Minos X聲速剖面儀在賽里木湖容積測量中的應用研究

常正科

【摘 要】Minos X聲速剖面儀可以測出不同水體處的離散聲速，然而水深測量中需要的是平均聲速。如何利用測出的離散聲速，對測深數據進行改正，得到正確的水深數據。通過聲速剖面儀測出不同水深點的離散聲速，然后通過分段法，求出不同水深的平均聲速。在測深儀中輸入標準聲速，由測出的水深，反推出聲波在水中傳播的時間。最后得出正確的水深。

【關鍵詞】聲速剖面儀；水深測量；平均聲速

0 引言

湖波容積測量的主流方法依然是采用水面船只測量水深，測船沿布設的斷面采集水深數據，經過一系列改正計算得到正確的水深數據，最后得出湖波容積。其中聲速改正就是水深測量中必備的一項改正。

聲速在不同的水體中傳播的速度是不一致的，現在一般用專用的聲速儀測量聲速，然后對水深數據進行改正。本文結合賽里木湖容積測量對Minos X聲速儀的應用提出了新方法。該方法使用方便簡單、精度高。

1 Minos X聲速剖面儀簡介

Minos X聲速剖面儀是一臺聲程法測量儀。Minos X聲速剖面儀上裝有固定距離的發射聲源和反射器，在水中發射聲源發射的聲波經反射器反射后被接收，根據其往返程時間，聲速剖面儀可直接測量計算出水中的聲速。工作時，將聲速剖面儀從水面投放到水底，即可得到該處的聲速剖面。

2 離散聲速轉換為平均聲速的計算方法

水下聲速在經過不同的水深層時，聲速有較大的差值。測深儀在計算水深時都是根據聲速與聲波在水中的傳播時間相乘除以2得到的。因此求出準確的聲速對水深測量是很重要的。

Minos X聲速剖面儀能測出不同深度點位的離散聲速，而測深儀需要的是水面至水底這一段的平均聲速。

把水深分成多個連續相等的部分，設每段長為L，每段對應的平均的聲速為Vi，Vi可以由聲速剖面儀測出此處的離散聲速代替。某處的水深為N×L，聲波在此處的傳播時間為t=，此處的平均聲速為V=（N×L）/t。

我們在施測時，首先給測深儀一個標準聲速，可以得到一個深度，用這個深度乘以2，除以標準聲速，得到此處聲波在水中傳播的時間T。有此處的平均聲速V和時間T可以得到此處正確水深。

3 Minos X聲速剖面儀在賽里木湖容積測量中的應用

賽里木湖容積測量是第一次全國水利普查的后續工作之一。為準確掌握湖區基礎數據、客觀評價湖泊演變成因，為湖區生態保護、開發利用、科學研究等工作提供科學依據。測深精度是影響湖泊容積精度的極其重要的因素之一，而測深普遍以回聲儀測深為基本方法，賽里木湖水底溫差很大，聲音在經過不同的水深層時的速度有很大差值，而且賽里木湖平均水深46米，最大水深106米。因此進行水深測量時，必須進行聲速改正。

在容積測量中，共分兩個水下地形作業組，其中一組采用星站差分GPS配合HY-1600回聲測深儀組成的水下測量自動測繪系統進行，另一組采用星站差分GPS配合HD-370回聲測深儀組成的水下測量自動測繪系統進行作業。

把Minos X聲速剖面儀設置成按0.5米的深度間隔采樣離散聲速，然后計算出不同深度的平均聲速。

開始測量前把測深儀聲速統一設置為1500m/s，測出水深數據，最后統一在表格中進行聲速改正。

例如測深儀測出一點的水深是80米，聲波在水中傳播的時間是（80*2）/1500=0.106666666，此處的標準聲速為1433.218m/s，此處正確深度為（1433.218*0.10666666666）/2=76.438。

4 結語

4.1 從以上的分析中，可以得出聲速剖面儀測出的水深是某個深度的離散聲速，而不是此處整個水深的平均聲速，而測深儀需要的是平均聲速，因此在計算水深時一定要注意。

4.2 本文提出的把離散聲速轉換為平均聲速的計算方法，操作簡單，計算科學合理。

4.3 從賽里木湖的聲速曲線圖中可以看出，賽里木湖水下42米以下離散聲速幾乎不再發生變化，水面至測深點平均聲速還在發生變化。

【參考文獻】

[1]桑金.水深測量中的聲速改正問題研究[J].海洋測繪，2006（3）：17-20.

[2]關致和，趙先龍，于政. HY1200聲速剖面法計算測深聲速改正數方法[J].海洋測繪，2006（1）：66-68.

[責任編輯：朱麗娜]