measurement-and-instrumentation
השפעתם של מגוון טור מים על תוצאות סקר הידרוגרפיים
Table of Contents
התפקיד הקריטי של מגוון עמוד מים ב Accuracy
סקרים הידרוגרפיים מבססים כמעט כל פעולה ימית, מניווט בטוח ועדכון ועד לפיתוח אנרגיה offshore, ריצוף כבל, ניטור מערכת האקולוגית.איכות סקרים אלה בסופו של דבר תלוי כמה טוב עמודת המים - שכבה דינמי של מים עם טמפרטורה משתנה, סלמון, וצפיפות - הוא הבין וחשב עבור מגוון רחב של מים בתוך עמודה המים יכול לעוות אותות אקוסטיים, המוביל לעומק שגוי לקרוא, תכונות מוטמעות, תכונות חסומות, , , , ריצוף , וטכניקות , רזולוציה גבוהה ריצוף , וספקיות, , , , רזולוציה גבוהה ריצוף , , , רזולוציה גבוהה , עבור בדיקות נוף , ריצוף ריצוף , , , קיבולת הים , , , , רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה , , רזולוציה גבוהה קיבולת , , , , , , , רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה .
מאמר זה מספק מבט מקיף על האופן שבו תכונות עמודה מים משתנות בחלל ובזמן, המנגנונים שבאמצעותם שינויים אלה משפיעים על ביצועי הסונר, ושיטות מבוססות כדי להפחית שגיאות.על ידי שילוב דוגמאות בעולם האמיתי וסטנדרטי התרגול הטובים ביותר, אנו שואפים לצייד מתרגלים עם הידע כדי לשפר את הדיוק של הסקר בסביבות מאתגרות.
יסודות של עמוד המים
עמודת המים היא הרצף האנכי ממשטח הים ועד קרקעית הים.התכונות הפיזיות שלה - זמן (T), סליטי (S), ולחץ (P) – לקבוע את המהירות שבה קול עובר דרך מי הים.מהירות הקול במים היא כ 1500 מ'/s, אך משתנה עם הפרמטרים הללו על פי נוסחאות מבוססות היטב, כגון מד"א / משוואה: משוואה מד"א.
(FLT:0) = 1449.2 + 4.6T − 0.055T2 + 0.00029T3 + (1.34 0.01T) + 0.016ZuaFLT 1
(ב) ויקרא י"א): "מִנָּבְתָּבְתָּבְתָּבְהִיתִיתִיתִיתִי (בְּאֶת הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא
הטמפרטורה מפעילה את ההשפעה החזקה ביותר באוקיינוס העליון, בדרך כלל יורדת עם עומק דרך התרמוקלין. Salinity משפיעה על מהירות הקול פחות דרמטית, אבל קווי haloc חדה מתרחשים ליד פיות הנהר או באגן סגור.לחץ מוסיף עלייה ליניארית של בערך 0.016 מ"ר / מטר של עומק.האפקט המשולב של גלי מים אלה יוצר עמודה שכבת מים מגובה: מהירות של 0 פתור (SIR) ממרחק של זמן קירור (F) ממרחק של זמן (interface) ו- 1 (Finterface) ממרחק של זמן (interface) ממרחק של זמן (Finterfaced) ממרחק של זמן (Finterfaced) ממרחק של יותר ממרחק של יותר מ- 1 (Finterfaced) מ- 1 (Finterfaced) ממרחק של יותר ממרחק של זמן (interfaced) ממרחק של זמן (interfaced) ממרחק של יותר ממרחק של התחממות (שלבים (Finterfaced) ממרחק של יותר ממרחק של יותר ממרחק של זמן (Finterfaced) ממרחק של התחממות 1 (FLT) ממרחק של התחממות 1 (FLT) ממרחק של זמן (FLT) ממרחק של זמן (F
מדוע שינויים חשובים עבור Sonar
רוב הוורגרפיים המודרניות - מ"רבים" (MBES), מהדהדים בודדים (SBES), ו- נבינרים צדניים - בעיקר על ידע מדויק של מהירות הקול כדי להמיר את זמן הנסיעה מרחוק.אם SSP המשמש במהלך עיבוד נתונים אינו תואם את התנאים בפועל במהלך הסקר, שתי שגיאות עיקריות מתרחשות:
- (ב) [15] שגיאות מדרגה ראשונה: 1FLT:1 , כלומר מהירות סאונד לא נכונה מקנה את המדידה לעומק, ומייצרת מאחזים שיטתיים עד כמה מטרים במים עמוקים.
- (FLT:0) פריטים של התחדשות: FLT:1 גלי קול מתנדנד (refract) כאשר חוצים שכבות של מהירות קול שונה, לאחר חוק Snell. in a מטה-refracing פרופיל (טיpical בקיץ), דבורים חיצוניות של עקומת בני רבבאמה לעבר קרקעית הים, מה שגורם לקרקעית הים להיראות עמוק יותר וחטוע מאשר במציאות.
עיוותים אלה הם בעייתיים במיוחד במים רדודים עם מדחום חזק, שבו מהירות הקול יכול להשתנות על ידי 30 מ"מ / s מעל כמה מטרים בלבד.ללא תיקון הולם, מודלים מרחץ וכתוצאה מכך יכולים להכיל שגיאות שיטתיות העולה על תקני הסקר הבינלאומי של ארגון הידרוגרפי (IHO) S-44.
מקורות ופרטים של מגוון של עמוד מים
הבנה כאשר והיכן פנויות מתרחשת מסייעת בתכנון סקרים ולבצע משימות ביעילות רבה יותר.הסעיפים הבאים לשבור את הנהגים העיקריים של עמודה מים שינוי.
מחזורי העונה והדיור
באמצע הקווי הרוח והמים החוף, המעגל עונתי של חימום השמש יוצר מדחום קיץ בולט, לעתים קרובות בין 5 ל -30 מ' עומק, שבו הטמפרטורה יורדת במהירות.שכבה זו מלכודות מים חמים מעל מים קרירים מתחת, ומייצרת מהירות קול חזקה ⁇ במהלך הסתיו והחורף, קירור ורוח ערבוב לשבור את התרמוס, וכתוצאה מכך כמעט זה מטר מים חמים יחסית וקירור (במיוחד ביום מנוחה) יכול להיות רדום של מים רדומים).
פעולות סקר שארכה מספר ימים או שבועות צריך לקחת בחשבון את השינויים הללו.טי.די.טי.די.טי.ד (conductivity, טמפרטורה, עומק) או העברת פרופיל כלי שיט (MVP) הן תרגול סטנדרטי לעדכון ה-SSP.
המונחים: terogeneity
תכונות עמודה מים משתנות אופקית כמו גם אנכית. Freshwater Outflow מן הנהרות יוצר צנרת נמוכה של דליטי שיכול להאריך קילומטרים רבים בחו"ל, לייצר גם halocline וטמפרטורה aomaly. in estuaries, tidal ערבוב דחף דפוסים מורכבים של stratification ו destratification. אפילו באוקיינוס הפתוח, קדמית וגורם מהירות סאונד אופקית של עשרות מטרים מאוחר יותר של כמה מטרים, כגון תכונות ספירת.
עבור סקרים הדורשים את הדיוק הגבוה ביותר - כגון ניטור קשקשים של נמל או מיקום בסיס טורבינות רוח offshore - זה נפוץ לאסוף ערכות SSP בכל תחנה מרכזית או לאורך כל קו סקר שני.
גלים פנימיים ו Turbulence
גלים פנימיים (גליקות שמאגדות לאורך ממשקי צפיפות בתוך עמודת המים) יכולים לגרום למהירות קול לתנוחת תקופות של דקות עד שעות. גלים אלה נוצרים לעתים קרובות על ידי גאוות שזורמות מעל תכונות מרחץ ויכולים להיות אנרגטיים מספיק כדי לייצר measurable beam refraction שינויים בתוך ממולת מרובות.
השפעה על איכות נתונים הידרוגרפית
עמודה מים variability מדגימה את איכות הנתונים במספר דרכים מקושרות.סקרים חייבים לזהות את ההשפעות הללו כדי ליישם אסטרטגיות מייגציה מתאימות.
Multibeam Echosounder Performance
עבור מערכות MBES, זווית ההגעה וזמני הנסיעה של כל קרן משמשים כדי למקם נקודה תלת מימדית ים קרקעית קרקעית.אם SSP המשמש עבור קריירה הוא לא נכון, זווית beam הנחשקת תהיה מוטה, המוביל:
- (FLT:0)Pitch and Roll Error: FLT:1 incorrect refraction גורם לעיוות לכאורה של חיישני תנועה טרנסנפורמטיביים; זה יכול להיות מתוקן חלקית עם חתימות קליברציה אבל לא באופן מלא אם SSP משתנה במהלך חסימת החרסה.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (FLT:0) Backscatter עיוות: FLT:1 הצורה והעוצמה של אות קרקעית הים תלוי זווית ההארה בפועל.
מחקרים הראו כי טעות של 1% במהירות הקול (approx. 15 מ"מ /s) עלולה לגרום שגיאות עומק של כ 1 ס"מ למילוי עומק מים עבור דבורים אנכיות, אך הרבה יותר גדול עבור דבורים חיצוניות (הפרש 10% של עומק עבור זוויות מעבר 60 מעלות) ב 50 מ"מ של מים, זה מתורגם לכמה מטרים של טעות אופקית בעיגולים.
Single-Beam ו- Sub ⁇ פרופילים
בעוד שצלילי דזה חד-פעמיים פחות רגישים לשגיאות מיקום הקשורות להונאה (הם פועלים בשכבה ליד-טבעית), הם עדיין סובלים משגיאות עומק אם מהירות הקול הממוצעת מונחת באופן שגוי.עבור מהדהדים המשתמשים במהירות קול קבועה (למשל, 1500 מ'/s), סקרים עומק יהיו מוטות באופן שיטתי באזורים שונים עם מהירויות צליליות ממשיות.
שגיאות תזמון ותזמון
עמודה מים variability יכול גם להשפיע באופן subtly על הסינכרון בין נתונים Sonar ומערכות מיקום. הרבה בנרים מודרניים להשתמש במהירות הצלילה של עמודה מים כדי לחדד את זמן הטיסה עבור האות; כל אי התאמה יכול לגרום תזמון מקטעים כי להתבטא כמו שינויים אנכיים הקשורים מדידות הגישה של Sonar.זה בדרך כלל פחות קריטי מאשר בעיה refraction, אבל זה הופך בולט כאשר הוא הופך מספר פלטפורמות בדיקה או שונה.
אסטרטגיות מייגציה: Capturing and תיקון עמוד המים
זרימת עבודה הידרוגרפית חזקה מסתמכת על נתונים מדויקים של SSP ואלגוריתמים לעיבוד מתוחכם.הטכניקות הבאות משמשות באופן נרחב כדי למזער שגיאות הנגרמות על ידי עמודה מים.
מדדי Situ: CTD & SVP
השיטה הישירה ביותר להשיג את SSP בעולם האמיתי היא נמוכה יותר כלי פרופיל.שני מכשירים נפוצים קיימים:
- (FLT:0CTD (חינוך, טמפרטורה, עומק) פרופיל פרופיל: 1.10 מעלות מוליכות (לגבינות מקבילה), טמפרטורה ו / עומק / מהירות סאונד נגזר פרמטרים אלה באמצעות משוואה של המדינה. CTDs מציעים דיוק גבוה (0.001C בטמפרטורה, ±0.003S / ס"מ בהתנהלות) והם תקן עבור סגסוגת ופוסט-ד.
- (FLT:0) {\displaystyle \ \ \ \"SVP" (SVP) ReveFLT) 1 או velocimeter קול: מדדים מהירים במהירות קול באמצעות זמן טיסה או שלב של אות אקוסטי על פני אורך קבוע.SVPs מהירים וקלים יותר אך פחות מדויקים ממהירות הקול של CTD-derive למים עמוקים (בשל לחץ על חיישנים).
הפרקטיקה הטובה ביותר של התעשייה ממליצה לערוך סיקים CTD בתחילת וסוף כל יום סקר, בתוספת כל מזג אוויר משמעותי או שינויים tidal להתרחש. עבור סקרים בקנה מידה גדול, FLT:0Moving Vessel פרופילr (MVP)FLT:1 מאפשר רכישת SSP רציפה בעוד כלי הסקר עוברים, עלייה דרמטית של כיסוי מרחבי ללא הפעלת איטי.
לדוגמה: נתונים אינטגראליים של אוסטרליה:0 (Oceanographic Data) של מערכת ההשתמרות של הנחתים המשולבת (IMOS)FLT:1 ממחישים כיצד נתונים CTD בזמן אמת משמשים בסקרים ימיים.