СПОСОБЫ СБОРА ДАННЫХ ОБРАТНОГО РАССЕИВАНИЯ МОРСКОГО ДНА, РЕАЛИЗОВАННЫЕ В СОВРЕМЕННЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ ЭХОЛОТАХ
Аннотация
Методы обработки многолучевой гидроакустической информации, реализованные в современных гидрографических системах, касаются главным образом батиметрии. Однако современный многолучевой эхолот позволяет также получать и данные обратного рассеивания. До настоящего времени не существует универсального стандартного подхода для обработки и интерпретации данных обратного рассеивания многолучевых эхолотов (МЛЭ). Фирмы-разработчики многолучевых эхолотов используют собственные методы первичной обработки данных обратного рассеивания и предлагают различные методы визуализации этих данных. Все данные обратного рассеивания, собранные с помощью систем МЛЭ, являются производными от интенсивности обратного рассеивания, или её квадратного корня, который является мгновенной амплитудой, обычно называемой огибающей обратного рассеивания (ОР). Для получения оценок коэффициента ОР морского дна и его угловой зависимости важно знать, интенсивность или амплитуда ОР были записаны эхолотом. В настоящий момент существует четыре возможных способа записи данных ОР, применяемых в современных гидроакустических многолучевых системах. Целью данной работы является устранение неопределенности в области сбора и обработки данных обратного рассеивания морского дна. В статье рассмотрены существующие методы записи данных обратного рассеивания, применяемые в современных высокочастотных многолучевых эхолотах, а также соответствующие методы обработки этих данных. Отмечается, что выбор метода записи данных ОР системой МЛЭ зависит от конкретной цели изучения или исследования морского дна. Для получения мозаик ОР морского дна из перекрывающихся данных МЛЭ необходимо принимать во внимание и компенсировать влияние угла падения на силу ОР. Дополнительно рассмотрены возможные ошибки, которые могут появиться при обработке данных обратного рассеивания. Такие ошибки проиллюстрированы данными, собранными с помощью МЛЭ типа «Reason SeaBat» и других современных многолучевых систем.
Ключевые слова
съемка рельефа дна, гидроакустика, эхо-сигнал, гидролокатор бокового обзора, многолучевые эхолоты, современные гидрографические технологии, Reson, Kongsberg, водная толща, обратное рассеивание, сниппеты, морские геологоразведочные работы, SSS, Reson, Kongsberg
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
De Moustier C. Beyond bathymetry: Mapping acoustic backscattering from the deep seafloor with Sea Beam / C. de Moustier // The Journal of the Acoustical Society of America. - 1986. - Vol. 79. - Is. 2. - Pp. 316-331. DOI: 10.1121/1.393570.
Kleinrock M. C. Capabilities of some systems used to survey the deep-sea floor / M. C. Kleinrock // CRC handbook of geophysical exploration at sea / ed. R. A. Geyer. - 2nd edition. - Boca Raton, Fla.: CRC Press, 1992. - Pp. 35-86.
Clarke J. E. H. Processing and interpretation of 95 kHz backscatter data from shallow-water multibeam sonars / J. E. H. Clarke, L. A. Mayer, N. C. Mitchell, A. Godin, G. Costello // OCEANS ‘93. Engineering in Harmony with Ocean. Proceedings. - IEEE, 1993. - Pp. 437-442. DOI: 10.1109/OCEANS.1993.326135.
Talukdar K. K. Interpretation of Sea Beam backscatter data collected at the Laurentian fan off Nova Scotia using acoustic backscatter theory / K. K. Talukdar, R. C. Tyce, C. S. Clay // The Journal of the Acoustical Society of America. - 1995. - Vol. 97. - Is. 3. - Pp. 1545-1558. DOI: 10.1121/1.412094.
Augustin J. M. Contribution of multibeam acoustic imagery to the exploration of the sea bottom / J. M. Augustin, R. Le Suave, X. Lurton, M. Voisset, S. Dugelay, C. Satra // Marine Geophysical Researches. - 1996. - Vol. 18. - Is. 2. - Pp. 459-486. DOI: 10.1007/BF00286090.
Mitchell N. C. Processing and analysis of Simrad multibeam sonar data / N. C. Mitchell // Marine Geophysical Researches. - 1996. - Vol. 18. - Is. 6. - Pp. 729-739. DOI: 10.1007/BF00313883.
Фирсов Ю. Г. Основы гидроакустики и использования гидрографических сонаров: учеб. пособие / Ю. Г. Фирсов. - СПб.: Нестор-история, 2010. - 348 с.
Фирсов Ю. Г. Новый этап батиметрических исследований северных акваторий России на примере Карского моря / Ю. Г. Фирсов, М. В. Иванов, Е. Н. Колосков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 6 (28). - С. 115-124.
Колосков Е. Н. Применение современных гидрографических технологий для изучения рельефа и донного газопроявления в северных морях России / Е. Н. Колосков, Ю. Г. Фирсов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 3 (31). - С. 54-62.
Кожухов И. В. Электронная инженерная гидрография и перспективы получения новых данных по морфологии и геоэкологии арктических морей / И. В. Кожухов, Е. Н. Колосков, Ю. Г. Фирсов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 4 (32). - С. 95-103.
Колосков Е. Н. Взаимосвязь гидрографии и геоэкологии в контексте глобальных климатических изменений в арктических морях и их последствия / Е. Н. Колосков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 1 (35). - С. 66-75.
SeaBat 8125. Ultra High Resolution Focused Multibeam Echosounder System. Operator’s manual. Version 3.01. - Goleta, California: RESON, Inc., 2002. - 134 p.
Parnum I. M. Benthic habitat mapping using multibeam sonar systems: PhD thesis / I. M. Parnum. - Australia: Curtin University of Technology, 2007. - 208 p.
Gavrilov A. N. Fluctuations of seafloor backscatter data from multibeam sonar systems / A. N. Gavrilov, I. M. Parnum // IEEE Journal of Oceanic Engineering. - 2010. - Vol. 35. - Is. 2. - Pp. 209-219. DOI: 10.1109/JOE.2010.2041262.
Cochrane N. A. Quantification of a multibeam sonar for fisheries assessment applications / N. A. Cochrane, Y. Li, G. D. Melvin // The Journal of the Acoustical Society of America. - 2003. - Vol. 114. - Is. 2. - Pp. 745- 758. DOI: 10.1121/1.1587151.
Instruction Manual. EM Series Multibeam Echo Sounders. Datagram Formats. Report No. 850-160692/N. - Kongsberg Maritime AS, 2010. - 106 p.
Hammerstad E. EM Technical Note: Backscattering and Seabed Image Reflectivity / E. Hammerstad. - Horten, Norway: Kongsberg Maritime AS, 2000. - 5 p.
Lyons A. P. Statistical characterization of high-frequency shallow-water seafloor backscatter / A. P. Lyons, A. Abraham // The Journal of the Acoustical Society of America. - 1999. - Vol. 106. - Is. 3. - Pp. 1307-1315. DOI: 10.1121/1.428034.
Об авторах
Колосков Евгений Николаевич - аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»Корнипаев Борис Александрович - аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»
