Multibeam Echosounder(MBES)는 여러 음파 빔을 방출하고 그 반향을 기록하여 해저를 매핑하는 소나 기반 시스템입니다. 고주파 음파를 사용하여 수중 환경의 넓은 범위를 스캔하여 정확한 고해상도 3차원 이미지를 생성합니다.
MBES는 현대 수로학, 해양 연구, 해양 엔지니어링 및 환경 모니터링에서 중요한 역할을 합니다. 선박의 이동 방향에 수직으로 부채꼴 모양의 빔을 내보내 MBES는 매우 정밀하게 해저의 윤곽과 깊이를 캡처합니다.
이 시스템은 음파를 방출하는 송신기와 반사된 신호를 수신하는 하이드로폰 배열로 구성됩니다. 이러한 반사, 즉 반향은 해저에서 튕겨져 선박으로 되돌아가고, 여기서 MBES 센서가 이동 시간을 측정합니다. 그런 다음 시스템은 물속에서 음속과 왕복 시간을 사용하여 깊이를 계산합니다.
MBES(멀티빔 음향 측심기)의 원리
MBES의 핵심 기술은 빔포밍을 사용하여 음향 빔을 지향하고 좁히는 것입니다. 이 프로세스는 정확도를 높이고 주변 소음을 줄입니다. 빔포밍은 시스템이 서로 가까이 배치된 물체를 구별하는 데 도움이 됩니다. 또한 해저 이미지의 해상도를 향상시킵니다. 이러한 기능을 통해 MBES는 수중 위험 요소를 높은 정밀도로 감지할 수 있습니다. MBES는 지질학적 특징을 매핑하고 안전한 해양 내비게이션을 보장할 수도 있습니다. 수로 측량에서 MBES는 정확한 깊이 매핑에서 핵심적인 역할을 합니다.
주파수는 측량 깊이와 데이터 정밀도를 결정합니다. 고주파 시스템은 자세한 이미지를 생성하지만 얕은 물에서 가장 잘 작동합니다. 저주파 시스템은 더 깊은 환경에서 작동하지만 세부 정보는 덜 제공합니다. 많은 MBES 모델은 200~700kHz와 같은 넓은 주파수 범위를 커버합니다. 이 범위는 유연한 측량 요구 사항으로 다양한 애플리케이션을 지원합니다.
빔폭은 각 소나 빔의 크기를 정의합니다. 좁은 빔폭은 데이터 정밀도와 선명도를 향상시킵니다. 고주파 MBES 모델은 0.3도만큼 좁은 빔폭을 달성할 수 있습니다. 더 많은 소나 빔은 더 높은 해상도 커버리지를 제공합니다. 고객은 종종 영역당 설정된 핑 수를 요구합니다. 빔이 많은 시스템은 이러한 사양을 효과적으로 충족하는 데 도움이 됩니다.
스웨스 커버리지는 소나의 총 시야각을 측정합니다. 단일 헤드 MBES 시스템은 최대 130도의 해저를 커버할 수 있습니다. 듀얼 헤드 시스템은 수신기 각도를 조정하여 이 커버리지를 확장합니다. 더 넓은 스웨스는 각 패스에서 영역 커버리지를 증가시킵니다. 그러나 더 넓은 각도는 가장자리에서 해상도와 데이터 품질을 저하시킬 수 있습니다.
Pulse 길이는 데이터 해상도와 범위 모두에 영향을 미칩니다. 더 긴 Pulse는 더 깊이 침투하지만 세부 정보는 줄입니다. 더 짧은 Pulse는 더 선명한 이미지를 제공하지만 더 짧은 거리에서 작동합니다.
필요한 수심에 따라 MBES 시스템을 선택하십시오. 일부 시스템은 얕은 물에서 가장 잘 작동합니다. 다른 시스템은 심해 환경용으로 설계되었습니다. AUV 또는 ROV에 장착된 고해상도 MBES는 깊이에서 미세한 세부 정보를 수집할 수 있습니다. 수면 선박은 장거리 성능을 달성하기 위해 더 낮은 주파수 시스템이 필요할 수 있습니다.
환경 조건도 MBES 성능에 영향을 미칩니다. 온도, 염도 및 수압은 수중에서 소리가 이동하는 방식을 변경합니다. 측량 계획자는 배포 전에 이러한 변수를 고려해야 합니다. MBES 성능은 보조 센서에 따라 달라집니다. 음속, 위치 및 방향에 대한 품질 센서는 전체 정확도를 향상시킵니다. 또한 움직임을 보정하고 설치 관련 오류를 최소화하는 데 도움이 됩니다.
MBES 시스템이 데이터 처리 소프트웨어와 함께 작동하는지 확인하십시오. 소프트웨어가 MBES 데이터의 볼륨과 복잡성을 처리할 수 있는지 확인하십시오. 충분한 처리 능력은 안정적이고 빠른 결과를 보장합니다. 시스템과 소프트웨어 간의 호환성은 효율성과 측량 생산성을 향상시킵니다.
다중 빔 음향 측심기 응용 분야
측량사는 이를 사용하여 해도를 작성하고 해양 인프라를 계획하기 위한 자세한 깊이 측정을 수집합니다. 정확한 수심 측량 데이터는 항해 위험 요소를 식별하고, 항구와 항만을 설계하고, 선박 항로를 정의할 수 있게 합니다. 이러한 측량은 해상 안전과 상업에 매우 중요합니다. 해양 연구원들은 또한 MBES를 사용하여 수중 생태계와 지질학적 형성을 탐사합니다. 산호초, 해령 및 해구를 매핑함으로써 과학자들은 해저 지형과 해양 생물 다양성에 대한 통찰력을 얻습니다. 고해상도 데이터는 퇴적물 이동, 지각 활동 및 서식지 분포에 대한 연구를 지원합니다.
MBES는 해저가 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지, 그리고 이러한 변화가 해양 생물에 어떤 영향을 미치는지 연구자들이 이해하는 데 도움이 됩니다. 해양 엔지니어링에서 MBES는 인프라 개발에 필수적인 정보를 제공합니다. 엔지니어는 이 시스템을 사용하여 석유 굴착 장치, 풍력 터빈 또는 해저 파이프라인을 설치하기 전에 해저 조건을 평가합니다. 정확한 지형 데이터는 구조물이 안정적인 지반에 건설되고 건설이 해양 환경을 손상시키지 않도록 보장합니다. MBES는 또한 수중 설비 주변의 변화를 추적하여 지속적인 검사 및 유지 관리를 지원합니다.
환경 모니터링은 MBES – 멀티빔 음향 측심기의 또 다른 주요 애플리케이션입니다. 이 기술은 지진, 산사태 또는 쓰나미와 같은 이벤트로 인해 발생하는 해저 지형의 변화를 감지합니다. 또한 준설, 트롤링 및 자원 추출과 같은 인간 활동의 영향을 드러냅니다. 정부와 보존 단체는 MBES 데이터를 사용하여 해양 생태계를 관리하고, 규정을 시행하고, 복원 프로젝트를 계획합니다.
MBES의 성공은 여러 기술적 구성 요소에 달려 있습니다. 소나 시스템은 변환기를 사용하여 일반적으로 12kHz ~ 400kHz 주파수 범위에서 음파를 방출하고 수신합니다. 낮은 주파수는 더 깊은 곳까지 도달하는 반면, 높은 주파수는 더 미세한 세부 정보를 제공합니다. 이러한 변환기는 측량 영역에 따라 선박의 선체 또는 수중 차량에 장착됩니다.
MBES 데이터는 CARIS, Hypack 및 QPS와 같은 고급 소프트웨어 플랫폼을 사용하여 처리됩니다. 이러한 프로그램은 원시 소나 데이터를 정리, 보간 및 시각화하여 사용 가능한 지도 및 3D 모델로 변환합니다. 이 소프트웨어는 빔포밍, 이상치 제거 및 표면 생성과 같은 필수 기능을 수행하여 안정적인 출력을 제공합니다. 위치 측정 시스템은 정확한 MBES 매핑에 매우 중요합니다.
GPS와 같은 GNSS 시스템은 선박의 위치를 추적하고, 모션 센서와 관성 측정 장치(IMU)는 선박의 움직임을 보정합니다. 이러한 보정을 통해 각 음향 빔의 위치가 올바르게 지리적으로 참조되어 측량 영역 전체에서 공간적 정확도를 유지할 수 있습니다. MBES는 소나 하드웨어, 실시간 데이터 처리 및 다른 내비게이션 시스템과의 통합의 발전과 함께 계속 진화하고 있습니다.
최신 모델은 빔 밀도 증가, 더 나은 소음 억제 및 더 큰 깊이 기능을 제공합니다. 자동화 및 머신 러닝이 수로 분야에 진입함에 따라 MBES는 더욱 효율적이고 지능적으로 변모하고 있습니다.