艺智苑车太贤:声纳如何测绘海底地形图

（一）中国海事局测绘船舶基本情况

目前，中国海事局共拥有10艘专业测量船舶，分布在上海海事局海测大队（6艘）和广东海事局海测大队（4艘），承担着我国沿海港口航道的海道测量、水文测量、应急扫海测量和港口工程测量任务。每艘测量船舶均配备了高精度双频GPS定位导航设备、先进的测深仪器、船舶运动姿态传感器和数据采集处理系统，可在较差海况下进行精确的实时导航定位和水深测量，自动化数据采集和后处理系统也得到了全面应用，测量精度满足国际海道测量组织（IHO）海道测量规范和我国海道测量国家标准的要求。另外，还有部分测量船舶配备了多波束测深系统、旁侧声纳系统、磁力仪、浅地层剖面仪、海流计、声速仪和水下探测机器人等专业设备，可进行海底全覆盖水深测量、海底地貌和障碍物探测、淤埋铁质沉物探测、海底浅地层构造、海底缆线调查、海洋水文观测等综合性海洋调查工作。

海测“1504”轮
中国海事局不断加强测绘基础设施建设，推广应用测绘新技术、新装备，提高海事测绘队伍的实力与水平，保证海事测绘队伍的航海保障能力。2002年，中国海事局组织完成了上海电子海图中心、海测“1504”轮等基础设施的建设项目；并引进了便携式测深仪、侧扫声纳、五波束测深仪、GPS接收机、GPS信标接收机、小型多波束测深系统等一批测绘新设备。

电子海图中心占地1300平方米，由电子海图制作工作室。纸海图编绘工作室、审校工作室、中心机房、资料室。现代化的会议室等组成。电子海图中心已于2002年9月28日正式启用。2002年共完成电子海图制作62幅。

海测“1504”轮是为适应港口、海道测量现代化，解决现代测绘技术及高科技测绘装备与船舶技术有机结合而开发的新一代测量工作船。该船长40.0米,船宽8.0米，型深3.6米，吃水2.6米，满载排水量约446吨，设计航速13，77海里／时。该船采用双主机双可调螺距螺旋桨，能满足任意速度下的测量作业；船上设了面积较大的测绘工作室，能满足测绘设备发送波束、接收回波、处理信息、打印出图的流水作业的要求通过优选线形等多项措施使船舶有较好的抗摇摆性，在4级风3级浪海况下横摇角不超过测量作业时要求的60°大大减低了测量作业时对天气的依赖程度在船底中部，设置了一道可自动开闭的水密门，昂贵的测量仪器可以自如地伸出船底测量、收回舱内保养，操作既方便又安全；在船尾设有可翻转伸缩出舷外的门字架，在船中两侧设有翻转臂架，架子可装上多种类型不同的测量、扫海仪器，通过液压装置自动放入水中测量和收回：由于将现代海上测量作业的特点与船舶技术有机融为一体，该船将成为真正意义上的测量工作船。

海测“1004”轮
上海海事局海测大队“海测1004”总排水量58吨，适用于A级航区，船舶总长21.52米，型宽4.8米，型深1.7米，满载平均吃水1.295米。

“海测1004”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器和数字侧扫声纳系统，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量、海底地貌和沉船沉物的精确探测（100米扫宽范围，分辨率小于10厘米），可在港区和航道范围内等较浅水域承担海道测量和障碍物探测等多项任务 。

海测“1005”轮
上海海事局海测大队“海测1005”总排水量296吨，适用于三类航区，船舶总长40.10米，型宽7.80米，型深3.60米，满载平均吃水2.6米，设计航速11.6节。

“海测1005”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器和多波束测深系统，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可在2-250米水深范围内对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图，可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“1006”轮
上海海事局海测大队“海测1006”总排水量296吨，适用于三类航区，船舶总长40.10米，型宽7.80米，型深3.60米，满载平均吃水2.6米，设计航速11.6节。

“海测1006”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪和运动姿态传感器，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“1007”轮
上海海事局海测大队“海测1007”总排水量296吨，适用于三类航区，船舶总长40.10米，型宽7.80米，型深3.60米，满载平均吃水2.6米，设计航速11.6节。“海测1007”规格型号与“海测1005”、“海测1006”相同，但船舶机电设备更为先进，自动化程度较高，设计也更为合理。

“海测1007”的仪器设备有：高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量；多波束测深系统，可在2-600米水深范围内对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图；数字侧扫声纳系统，可进行海底地貌和沉船沉物的精确探测（500米扫宽范围，分辨率小于4厘米）； 浅地层剖面仪，能够探测海底以下45米范围内的各类管线、管道等海底地下设施及地层结构和海底构造；磁力仪，可测定海底磁力异常，从而探测海底甚至是淤埋的铁质障碍物； 三维海流计，能够测量各种层面的海流波高，周期，流速等指标，并可进行有向波浪波谱图的分析；装有高清晰度数码摄象机的水下探测机器人，可遥控下潜至水下150米，用于海底地貌探测及进行各类水下物体的搜寻。

“海测1007”是我局目前设备配备最为先进的综合性近海水文测量船，可承担近海海域各类水文测量工程及各类海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供全方位的服务。

海测“1008”轮
上海海事局海测大队“海测1008”总排水量150吨，适用于三类航区，船舶总长29.68米，型宽6.00米，型深2.90米，满载平均吃水1.75米，设计航速10.5节。

“海测1008”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪和运动姿态传感器，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“1009”轮
上海海事局海测大队“海测1009”总排水量150吨，适用于三类航区，船舶总长29.68米，型宽6.00米，型深2.90米，满载平均吃水1.75米，设计航速10.5节。

“海测1009”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器、多波束测深系统和双频数字侧扫声纳系统，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可在2-350米水深范围内对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图，可进行海底地貌和沉船沉物的精确探测（500米扫宽范围，分辨率小于5厘米），可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“151”轮
广东海事局海测大队“海测151”总排水量738吨，满载排水量为917吨，适用于近海航区，船舶总长55米，型宽10米，型深4.6米，吃水3.4米。

“海测151”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量；该船可 随时装上多波束测深系统，对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图；该船配置了一艘可装载定位和测深设备的9.5米工作艇，能满足在浅水区测量工作的需求，可承担近海海域（距岸120海里范围内）各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“1502”轮
广东海事局海测大队“海测1502”总排水量264吨，满载排水量为328吨，适用于沿海航区，船舶总长34米，型宽7.5米，型深3.5米，吃水2.6米。

“海测1502”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器和多波束测深系统，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可 在2-140米水深范围内对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图，可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

海测“1503”轮
广东海事局海测大队“海测1503”总排水量81吨，满载排水量为110吨，适用于沿海航区，船舶总长28米，型宽5.2米，型深2.6米，吃水1.6米。

“海测1503”配备有高精度双频差分GPS接收机，双频测深仪、运动姿态传感器和多波束测深系统，可进行精确海上定位与导航、水深精确测量，可 在2-100米水深范围内对海底进行高精度全覆盖扫测，绘制二维和三维的海底地形图，该小型多波束特别适合于快速扫测狭窄航道，该船可承担近海海域各类水文测量工程及海上应急扫测任务，可为港口航道测绘、海洋调查、各类海上工程建设提供服务。

（二）海底地形图问题

海洋测绘船利用声纳绘制海底的地形图。测绘船上的声纳向海底发射声脉冲，随后接收从海底反射的脉冲。发射的范围为与指向海底的铅垂线夹角从2°—30°之间。船只以2米/秒的速度行进，声脉冲在海水中传播的速度约为1500米/秒。