè)掃聲吶圖像的應(yīng)用領(lǐng)域，為我國擴(kuò)大其應(yīng)用提供了理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域：海洋局域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)測

海洋活動(dòng)的增加在一定程度上損害了海洋生態(tài)系統(tǒng)。海洋環(huán)境污染的主要原因是陸源污染物的排放，海洋石油勘探，傾倒廢物的海洋，海上事故等。這些活動(dòng)破壞了海洋生物的多樣性，一些有價(jià)值的生態(tài)群落(如珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng))(波西多尼亞水生植物群日益消失，大規(guī)模持續(xù)監(jiān)測海洋局部生態(tài)系統(tǒng)的變化，對后續(xù)的科學(xué)評價(jià)和治理具有重要意義。將側(cè)掃聲吶系統(tǒng)應(yīng)用于荷蘭西南部河口的淺灘地圖，然后監(jiān)測貝殼生物的棲息地環(huán)境。基于聲圖監(jiān)測水下環(huán)境變化的有效性證明，側(cè)掃聲吶可以有效監(jiān)測海洋生物棲息地的變化。

沿海淺海生態(tài)系統(tǒng)是我國四大海域生產(chǎn)力高的生態(tài)系統(tǒng)，河口生態(tài)系統(tǒng).生態(tài)系統(tǒng)在近岸上升，海藻(草)場生態(tài)系統(tǒng)，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，海洋生態(tài)系統(tǒng)等，海洋資源豐富，已成為我國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在一些重要的河口.在港口水域，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，生物多樣性大大降低，紅潮頻繁；許多典型的生態(tài)系統(tǒng)面積急劇縮小，自然景觀受損；港口淤積.航道萎縮.由于生態(tài)環(huán)境的惡化、沿海侵蝕、風(fēng)暴和臺風(fēng)災(zāi)害。上述研究的成功例子將為中國海洋局的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供新的思路。

2、側(cè)掃聲吶基礎(chǔ)知識點(diǎn)

側(cè)掃聲吶具有分辨率高、效率高、操作簡單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。它是海洋地貌測繪、航道障礙物搜索、考古調(diào)查、石油管道裸露檢測、港口碼頭建設(shè)掃描測試等行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的有效工具。因此，掌握側(cè)掃聲吶的相關(guān)知識點(diǎn)有助于選擇合適的側(cè)掃聲吶。如何選擇單頻、雙頻、多波束等多類側(cè)掃聲吶？讓我們來看看幾個(gè)重要的指標(biāo)。

1、量程

測量范圍是斜距的概念，它決定了側(cè)掃可以測量多遠(yuǎn)，可以測量多寬，大量的范圍可以提高掃描測量的效率。測量范圍主要由工作頻率決定。頻率越低，測量范圍越大。比如150kHz量程是450米，450kHz測量范圍為150米。事實(shí)上，在不同的水環(huán)境中，同一頻率的掃描寬度也很不一樣，比如千島湖水域，450kHz可輕松掃測300米(斜距)，但在非常渾濁的寧波海域，450kHz掃描測試是120米(斜距)

2、分辨率

分辨率是區(qū)分目標(biāo)大小能力的指標(biāo)。高分辨率掃描圖像更清晰，可以檢測小目標(biāo)物體。分辨率沿著軌道劃分（alongtrack)和垂直航跡（acrosstrack）在兩個(gè)方向上，沿著軌跡的分辨率主要由水平波束的開角決定（在相同的拖動(dòng)速度下）。水平波束的開角越小，分辨率越高。為了實(shí)現(xiàn)更窄的水平開角，需要更長的傳感器陣列（在相同頻率下）。垂直軌跡分辨率分辨率CW模式和Chirp模式，CW由信號脈寬決定模式，Chirp信號帶寬主要確定模式下垂直軌跡分辨率。

隨著距離的增加，軌跡分辨率降低。在較近的區(qū)域，波束較窄，兩個(gè)空間位置較近的目標(biāo)可以分開，并記錄為兩個(gè)不同的物體。當(dāng)波束腳印在遠(yuǎn)離拖魚時(shí)變寬時(shí)，同一波束無法區(qū)分兩個(gè)靠在一起的目標(biāo)。在聲納圖上，它們看起來像一個(gè)單一的目標(biāo)。

3、功耗

除了量程和分辨率是側(cè)掃聲吶重要的兩個(gè)指標(biāo)外，功耗也是與供電模式相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)。例如一艘沒有船用電源的測量船，給它300W聲納電源，必須使用大功率發(fā)電機(jī)，搬運(yùn)難度大，使用噪音大；但是給一個(gè)30W聲納電源，直接使用普通12V70AH汽車電池，輕松工作10小時(shí)。