Minos X声速剖面仪在赛里木湖容积测量中的应用研究

常正科

【摘 要】Minos X声速剖面仪可以测出不同水体处的离散声速，然而水深测量中需要的是平均声速。如何利用测出的离散声速，对测深数据进行改正，得到正确的水深数据。通过声速剖面仪测出不同水深点的离散声速，然后通过分段法，求出不同水深的平均声速。在测深仪中输入标准声速，由测出的水深，反推出声波在水中传播的时间。最后得出正确的水深。

【关键词】声速剖面仪；水深测量；平均声速

0 引言

湖波容积测量的主流方法依然是采用水面船只测量水深，测船沿布设的断面采集水深数据，经过一系列改正计算得到正确的水深数据，最后得出湖波容积。其中声速改正就是水深测量中必备的一项改正。

声速在不同的水体中传播的速度是不一致的，现在一般用专用的声速仪测量声速，然后对水深数据进行改正。本文结合赛里木湖容积测量对Minos X声速仪的应用提出了新方法。该方法使用方便简单、精度高。

1 Minos X声速剖面仪简介

Minos X声速剖面仪是一台声程法测量仪。Minos X声速剖面仪上装有固定距离的发射声源和反射器，在水中发射声源发射的声波经反射器反射后被接收，根据其往返程时间，声速剖面仪可直接测量计算出水中的声速。工作时，将声速剖面仪从水面投放到水底，即可得到该处的声速剖面。

2 离散声速转换为平均声速的计算方法

水下声速在经过不同的水深层时，声速有较大的差值。测深仪在计算水深时都是根据声速与声波在水中的传播时间相乘除以2得到的。因此求出准确的声速对水深测量是很重要的。

Minos X声速剖面仪能测出不同深度点位的离散声速，而测深仪需要的是水面至水底这一段的平均声速。

把水深分成多个连续相等的部分，设每段长为L，每段对应的平均的声速为Vi，Vi可以由声速剖面仪测出此处的离散声速代替。某处的水深为N×L，声波在此处的传播时间为t=，此处的平均声速为V=（N×L）/t。

我们在施测时，首先给测深仪一个标准声速，可以得到一个深度，用这个深度乘以2，除以标准声速，得到此处声波在水中传播的时间T。有此处的平均声速V和时间T可以得到此处正确水深。

3 Minos X声速剖面仪在赛里木湖容积测量中的应用

赛里木湖容积测量是第一次全国水利普查的后续工作之一。为准确掌握湖区基础数据、客观评价湖泊演变成因，为湖区生态保护、开发利用、科学研究等工作提供科学依据。测深精度是影响湖泊容积精度的极其重要的因素之一，而测深普遍以回声仪测深为基本方法，赛里木湖水底温差很大，声音在经过不同的水深层时的速度有很大差值，而且赛里木湖平均水深46米，最大水深106米。因此进行水深测量时，必须进行声速改正。

在容积测量中，共分两个水下地形作业组，其中一组采用星站差分GPS配合HY-1600回声测深仪组成的水下测量自动测绘系统进行，另一组采用星站差分GPS配合HD-370回声测深仪组成的水下测量自动测绘系统进行作业。

把Minos X声速剖面仪设置成按0.5米的深度间隔采样离散声速，然后计算出不同深度的平均声速。

开始测量前把测深仪声速统一设置为1500m/s，测出水深数据，最后统一在表格中进行声速改正。

例如测深仪测出一点的水深是80米，声波在水中传播的时间是（80*2）/1500=0.106666666，此处的标准声速为1433.218m/s，此处正确深度为（1433.218*0.10666666666）/2=76.438。

4 结语

4.1 从以上的分析中，可以得出聲速剖面仪测出的水深是某个深度的离散声速，而不是此处整个水深的平均声速，而测深仪需要的是平均声速，因此在计算水深时一定要注意。

4.2 本文提出的把离散声速转换为平均声速的计算方法，操作简单，计算科学合理。

4.3 从赛里木湖的声速曲线图中可以看出，赛里木湖水下42米以下离散声速几乎不再发生变化，水面至测深点平均声速还在发生变化。

【参考文献】

[1]桑金.水深测量中的声速改正问题研究[J].海洋测绘，2006（3）：17-20.

[2]关致和，赵先龙，于政. HY1200声速剖面法计算测深声速改正数方法[J].海洋测绘，2006（1）：66-68.

[责任编辑：朱丽娜]