JPH10325871A - ナローマルチビーム深浅測量システム - Google Patents
ナローマルチビーム深浅測量システムInfo
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- JPH10325871A JPH10325871A JP9134616A JP13461697A JPH10325871A JP H10325871 A JPH10325871 A JP H10325871A JP 9134616 A JP9134616 A JP 9134616A JP 13461697 A JP13461697 A JP 13461697A JP H10325871 A JPH10325871 A JP H10325871A
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Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 船舶に艤装したマルチビーム測深ソナーによ
り信頼性の高い水深情報、地形情報を得る。 【解決手段】 船舶に艤装し複数の音波の送受波器を扇
形に配置して水深の測定を行うマルチビーム測深ソナー
６と、その送受波器と一体に取り付けて船舶に艤装し送
受波器の船舶に対する傾斜角を計測する傾斜角計測手段
１０、１１と、人工衛星からの電波を利用して船位を測
定する船位測定手段３、４と、船首の方位角を測定する
方位手段５と、船舶の動揺を測定する船舶動揺測定手段
８と、水深に応じた音速度を測定する音速度測定手段９
と、各測定データを収録する測定データ収録手段１、２
とを備え、船位、船首の方位角、傾斜角、ピッチング、
ローリングに基づき測深位置の補正を行い、音速度、ヒ
ービング及び潮位に基づき水深の補正を行う。
り信頼性の高い水深情報、地形情報を得る。 【解決手段】 船舶に艤装し複数の音波の送受波器を扇
形に配置して水深の測定を行うマルチビーム測深ソナー
６と、その送受波器と一体に取り付けて船舶に艤装し送
受波器の船舶に対する傾斜角を計測する傾斜角計測手段
１０、１１と、人工衛星からの電波を利用して船位を測
定する船位測定手段３、４と、船首の方位角を測定する
方位手段５と、船舶の動揺を測定する船舶動揺測定手段
８と、水深に応じた音速度を測定する音速度測定手段９
と、各測定データを収録する測定データ収録手段１、２
とを備え、船位、船首の方位角、傾斜角、ピッチング、
ローリングに基づき測深位置の補正を行い、音速度、ヒ
ービング及び潮位に基づき水深の補正を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底地形調査、港
湾工事における出来形管理、港湾構造物や施設の維持管
理及び海岸変状監視を行うためのナローマルチビーム深
浅測量システムに関する。
湾工事における出来形管理、港湾構造物や施設の維持管
理及び海岸変状監視を行うためのナローマルチビーム深
浅測量システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０はナローマルチビーム深浅測量シ
ステムの従来例を説明するための図であり、３１はデー
タ収録装置、３２はデータ収録ファイル、３３はＧＰＳ
測位装置、３４は方位コンパス、３５はマルチビーム測
深ソナー、３６は船体動揺補正装置、３７は音速度セン
サ、３８はデータ処理装置を示す。
ステムの従来例を説明するための図であり、３１はデー
タ収録装置、３２はデータ収録ファイル、３３はＧＰＳ
測位装置、３４は方位コンパス、３５はマルチビーム測
深ソナー、３６は船体動揺補正装置、３７は音速度セン
サ、３８はデータ処理装置を示す。
【０００３】普通、音響測深機といえば、１本の音響ビ
ームを使って調査船の直下の水深を測定しているが、ナ
ローマルチビーム深浅測量システムは、調査船に一体に
組み込み固定したマルチビーム測深ソナーより船舶の直
下から左右両方向（９０°測量幅）に指向性の鋭い６０
本の音響ビームを一度に発射して水深を計測するもので
ある。そのため、ナローマルチビーム深浅測量システム
は、１本の音響ビームを使った音響測深機で得られる
「線的」な水深データから「面的」な水深データの取得
が可能になり、精密な海底地形や構造物の形状を正確に
とらえることができる。その構成例を示したのが図１０
である。
ームを使って調査船の直下の水深を測定しているが、ナ
ローマルチビーム深浅測量システムは、調査船に一体に
組み込み固定したマルチビーム測深ソナーより船舶の直
下から左右両方向（９０°測量幅）に指向性の鋭い６０
本の音響ビームを一度に発射して水深を計測するもので
ある。そのため、ナローマルチビーム深浅測量システム
は、１本の音響ビームを使った音響測深機で得られる
「線的」な水深データから「面的」な水深データの取得
が可能になり、精密な海底地形や構造物の形状を正確に
とらえることができる。その構成例を示したのが図１０
である。
【０００４】ナローマルチビーム深浅測量システムで
は、クロスファンビーム方式のマルチビーム測深ソナー
３５を組み込んで固定した調査船に、図１０に示すよう
に測深位置の補正および水深の補正を行うため、船首方
向の揺れ（ピッチング）と船首に対して横方向の揺れ
（ローリング）と船舶が受ける鉛直方向の変動（ヒービ
ング）とを測定する船体動揺補正装置３６、船位を測定
するＧＰＳ測位装置３３、方位を測定する方位コンパス
３４、水中の音波伝搬速度を測定する音速度センサ３７
を積載し、データ収録装置３１により水深、船位、船首
方位角、ヒービング、ピッチング、ローリング、音速度
のそれぞれの測定データを収録してデータ収録ファイル
３２に格納する。そして、データ処理装置３８によりこ
れらの収録した測定データを処理して、測深位置の補正
および水深の補正を行い水深値図や等深浅図、断面図、
鳥瞰図、土量計算結果等を出力する。マルチビーム測深
ソナー３５は、送信ビーム角１．５°、ビーム数６０本
の送受波器を有し、一度に水深の２倍幅の水深を測るこ
とができる。しかも、ビーム幅が１．５°×１．５°と
鋭い指向角になっているため、従来の測深データに比べ
て高密度の収録が可能であり、水深の２倍幅の海底地形
を高精度に捉えることができる。
は、クロスファンビーム方式のマルチビーム測深ソナー
３５を組み込んで固定した調査船に、図１０に示すよう
に測深位置の補正および水深の補正を行うため、船首方
向の揺れ（ピッチング）と船首に対して横方向の揺れ
（ローリング）と船舶が受ける鉛直方向の変動（ヒービ
ング）とを測定する船体動揺補正装置３６、船位を測定
するＧＰＳ測位装置３３、方位を測定する方位コンパス
３４、水中の音波伝搬速度を測定する音速度センサ３７
を積載し、データ収録装置３１により水深、船位、船首
方位角、ヒービング、ピッチング、ローリング、音速度
のそれぞれの測定データを収録してデータ収録ファイル
３２に格納する。そして、データ処理装置３８によりこ
れらの収録した測定データを処理して、測深位置の補正
および水深の補正を行い水深値図や等深浅図、断面図、
鳥瞰図、土量計算結果等を出力する。マルチビーム測深
ソナー３５は、送信ビーム角１．５°、ビーム数６０本
の送受波器を有し、一度に水深の２倍幅の水深を測るこ
とができる。しかも、ビーム幅が１．５°×１．５°と
鋭い指向角になっているため、従来の測深データに比べ
て高密度の収録が可能であり、水深の２倍幅の海底地形
を高精度に捉えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水深は、マ
ルチビーム測深ソナー３５において送受波器から発信さ
れた音波が海底から反射してくるまでの時間を測り、こ
れに音波の水中速度を乗じることで測定されるため、送
受波器の向き、船体動揺、船首の向きが水深の精度に大
きく影響する。しかし、船体動揺補正装置や方位コンパ
スは、送受波器そのものの姿勢を計測するものではな
く、船体の姿勢を計測するものであるため、マルチビー
ム測深ソナー３５が専用の船舶に一体化して固定されて
いればよいが、フィールド毎に船舶をチャーターして艤
装する場合には、船体からの送受波器の傾斜がフィール
ド毎に異なり、場合によっては調査中に変化してしま
う。
ルチビーム測深ソナー３５において送受波器から発信さ
れた音波が海底から反射してくるまでの時間を測り、こ
れに音波の水中速度を乗じることで測定されるため、送
受波器の向き、船体動揺、船首の向きが水深の精度に大
きく影響する。しかし、船体動揺補正装置や方位コンパ
スは、送受波器そのものの姿勢を計測するものではな
く、船体の姿勢を計測するものであるため、マルチビー
ム測深ソナー３５が専用の船舶に一体化して固定されて
いればよいが、フィールド毎に船舶をチャーターして艤
装する場合には、船体からの送受波器の傾斜がフィール
ド毎に異なり、場合によっては調査中に変化してしま
う。
【０００６】また、マルチビーム測深ソナー３５を船舶
に艤装する場合、船体が動揺すること、船上の人や物の
配置によって船舶のバランスが変化することのため、送
受波器を常に正確に直下に向けて船体に艤装することは
困難である。さらに、調査中に艤装の緩みや障害物等と
の接触により送受波器と船体との傾斜角が変化すること
も防ぐことは難しい。そのため、送受波器の計測対象位
置が不確実となり、得られる海底地形情報に大きな誤差
をもたらすという問題が生じる。
に艤装する場合、船体が動揺すること、船上の人や物の
配置によって船舶のバランスが変化することのため、送
受波器を常に正確に直下に向けて船体に艤装することは
困難である。さらに、調査中に艤装の緩みや障害物等と
の接触により送受波器と船体との傾斜角が変化すること
も防ぐことは難しい。そのため、送受波器の計測対象位
置が不確実となり、得られる海底地形情報に大きな誤差
をもたらすという問題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためのものであって、船舶に艤装したマルチビー
ム測深ソナーにより信頼性の高い水深情報、地形情報を
得るものである。
決するためのものであって、船舶に艤装したマルチビー
ム測深ソナーにより信頼性の高い水深情報、地形情報を
得るものである。
【０００８】そのために本発明は、船舶に艤装し複数の
音波の送受波器を扇形に配置して水深の測定を行うマル
チビーム測深ソナーと、マルチビーム測深ソナーの送受
波器と一体に取り付けて船舶に艤装し前記送受波器の船
舶に対する傾斜角を計測する傾斜角計測手段と、船位を
測定する船位測定手段と、船首の方位角を測定する方位
手段と、ピッチング、ローリング、ヒービングからなる
船舶の動揺を測定する船舶動揺測定手段と、水深に応じ
た音速度を測定する音速度測定手段と、前記各測定デー
タを収録する測定データ収録手段とを備え、前記船位、
船首の方位角、傾斜角、ピッチング、ローリングに基づ
き前記マルチビーム測深ソナーによる測深位置の補正を
行い、前記音速度、ヒービング及び潮位に基づき前記マ
ルチビーム測深ソナーによる水深の補正を行うことを特
徴とするものである。
音波の送受波器を扇形に配置して水深の測定を行うマル
チビーム測深ソナーと、マルチビーム測深ソナーの送受
波器と一体に取り付けて船舶に艤装し前記送受波器の船
舶に対する傾斜角を計測する傾斜角計測手段と、船位を
測定する船位測定手段と、船首の方位角を測定する方位
手段と、ピッチング、ローリング、ヒービングからなる
船舶の動揺を測定する船舶動揺測定手段と、水深に応じ
た音速度を測定する音速度測定手段と、前記各測定デー
タを収録する測定データ収録手段とを備え、前記船位、
船首の方位角、傾斜角、ピッチング、ローリングに基づ
き前記マルチビーム測深ソナーによる測深位置の補正を
行い、前記音速度、ヒービング及び潮位に基づき前記マ
ルチビーム測深ソナーによる水深の補正を行うことを特
徴とするものである。
【０００９】また、前記傾斜角計測手段は、傾斜角デー
タを表示する手段を有し、ローパスフィルタをかけた傾
斜角データを表示可能にし、前記送受波器を取り付けた
パイプの中に２軸の傾斜センサを組み込み、前記送受波
器と船舶との傾斜角を計測するものであることを特徴と
し、前記潮位は、検潮所の実測値又は予測潮位であるこ
とを特徴とするものである。
タを表示する手段を有し、ローパスフィルタをかけた傾
斜角データを表示可能にし、前記送受波器を取り付けた
パイプの中に２軸の傾斜センサを組み込み、前記送受波
器と船舶との傾斜角を計測するものであることを特徴と
し、前記潮位は、検潮所の実測値又は予測潮位であるこ
とを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るナローマル
チビーム深浅測量システムの実施の形態を示す図、図２
は本発明に係るナローマルチビーム深浅測量システムの
マルチビーム測深ソナーを小型船舶等に艤装した様子を
示す図、図３は収録データ処理装置の処理の流れを説明
するための図である。図中、１はデータ収録装置、２は
データ収録ファイル、３はＲＴＫＧＰＳ測位装置、４は
測位データ収録表示装置、５は方位コンパス、６はマル
チビーム測深ソナー、７は測深データ収録表示装置、８
は船体動揺補正装置、９は音速度センサ、１０は傾斜セ
ンサ、１１は傾斜角モニタ、１５は収録データ処理装
置、２１は船舶、２２はパイプを示す。
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るナローマル
チビーム深浅測量システムの実施の形態を示す図、図２
は本発明に係るナローマルチビーム深浅測量システムの
マルチビーム測深ソナーを小型船舶等に艤装した様子を
示す図、図３は収録データ処理装置の処理の流れを説明
するための図である。図中、１はデータ収録装置、２は
データ収録ファイル、３はＲＴＫＧＰＳ測位装置、４は
測位データ収録表示装置、５は方位コンパス、６はマル
チビーム測深ソナー、７は測深データ収録表示装置、８
は船体動揺補正装置、９は音速度センサ、１０は傾斜セ
ンサ、１１は傾斜角モニタ、１５は収録データ処理装
置、２１は船舶、２２はパイプを示す。
【００１１】図１において、データ収録装置１は、水
深、船位、船首方位角、ヒービング、ピッチング、ロー
リング、音速度、傾斜角のそれぞれの測定データを収録
するものであり、その収録データを格納するのがデータ
収録ファイル２である。ＲＴＫＧＰＳ（リアルタイムキ
ネマティックＧＰＳ）測位装置３は、人工衛星からの電
波を利用して地上基準局からの方向と距離を測定し、数
ｃｍの精度でリアルタイムに位置を測定するものであ
り、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３の測位精度は、「２ｃｍ＋
１ｐｐｍ×基準局からの距離」とされている。測位デー
タ収録表示装置４は、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３で測定し
た船位を表示、記録するものである。方位コンパス５
は、船首の方位角をリアルタイムに測定するものであ
る。マルチビーム測深ソナー６は、図２に示すように小
型船舶等の船舶２１のパイプ２２で艤装するものであ
り、６０個の音波の送受波器を１．５°（送信ビーム角
１．５°）ずつ扇形に配置し、一度に９０°幅、すなわ
ち水深の２倍幅で水深を測定する。測深データ収録表示
装置７は、マルチビーム測深ソナー６で測定した水深を
表示、記録するものである。船体動揺補正装置８は、船
舶が受ける鉛直方向の変動（ヒービング）と船首方向の
揺れ（ピッチング）、船首に対して横方向の揺れ（ロー
リング）を測定するものである。音速度センサ９は、船
舶からセンサを海底まで降ろし、任意の水深における音
速度を測定するものである。傾斜センサ１０は、非接触
ポテンショメータにより傾斜角を測定する傾斜センサを
２軸に配置し、マルチビーム測深ソナー６の送受波器を
取り付けたパイプ２２に一体に組み込むことにより、直
接送受波器の傾斜を測定するものである。傾斜モニタ１
１は、傾斜角をリアルタイムにグラフィック表示し、艤
装時の送受波器の監視や地形データ補正のための傾斜角
の変化を記録するものである。
深、船位、船首方位角、ヒービング、ピッチング、ロー
リング、音速度、傾斜角のそれぞれの測定データを収録
するものであり、その収録データを格納するのがデータ
収録ファイル２である。ＲＴＫＧＰＳ（リアルタイムキ
ネマティックＧＰＳ）測位装置３は、人工衛星からの電
波を利用して地上基準局からの方向と距離を測定し、数
ｃｍの精度でリアルタイムに位置を測定するものであ
り、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３の測位精度は、「２ｃｍ＋
１ｐｐｍ×基準局からの距離」とされている。測位デー
タ収録表示装置４は、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３で測定し
た船位を表示、記録するものである。方位コンパス５
は、船首の方位角をリアルタイムに測定するものであ
る。マルチビーム測深ソナー６は、図２に示すように小
型船舶等の船舶２１のパイプ２２で艤装するものであ
り、６０個の音波の送受波器を１．５°（送信ビーム角
１．５°）ずつ扇形に配置し、一度に９０°幅、すなわ
ち水深の２倍幅で水深を測定する。測深データ収録表示
装置７は、マルチビーム測深ソナー６で測定した水深を
表示、記録するものである。船体動揺補正装置８は、船
舶が受ける鉛直方向の変動（ヒービング）と船首方向の
揺れ（ピッチング）、船首に対して横方向の揺れ（ロー
リング）を測定するものである。音速度センサ９は、船
舶からセンサを海底まで降ろし、任意の水深における音
速度を測定するものである。傾斜センサ１０は、非接触
ポテンショメータにより傾斜角を測定する傾斜センサを
２軸に配置し、マルチビーム測深ソナー６の送受波器を
取り付けたパイプ２２に一体に組み込むことにより、直
接送受波器の傾斜を測定するものである。傾斜モニタ１
１は、傾斜角をリアルタイムにグラフィック表示し、艤
装時の送受波器の監視や地形データ補正のための傾斜角
の変化を記録するものである。
【００１２】収録データ処理装置１５は、データ収録装
置１のデータ収録ファイル２に収録したデータを処理す
ることにより、測深位置の補正および水深の補正を行い
水深値図や等深浅図、断面図、鳥瞰図、土量計算結果等
を作成し出力するものであり、その処理の流れを示した
のが図３である。データ収録ファイル２には、先に説明
したように収録データとして、水深（直下を中心に左右
４５°の範囲で６０地点）、船体動揺（ローリング、ピ
ッチング、ヒービング）、船位、船首方位角、音速度及
びソナーヘッドの船体に対する２軸の傾斜角のデータが
各々の測定時刻とともに収録される。そこで収録データ
処理装置１５では、図３に示すようにまず、船位、船首
方位角、傾斜角、ピッチング、ローリングのデータに基
づき測深位置の補正処理を行い（ステップＳ１１）、次
に、潮位、音速度、ヒービングのデータに基づき水深の
補正処理を行って（ステップＳ１２）、ＸＹＺファイル
を作成する（ステップＳ１３）。なお、潮位補正は、検
潮所の実測値を用いて行うが、予測潮位を入力して行う
こともできる。また、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３で計測さ
れた位置データには、エラーデータも含まれている。し
たがって、エラーデータについては、前後の値から異常
値を示すデータを抽出して船位エラー除去ソフトで自動
的に削除し（ステップＳ１４）、そのエラーデータの除
去処理を行ってから、メッシュ変換により（ステップＳ
１５）水深値図や等深浅図、断面図、土量計算結果等を
出力し（ステップＳ１６）、或いは３次元イメージ処理
により（ステップＳ１７）等深浅図、鳥瞰図等を出力す
る（ステップＳ１８）。
置１のデータ収録ファイル２に収録したデータを処理す
ることにより、測深位置の補正および水深の補正を行い
水深値図や等深浅図、断面図、鳥瞰図、土量計算結果等
を作成し出力するものであり、その処理の流れを示した
のが図３である。データ収録ファイル２には、先に説明
したように収録データとして、水深（直下を中心に左右
４５°の範囲で６０地点）、船体動揺（ローリング、ピ
ッチング、ヒービング）、船位、船首方位角、音速度及
びソナーヘッドの船体に対する２軸の傾斜角のデータが
各々の測定時刻とともに収録される。そこで収録データ
処理装置１５では、図３に示すようにまず、船位、船首
方位角、傾斜角、ピッチング、ローリングのデータに基
づき測深位置の補正処理を行い（ステップＳ１１）、次
に、潮位、音速度、ヒービングのデータに基づき水深の
補正処理を行って（ステップＳ１２）、ＸＹＺファイル
を作成する（ステップＳ１３）。なお、潮位補正は、検
潮所の実測値を用いて行うが、予測潮位を入力して行う
こともできる。また、ＲＴＫＧＰＳ測位装置３で計測さ
れた位置データには、エラーデータも含まれている。し
たがって、エラーデータについては、前後の値から異常
値を示すデータを抽出して船位エラー除去ソフトで自動
的に削除し（ステップＳ１４）、そのエラーデータの除
去処理を行ってから、メッシュ変換により（ステップＳ
１５）水深値図や等深浅図、断面図、土量計算結果等を
出力し（ステップＳ１６）、或いは３次元イメージ処理
により（ステップＳ１７）等深浅図、鳥瞰図等を出力す
る（ステップＳ１８）。
【００１３】上記のように本発明では、高密度の水深デ
ータの信頼性を向上させるため、船位の測定にはＲＴＫ
ＧＰＳ測位装置３を用いて高い測定精度を確保している
が、送受波器と船体との傾斜角が不正確であったり船速
や海象条件によって変わると、計測対象位置が不確実と
なり測深精度が悪化する。このため、送受波器傾斜監視
システムとして傾斜センサ１０と傾斜モニタ１１を設
け、これらにより送受波器傾斜を監視して傾斜に基づく
補正を行うようにしている。
ータの信頼性を向上させるため、船位の測定にはＲＴＫ
ＧＰＳ測位装置３を用いて高い測定精度を確保している
が、送受波器と船体との傾斜角が不正確であったり船速
や海象条件によって変わると、計測対象位置が不確実と
なり測深精度が悪化する。このため、送受波器傾斜監視
システムとして傾斜センサ１０と傾斜モニタ１１を設
け、これらにより送受波器傾斜を監視して傾斜に基づく
補正を行うようにしている。
【００１４】高密度の水深データの信頼性を向上するた
めには、高い精度の位置測定が必要となり、電波測位器
やＤＧＰＳではこの測深器の高い性能を引き出すことが
困難であったが、ＲＴＫＧＰＳ測位装置をシステムに組
み込むことにより、これが可能となった。ＲＴＫＧＰＳ
測位装置は、電波測位器やＤＧＰＳの測定精度が１〜２
ｍ程度であるのに比べて数ｃｍ程度と高い。
めには、高い精度の位置測定が必要となり、電波測位器
やＤＧＰＳではこの測深器の高い性能を引き出すことが
困難であったが、ＲＴＫＧＰＳ測位装置をシステムに組
み込むことにより、これが可能となった。ＲＴＫＧＰＳ
測位装置は、電波測位器やＤＧＰＳの測定精度が１〜２
ｍ程度であるのに比べて数ｃｍ程度と高い。
【００１５】図４は測深位置の補正処理を説明するため
の図であり、図４に示すように船首方位角をａ、ピッチ
ングをＰ、ローリングをＲ、傾斜角をＴ1 （船首方向か
らみて時計回りを正とする）、Ｔ2 （左舷から右舷をみ
て時計回りを正とする）、測深位置の６０地点を左舷側
からＱ1 、……、Ｑn 、……、Ｑ60とすると、図３の測
深位置の補正（ステップＳ１１）は、 ＱnX＝Ｘ＋Ｚn ・ tan〔45.1−1.5 （ｎ−１）＋α〕si
n(ａ) ＋β ＱnY＝Ｙ＋Ｚn ・ tan〔45.1−1.5 （ｎ−１）＋α〕co
s(ａ) ＋γ α＝Ｒ＋Ｔ1 β＝Ｚn ・ tan（Ｐ＋Ｔ2 ）・sin(ａ) γ＝Ｚn ・ tan（Ｐ＋Ｔ2 ）・cos(ａ) の式を用いることにより実行される。また、水深をＺ、
ヒービングをＨ、潮位をＴＩＤ、音速補正係数をＫ1 、
Ｋ2 とすると、図３の水深の補正（ステップＳ１２）
は、 Ｚ＝Ｋ1 ・Ｚ＋Ｋ2 −ＴＩＤ−Ｈ の式を用いることにより実行される。
の図であり、図４に示すように船首方位角をａ、ピッチ
ングをＰ、ローリングをＲ、傾斜角をＴ1 （船首方向か
らみて時計回りを正とする）、Ｔ2 （左舷から右舷をみ
て時計回りを正とする）、測深位置の６０地点を左舷側
からＱ1 、……、Ｑn 、……、Ｑ60とすると、図３の測
深位置の補正（ステップＳ１１）は、 ＱnX＝Ｘ＋Ｚn ・ tan〔45.1−1.5 （ｎ−１）＋α〕si
n(ａ) ＋β ＱnY＝Ｙ＋Ｚn ・ tan〔45.1−1.5 （ｎ−１）＋α〕co
s(ａ) ＋γ α＝Ｒ＋Ｔ1 β＝Ｚn ・ tan（Ｐ＋Ｔ2 ）・sin(ａ) γ＝Ｚn ・ tan（Ｐ＋Ｔ2 ）・cos(ａ) の式を用いることにより実行される。また、水深をＺ、
ヒービングをＨ、潮位をＴＩＤ、音速補正係数をＫ1 、
Ｋ2 とすると、図３の水深の補正（ステップＳ１２）
は、 Ｚ＝Ｋ1 ・Ｚ＋Ｋ2 −ＴＩＤ−Ｈ の式を用いることにより実行される。
【００１６】図５は送受波器傾斜監視システムの傾斜角
モニター画面の出力例を示す図であり、縦軸を傾斜角、
横軸を時間にして（Ａ）に傾斜角Ｔ1 （Ｘ方向）、
（Ｂ）に傾斜角Ｔ2 （Ｙ方向）の出力例を示す。マルチ
ビーム測深ソナー６を船舶に艤装する時には、ローパス
フィルタをかけた結果を傾斜角モニター１１の画面にリ
アルタイムに表示し、送受波器と船体の傾斜角が把握で
きるようにするとともに、取付状態を調整する際に傾斜
角が小さくなるようにするための情報を提供する。例え
ば図５に示す出力例に対してローパスフィルタをかける
と、それらの平均値である−２．１５６２５１°と、
０．７１４４５°の傾斜角が表示されるので、これらの
傾斜角が小さくなるように取付状態が調整される。そし
て、測量中は、図５に示すような艤装の緩みや障害物等
との接触による送受波器と船体との傾斜角の変化を記録
してこのデータを解析し、海底地形データの処理に使用
する。
モニター画面の出力例を示す図であり、縦軸を傾斜角、
横軸を時間にして（Ａ）に傾斜角Ｔ1 （Ｘ方向）、
（Ｂ）に傾斜角Ｔ2 （Ｙ方向）の出力例を示す。マルチ
ビーム測深ソナー６を船舶に艤装する時には、ローパス
フィルタをかけた結果を傾斜角モニター１１の画面にリ
アルタイムに表示し、送受波器と船体の傾斜角が把握で
きるようにするとともに、取付状態を調整する際に傾斜
角が小さくなるようにするための情報を提供する。例え
ば図５に示す出力例に対してローパスフィルタをかける
と、それらの平均値である−２．１５６２５１°と、
０．７１４４５°の傾斜角が表示されるので、これらの
傾斜角が小さくなるように取付状態が調整される。そし
て、測量中は、図５に示すような艤装の緩みや障害物等
との接触による送受波器と船体との傾斜角の変化を記録
してこのデータを解析し、海底地形データの処理に使用
する。
【００１７】ナローマルチビーム深浅測量システムによ
る３次元の測量では、マルチビーム測深ソナー６の送受
波器（水中ヘッド）を取り付けたパイプ２２の傾斜の管
理が最も重要な課題である。送受波器を取り付けたパイ
プ２２が傾いた状態のデータでは海底のどの位置からの
データを取得しているのか判らなくなるからである。よ
り高精度の測量を行うには、送受波器の傾きを常に監視
し、２次元の位置補正をしなければならない。これを可
能にするのが、傾斜センサー１０と傾斜モニター１１か
らなる送受波器傾斜監視システムである。
る３次元の測量では、マルチビーム測深ソナー６の送受
波器（水中ヘッド）を取り付けたパイプ２２の傾斜の管
理が最も重要な課題である。送受波器を取り付けたパイ
プ２２が傾いた状態のデータでは海底のどの位置からの
データを取得しているのか判らなくなるからである。よ
り高精度の測量を行うには、送受波器の傾きを常に監視
し、２次元の位置補正をしなければならない。これを可
能にするのが、傾斜センサー１０と傾斜モニター１１か
らなる送受波器傾斜監視システムである。
【００１８】送受波器の傾きの管理は、出港前と入港後
及び測量中に行い、データは全てファイル管理される。
送受波器の傾斜補正値は、出港前と入港後の値に変化が
なければ、その値を採用し、測量中に何らかの原因で送
受波器が動き異常が認められた場合には、測量中のデー
タで確認し、傾斜補正データの平均値を求め補正を行っ
ている。なお、急潮流を伴うような特殊な海域の場合
は、測線方向毎の傾斜補正データの平均値を採用する場
合もある。また、マルチビーム測深では、水深の２倍幅
で斜め測深も行っているが、水深が深い場合には、斜め
測深による音波の屈折補正が必要になり、正確な水中の
音波伝搬速度を測定する必要がある。音速度補正に必要
な値の取得には、例えばデジバーが使用される。
及び測量中に行い、データは全てファイル管理される。
送受波器の傾斜補正値は、出港前と入港後の値に変化が
なければ、その値を採用し、測量中に何らかの原因で送
受波器が動き異常が認められた場合には、測量中のデー
タで確認し、傾斜補正データの平均値を求め補正を行っ
ている。なお、急潮流を伴うような特殊な海域の場合
は、測線方向毎の傾斜補正データの平均値を採用する場
合もある。また、マルチビーム測深では、水深の２倍幅
で斜め測深も行っているが、水深が深い場合には、斜め
測深による音波の屈折補正が必要になり、正確な水中の
音波伝搬速度を測定する必要がある。音速度補正に必要
な値の取得には、例えばデジバーが使用される。
【００１９】図６は通常の音響測深機とマルチビーム測
深システムで得られた水深値の比較例を示す図であり、
図６（Ａ）は傾斜監視システムのない従来のシステムに
よるデータの例を示す図、図６（Ｂ）は傾斜監視システ
ムで得られた値を基に送受波器の傾斜補正を行ったデー
タの例を示す図である。図６（Ａ）に示すデータによれ
ば、水深１３〜１５ｍの海域のデータで、誤差の分布が
正規分布に従うと仮定して得た標準偏差値は、位置誤差
０ｍで１６．８ｃｍ以内を示し、位置誤差１ｍのものを
含めると２５．０ｃｍである。これに対し、図６（Ｂ）
に示すデータによれば、水深５５〜５８ｍの海域のデー
タで、標準偏差値は、位置誤差１ｍのものを含めても２
２．４ｃｍ以内となっている。この結果から判断して
も、水深が深いことを考慮に入れても、傾斜補正を行う
ことで水深の位置精度が高くなっていることが判る。
深システムで得られた水深値の比較例を示す図であり、
図６（Ａ）は傾斜監視システムのない従来のシステムに
よるデータの例を示す図、図６（Ｂ）は傾斜監視システ
ムで得られた値を基に送受波器の傾斜補正を行ったデー
タの例を示す図である。図６（Ａ）に示すデータによれ
ば、水深１３〜１５ｍの海域のデータで、誤差の分布が
正規分布に従うと仮定して得た標準偏差値は、位置誤差
０ｍで１６．８ｃｍ以内を示し、位置誤差１ｍのものを
含めると２５．０ｃｍである。これに対し、図６（Ｂ）
に示すデータによれば、水深５５〜５８ｍの海域のデー
タで、標準偏差値は、位置誤差１ｍのものを含めても２
２．４ｃｍ以内となっている。この結果から判断して
も、水深が深いことを考慮に入れても、傾斜補正を行う
ことで水深の位置精度が高くなっていることが判る。
【００２０】図７は水深値図（深浅図）の出力例を示す
図であり、航跡に沿ってメッシュで水深値を表記してい
る。図８は等深浅図の出力例を示す図、図９は出来高を
許容範囲とともに示す図であり、等深浅図により例えば
海底の地形状況の把握を行う。また、深さに応じて色調
を変えることで、より視覚的にとらえやすくすることが
できる。２時期の地形の差、埋め立てや浚渫の計画水深
からの差を色分けすることで地形変化や埋め立て・浚渫
工事の出来高管理に役立てることができる。
図であり、航跡に沿ってメッシュで水深値を表記してい
る。図８は等深浅図の出力例を示す図、図９は出来高を
許容範囲とともに示す図であり、等深浅図により例えば
海底の地形状況の把握を行う。また、深さに応じて色調
を変えることで、より視覚的にとらえやすくすることが
できる。２時期の地形の差、埋め立てや浚渫の計画水深
からの差を色分けすることで地形変化や埋め立て・浚渫
工事の出来高管理に役立てることができる。
【００２１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、船体動揺補正装置によりピッチン
グ、ローリング、ヒービングの測定を行い、傾斜計で船
体とマルチビーム測深ソナーの送受波器との傾斜角の測
定を行ってそれらの測定値に基づく補正を行うようにし
たが、船体動揺補正装置ではヒービングのみの測定を行
い、傾斜計によりピッチング、ローリング、ヒービング
を含む測定を行って同様の補正を行うようにしてもよ
い。また、海底地形データを処理するシステムとして説
明したが、マルチビーム測深ソナー６の水中ヘッド（送
受波器）を真下ではなく傾けて取り付けることにより、
岸壁や防波堤の壁面部、橋脚、フーチング周辺部、基部
の調査に使用することもでき、港湾構造物の維持管理調
査、浚渫・埋め立ての出来高管理、港口埋設・侵食対策
調査等に広く利用することができる。船位測定手段とし
ては、人工衛星からの電波を利用して船位を測定するＧ
ＰＳを例示したが、光波測位システムや電波測位システ
ム等の光や電波、音波を信号とする他の測位システムを
用いてもよいし、図１０に示した従来のナローマルチビ
ーム深浅測量システムだけでなく、他の構成の深浅測量
システムでも、マルチビーム測深ソナーを艤装する場合
に傾斜角を測定するための傾斜角計測手段を設ければ、
測深位置の補正を行うことができるようになることはい
うまでもない。
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、船体動揺補正装置によりピッチン
グ、ローリング、ヒービングの測定を行い、傾斜計で船
体とマルチビーム測深ソナーの送受波器との傾斜角の測
定を行ってそれらの測定値に基づく補正を行うようにし
たが、船体動揺補正装置ではヒービングのみの測定を行
い、傾斜計によりピッチング、ローリング、ヒービング
を含む測定を行って同様の補正を行うようにしてもよ
い。また、海底地形データを処理するシステムとして説
明したが、マルチビーム測深ソナー６の水中ヘッド（送
受波器）を真下ではなく傾けて取り付けることにより、
岸壁や防波堤の壁面部、橋脚、フーチング周辺部、基部
の調査に使用することもでき、港湾構造物の維持管理調
査、浚渫・埋め立ての出来高管理、港口埋設・侵食対策
調査等に広く利用することができる。船位測定手段とし
ては、人工衛星からの電波を利用して船位を測定するＧ
ＰＳを例示したが、光波測位システムや電波測位システ
ム等の光や電波、音波を信号とする他の測位システムを
用いてもよいし、図１０に示した従来のナローマルチビ
ーム深浅測量システムだけでなく、他の構成の深浅測量
システムでも、マルチビーム測深ソナーを艤装する場合
に傾斜角を測定するための傾斜角計測手段を設ければ、
測深位置の補正を行うことができるようになることはい
うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マルチビーム測深ソナーでは、ビーム幅が鋭
いため測深作業中にソナーヘッド（送受波器）の傾きが
船速や海象条件によって変わり、測深精度を悪化される
ことがあるが、送受波器に２軸の傾斜計を取り付け、こ
の傾斜角を使って処理することにより測深精度をあげる
ことができる。したがって、海底の情報を高精度かつ面
的に捉えるナローマルチビーム深浅測量システムをフィ
ールド毎に異なる小型船舶等に艤装する場合にも船速、
海象条件によって送受波器と船体との傾斜角が変化し測
深精度を悪化することを防ぐことができ、高精度の海底
地形データが得られる。
によれば、マルチビーム測深ソナーでは、ビーム幅が鋭
いため測深作業中にソナーヘッド（送受波器）の傾きが
船速や海象条件によって変わり、測深精度を悪化される
ことがあるが、送受波器に２軸の傾斜計を取り付け、こ
の傾斜角を使って処理することにより測深精度をあげる
ことができる。したがって、海底の情報を高精度かつ面
的に捉えるナローマルチビーム深浅測量システムをフィ
ールド毎に異なる小型船舶等に艤装する場合にも船速、
海象条件によって送受波器と船体との傾斜角が変化し測
深精度を悪化することを防ぐことができ、高精度の海底
地形データが得られる。
【図１】 本発明に係るナローマルチビーム深浅測量シ
ステムの実施の形態を示す図である。
ステムの実施の形態を示す図である。
【図２】 本発明に係るナローマルチビーム深浅測量シ
ステムのマルチビーム測深ソナーを小型船舶等に艤装し
た様子を示す図である。
ステムのマルチビーム測深ソナーを小型船舶等に艤装し
た様子を示す図である。
【図３】 収録データ処理装置の処理の流れを説明する
ための図である。
ための図である。
【図４】 測深位置の補正処理を説明するための図であ
る。
る。
【図５】 送受波器傾斜監視システムの傾斜角モニター
画面の出力例を示す図である。
画面の出力例を示す図である。
【図６】 通常の音響測深機とマルチビーム測深システ
ムで得られた水深値の比較例を示す図である。
ムで得られた水深値の比較例を示す図である。
【図７】 水深値図（深浅図）の出力例を示す図であ
る。
る。
【図８】 等深浅図の出力例を示す図である。
【図９】 出来高を許容範囲とともに示す図である。
【図１０】 ナローマルチビーム深浅測量システムの従
来例を説明するための図である。
来例を説明するための図である。
１…データ収録装置、２…データ収録ファイル、３…Ｒ
ＴＫＧＰＳ測位装置、４…測位データ収録表示装置、５
…方位コンパス、６…マルチビーム測深ソナー、７…測
深データ収録表示装置、８…船体動揺補正装置、９…音
速度センサ、１０…傾斜センサ、１１…傾斜角モニタ、
１５…収録データ処理装置、２１…船舶、２２…パイプ
ＴＫＧＰＳ測位装置、４…測位データ収録表示装置、５
…方位コンパス、６…マルチビーム測深ソナー、７…測
深データ収録表示装置、８…船体動揺補正装置、９…音
速度センサ、１０…傾斜センサ、１１…傾斜角モニタ、
１５…収録データ処理装置、２１…船舶、２２…パイプ
Claims (10)
- 【請求項１】 船舶に艤装し複数の音波の送受波器を扇
形に配置して水深の測定を行うマルチビーム測深ソナー
と、マルチビーム測深ソナーの送受波器と一体に取り付
けて船舶に艤装し前記送受波器の船舶に対する傾斜角を
計測する傾斜角計測手段と、船位を測定する船位測定手
段と、船首の方位角を測定する方位手段と、ピッチン
グ、ローリング、ヒービングからなる船舶の動揺を測定
する船舶動揺測定手段と、水深に応じた音速度を測定す
る音速度測定手段と、前記各測定データを収録する測定
データ収録手段とを備え、前記船位、船首の方位角、傾
斜角、ピッチング、ローリングに基づき前記マルチビー
ム測深ソナーによる測深位置の補正を行い、前記音速
度、ヒービング及び潮位に基づき前記マルチビーム測深
ソナーによる水深の補正を行うことを特徴とするマルチ
ビーム深浅測量システム。 - 【請求項２】 前記傾斜角計測手段は、傾斜角データを
表示する手段を有することを特徴とする請求項１記載の
マルチビーム深浅測量システム。 - 【請求項３】 ローパスフィルタをかけた傾斜角データ
を表示可能にしたことを特徴とする請求項２記載のマル
チビーム深浅測量システム。 - 【請求項４】 前記傾斜角計測手段は、前記送受波器を
取り付けたパイプの中に２軸の傾斜センサを組み込み、
前記送受波器と船舶との傾斜角を計測するものであるこ
とを特徴とする請求項１記載のマルチビーム深浅測量シ
ステム。 - 【請求項５】 前記潮位は、検潮所の実測値又は予測潮
位であることを特徴とする請求項１記載のマルチビーム
深浅測量システム。 - 【請求項６】 船舶に艤装し複数の音波の送受波器を扇
形に配置して水深の測定を行うマルチビーム測深ソナー
と、マルチビーム測深ソナーの送受波器と一体に取り付
けて船舶に艤装し前記送受波器の傾斜角を計測する傾斜
角計測手段と、船位を測定する船位測定手段と、船首の
方位角を測定する方位手段と、船舶の鉛直方向の動揺を
測定する船舶動揺測定手段と、水深に応じた音速度を測
定する音速度測定手段と、前記各測定データを収録する
測定データ収録手段とを備え、前記船位、船首の方位
角、傾斜角に基づき前記マルチビーム測深ソナーによる
測深位置の補正を行い、前記音速度、船舶の鉛直方向の
動揺及び潮位に基づき前記マルチビーム測深ソナーによ
る水深の補正を行うことを特徴とするマルチビーム深浅
測量システム。 - 【請求項７】 前記傾斜角計測手段は、傾斜角データを
表示する手段を有することを特徴とする請求項６記載の
マルチビーム深浅測量システム。 - 【請求項８】 ローパスフィルタをかけた傾斜角データ
を表示可能にしたことを特徴とする請求項７記載のマル
チビーム深浅測量システム。 - 【請求項９】 前記潮位は、検潮所の実測値又は予測潮
位であることを特徴とする請求項６記載のマルチビーム
深浅測量システム。 - 【請求項１０】 複数の音波の送受波器を扇形に配置し
たマルチビーム測深ソナーを船舶に艤装して音響ビーム
を発射し水深データを取得して面的深浅測量を行うマル
チビーム深浅測量システムであって、マルチビーム測深
ソナーの送受波器と一体に取り付けて船舶に艤装し送受
波器の傾斜角を計測する傾斜角計測手段と、前記計測し
た傾斜角データを表示する表示手段とを備え、前記マル
チビーム測深ソナーの送受波器の艤装時には、前記表示
手段にローパスフィルタをかけた傾斜角データを表示
し、前記深浅測量時には、前記傾斜角データの変化を表
示、記録を行うことにより測深位置及び水深の補正を行
うことを特徴とするマルチビーム深浅測量システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134616A JPH10325871A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | ナローマルチビーム深浅測量システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134616A JPH10325871A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | ナローマルチビーム深浅測量システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325871A true JPH10325871A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15132564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9134616A Pending JPH10325871A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | ナローマルチビーム深浅測量システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10325871A (ja) |
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN100335365C (zh) * | 2000-03-20 | 2007-09-05 | 弗朗索瓦·贝尔纳德 | 用于提高精度地将载荷配置到水下目标位置的装置 |
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| KR101002037B1 (ko) | 2010-02-09 | 2010-12-17 | (주)해양공간정보기술 | 다중빔 음향측심기용 거치대 |
| KR101033111B1 (ko) | 2010-11-16 | 2011-05-13 | 지오션(주) | 멀티빔 음향측심기 구조물을 장착한 해양지형조사선 |
| KR101073943B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-10-17 | (주)해양정보기술 | 수직이동 및 회전이 가능한 멀티빔 고정장치 |
| KR101098514B1 (ko) | 2010-01-28 | 2011-12-26 | (주)해양정보기술 | 멀티빔 음향 측심 시스템 |
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| JP2013167638A (ja) * | 2013-04-26 | 2013-08-29 | Port & Airport Research Institute | 超音波計測装置 |
| KR101352141B1 (ko) * | 2012-11-28 | 2014-01-15 | 한국해양과학기술원 | 천해 해저지형조사용 프레임장치 |
| CN104142667A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-12 | 河海大学 | 一种水下地形测量船的数据采集和船体控制方法 |
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| US9182486B2 (en) | 2011-12-07 | 2015-11-10 | Navico Holding As | Sonar rendering systems and associated methods |
| US9223022B2 (en) | 2009-07-14 | 2015-12-29 | Navico Holding As | Linear and circular downscan imaging sonar |
| US9244168B2 (en) | 2012-07-06 | 2016-01-26 | Navico Holding As | Sonar system using frequency bursts |
| US9268020B2 (en) | 2012-02-10 | 2016-02-23 | Navico Holding As | Sonar assembly for reduced interference |
| CN106199664A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-07 | 广西新港湾工程有限公司 | 一种gps‑rtk和电子罗经组成的工程船舶定位方法 |
| RU2615639C1 (ru) * | 2015-10-20 | 2017-04-06 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Способ определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории, и устройство для его осуществления |
| CN106601030A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-04-26 | 中国交通通信信息中心 | 一种船舶智能过闸辅助航行系统 |
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| US10151829B2 (en) | 2016-02-23 | 2018-12-11 | Navico Holding As | Systems and associated methods for producing sonar image overlay |
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