NO160815B - Fremgangsm te tiling av sjoebunnens eller en g runnes overflateprofil. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

til akustisk måling av sjøbunnens eller en grunnes overflateprofil, hvilken fremgangsmåte er av den art som er angitt i ingressen i patentkrav 1.

De ifølge denne fremgangsmåte oppnådde måleprofiler av de enkelte sendermålstriper og som slutter seg til hverandre i rekke i oppmålingsskipets fartsretning vil bare gi en overflateprofil av den avsøkte grunne som svarer til de faktiske forhold når lydhastigheten over hele loddeområdet kan anses som i det vesentlige konstant. Dette kan i alminnelighet ikke forutsettes. Sjøvann utmerker seg derimot ved å utvikle tynne tetthets-skille-sjikt, som skiller vannsjikt av avvikende tetthet eller lydhastighet fra hverandre. Sjiktene med avvikende lydhastighet under-kastes en løpende forandring som forårsakes av klimatiske eller oseanske fenomener, som f.eks. oppvarming eller avkjøling i løpet av året eller dagen, sammenblanding som følge av sjøgang, utvikling av interne bølger i tidsintervallet fra minutter til timer og sammenstøt av vannmasser av avvikende opprinnelse. Resultatet av disse forhold er fordreide overflateprofiler.

Ved en kjent fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art (US-patentskrift 3.296.579) blir det for å kompensere pro-filfordreielsene satt inn en datamaskin for beregning av måleprofilene basert på ekkoløpetid og mottakerretning, såkalte bathythermogram-data. Under hensyntaken til disse data beregner data-maskinen de tilsvarende horisontale og vertikale koordinater i rommet av det faktiske ekkoutspringssted. Bathythermogram-dataene tas opp av bathythermogram-opptegnelser. Etter som vannlagene innenfor et sjøområde som skal måles opp kan endre seg så vel med oppmålingsskipets tilbakelagte avstand som time- eller minuttvis som følge av de forannevnte fenomener, er det ved eksakte oppmålingsoppgaver nødvendig å skaffe til veie slike bathythermogrammer ved det aktuelle målested fortløpende henholdsvis med svært små tidsintervaller. Opptegnelsen av et bathythermogram er imidlertid en kostbar og tidkrevende operasjon, som nedsetter oppmålingsskipets arbeidshastighet i en grad som neppe kan aksepteres. Derfor nøyer man seg for det meste med å frem-bringe slike bathythermogrammer med store mellomrom i rom og tid, hvilket forringer nøyaktigheten av den målte overflateprofil.

Formålet med oppfinnelsen er å anvise en fremgangsmåte til akustisk måling av sjøbunnens eller en grunnes overflateprofil og av den innledningsvis angitte art, som gir eksakte og riktige verdier for overflateprofilen av den avsøkte grunne ved høy fremdrifts- og arbeidshastighet for oppmålingsskipet.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd ved en fremgangsmåte til akustisk måling av sjøbunnens eller en grunnes overflateprofil av den art som er angitt i ingressen i patentkrav 1 gjennom de trekk som fremgår av den karakteriserende del av patentkrav 1.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det uten å avbryte oppmålingsprosessen fortløpende og meget hurtig 3kaffes til veie en korrekturstørrelse, som eksakt tar hensyn til de ved det momentane målested rådende, faktiske lydhastighetsforhold. Det er tilstrekkelig med en kortvarig svingning (som bare tar noen få sekunder) av senderstråle og mottakerstrålevifte 90° om skipets høydeakse under den kontinuerlige avsøking av grunnen, for å ta opp en testprofil. Da på forhånd eller etterpå de like romlige striper av sjøbunnen eller grunnen, hvorfra testprofilen er skaffet til veie, med en vertikalt utrettet mottakerstråle, hvis forløp er upåvirket av lydhastighetsendringer, er eller blir avsøkt suksessivt ved oppmålingsskipets fremdrift, får man fra denne sjøbunns- eller grunne-stripe, som strekker seg i fartsretningen vertikalt under skipet, en kalibreringsprofil som svarer til de virkelige forhold. På grunnlag av avvikelser mellom kalibreringsprofil og testprofil kan da skaffes til veie nevnte korrekturstørrelse, som skal inngå i kompensa-sjonsregnskapet for å eliminere fordreielser av måleprofilene. Tilveiebringelse av bathythermogrammer under oppmålingen er derfor overflødig.

En fordelaktig utførelsesform for oppfinnelsen fremgår av krav 2, særlig i forbindelse med krav 3. En slik beregning og forbedring av et til testprofilen hørende lydstråleforløp ved hjelp av et anslått velosigram kan gjennomføres svært raskt ved hjelp av en feltteller (Peldrechner). Når man derved går ut fra kjente velosigrammer av det sjøområde, som skal måles opp, som start-anslagsvelosigram eller før opptak ved oppmålingsfarten ved et ønsket sted av sjøområdet skaffer til veie et bathythermogram på kjent måte og fra dette avleder det første anslagsvelosigram (Schatzvelozigramm), så blir antallet av de nødvendige variasjoner av anslagsvelosigrammet og antallet av de korrige-ringer av lydstråleforløpet, som skal gjennomføres, relativt lite, hvorfor det bare går med en kort beregningstid.

En fordelaktig fremgangsmåte til eksakt akustisk måling av overflateprofilen, hvilken fremgangsmåte, særlig i kombinasjon med de forannevnte patentkrav-trekk, gir en optimal løsning av det angjeldende problem, er angitt i krav 4. De der angitte trekk gjør det mulig å koordinere de målte dybdeverdier med de nøyaktige ekkoutspringssteder og således kompensere for feilaktige posisjonsbestemmelser for oppmålingsskipet. Slike feil fremkommer f.eks. ved den vanligvis gjennomførte kombinasjons-beregning (Koppelrechnung) ved hjelp av skipets kurs og hastighet ut fra en kjent utgangsposisjon. Dermed er det ikke bare mulig ved stor oppmålingshastighet å foreta en eksakt bestemmelse av dybdeverdiene, men også nøyaktig å fastsette deres beliggenhet i horisontalplanet, uten at det fortløpende må gjen-nomføres tidkrevende posisjonsbestemmelser ved hjelp av stasjo-nære referansesteder. Dermed kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også utnyttes i slike sjøområder, hvor slike referansesteder ikke finnes eller bare forekommer i begrenset utstrekning.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det følgende i forbindelse med et på tegningene illustrert utførelseseksempel på en fremgangsmåte til akustisk måling av sjøbunnens overflateprofil. Oppfinnelsen er skjematisk anskueliggjort på tegningene, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss av en sendermålstripe frembrakt av et vifte-ekkolodd fra et oppmålingsskip og viften av mottakerstriper i basis- eller målestilling. Fig. 2 viser et til fig. 1 svarende riss, men her befinner sendermålstripen og viften av mottakermålstriper seg i svinge-eller kalibreringsstilling. Fig. 3 viser et skjema til ervervelse av måle- og testprofil ved ulike tidspunkter under oppmålingsskipets fart. Fig. 4 viser en graf over testprofil med ideelt lydstråle-forløp og kalibreringsprofil, samt et anslagsvelosigram. Fig. 5 viser en graf som skal anskueliggjøre en korrektur-beregning for å oppheve fordreielser av en måleprofil.

Fig. 6 viser et planriss ovenfra av en oppmålingsbane,

som oppmålingsskipet har tilbakelagt, idet det på begge sider av fartsstrekningen forløper måleprofiler.

Fig. 7 viser et sideriss av to måleprofiler ved oppmålings-banen ifølge fig. 6, hvilke måleprofiler overlapper hverandre.

Ved fremgangsmåten til akustisk måling av sjøbunnens overflateprofil over et sjøområde blir det benyttet et i og for seg kjent ekkolodd med en sende- og mottakeranordning, hvilket er installert på bunnen av en vannfarkost, her i form av et over-flateskip 110. Anordning og utforming av ekkoloddets sende- og mottakeranordning, som ikke er vist i tegningsfigurene,kan være utført i "overensstemmelse med US-patentskrift 3 .144 .631.

Ved hjelp av sendeanordningen blir en i det vesentlige vertikalt under skipet, på tvers av fartsretningen liggende sendermålstripe 112 på sjøbunnen lydpåvirket med lydpulser. Gjennom en motsvarende utforming av sendeantennen, f.eks. som linjesystem, og/eller gjennom elektronisk retningsdannelse er de lydstråler, som sendes ut fra senderen, "sammenbuntet" slik at de oppviser en åpningsvinkel 2»^_.j i fartsretningen på omtrent 1°

og på tvers av fartsretningen på omtrent 60 til 90°. En slik sendelydstråle eller sendestråle er i fig. 1 vist skjematisk og betegnet med 13. De ekkoer som oppstår i sendermålstripen 112 gjennom refleksjon ved sjøbunnen mottas retningsselektivt ved hjelp av mottakeranordningen. Gjennom motsvarende elektronisk behandling av de enkelte mottakersignaler oppnås at mottakeranordningen oppviser en vifte 114 av smale mottakerstråler eller mottakersektorer 116, som strekker seg i fartsretningen og på tvers av denne slutter seg til hverandre i rekke, hvilke mottakerstråler eller -sektorer avgrenser mottakerstriper 115 på sjøbunnen 111, slik det fremgår av fig. 1 og 2. Mottakerstrålenes 116 åpningsvinkel 2\J^3 utgjør i fartsretningen ca. 15° og på tvers av denne omtrent 1°. Mottakeranordningen er anordnet slik

i forhold til sendeanordningen at sendermålstripen 112 overdekkes av viften 114 av mottakerstripene 115. For å ta hensyn til rulle-bevegelser av skipet 110 blir ved en åpningsvinkel 2\^^ for sendestrålen på 90° på tvers av fartsretningen bare en vinkel av omtrent 60° på tvers av fartsretningen overdekket av viften 114, slik at det ved en bredde for mottakerstrålene 115 på omtrent 1° finnes seksti mottakerstriper 115 i viften 114.

For å komme frem til sjøbunnens 111 overflateprofil blir det nå på kjent måte sendt ut lydpulser, mens de ekkoer som oppstår i sendermålstripen 112 på sjøbunnen 111 mottas atskilt fra de enkelte mottakerstriper 115 og ekkoenes løpetid måles. På basis av løpetidene og mottakerstripenes 115 stilling bestemmes nå dybdeverdiene ifølge kjente enkle geometriske beregninger, hvilke dybdeverdier koordinert med ekkoenes aktuelle utspringssted gir en måleprofil 117 (fig. 3) av sjøbunnen 111 i området for sendermålstripen 112. Den flerhet av enkelte måleprofiler 117 som erholdes i skipets fremdrifts- eller fartsretning, danner i rekke etter hverandre i rommet sjøbunnens overflateprofil i oppmålingsområdet langs en såkalt oppmålingsbane eller -spor.

Denne overflateprofil henholdsvis det store antall måleprofiler 117 svarer da bare til de faktiske forhold når lydhastigheten i vann er konstant i hele oppmålingsområdet. Kan dette - som i de fleste tilfeller - ikke forutsettes, må dybdeverdiene henholdsvis måleprofilene korrigeres ved hjelp av det faktiske lydstråleforløp i oppmålingsområdet eller i partier av oppmålingsområdet. Den korrekturstørrelse som er nødvendig for dette formål blir ifølge den her anvendte fremgangsmåte skaffet til veie såsom forklart i det følgende under henvisning til fig. 3.

For å forenkle fremstillingen har man gått ut fra en mottakeranordning med nitten mottakerstråler 116, som på sjøbunnen 111 danner nitten mottakerstriper 115 med betegnelsen 0 under skipsmidten og I til IX babord og styrbord. Den midtre mottakerstripe med betegnelsen 0 ligger i det vesentlige vertikalt under langskips. Fra sendeanordningen blir ved fremdrift av skipet et større antall sendermålstriper "belyst" etter hverandre, hvilke i fig. 3 er fortløpende nummerert med tallene 1 til 29. I hvert kvadrat, som bestemmes av mottakerstripene 115 og den momentane posisjon av sendermålstripen 112, erholdes en dybdeverdi, som i fig. 3 er symbolisert ved et punkt. En sendermålstripes 112 dybdeverdier gir plassert etter hverandre i rekke sjøbunnens 111 måleprofil 117 på tvers av fartsretningen. Dybdeverdiene i de skraverte kvadrater fremstiller derved, når de slutter seg til hverandre i rekke, en lengdeprofil vertikalt nedenfor den fartsstrekning som skipet har tilbakelagt. Da loddestrålene når de trenger gjennom vannlag med avvikende lydhastighetsgradienter ikke brytes (avbøyes), svarer denne lengdeprofil til de faktiske forhold på sjøbunnen 111. Denne lengdeprofil med de virkelige dybdeverdier danner en såkalt kalibreringsprofil.

Har skipet 110 tilbakelagt en fartsstrekning, som i det minste er lik viftens 114 utstrekning på tvers av fartsretningen,

svinges sendestrålen 113 og viften 114 av mottakerstråler 116

i fellesskap fra sin i fig. 1 viste utgangs- eller målestilling 90° om skipets høydeakse til den i fig. 2 viste svinge- eller kalibreringsstilling. Svingningen kan f.eks. skje gjennom felles mekanisk dreining av sende- og mottakeranordningen eller - ved lik geometrisk utforming av sende- og mottakerantennen - gjennom omkopling av en relématrise anordnet mellom antennene og anord-ningene, hvilken skiller de enkelte antenneomformere fra den til enhver tid tilordnete anordning og forbinder dem med den andre anordningen. Sendermålstripen 112 og mottakerstripene 115 inn-tar nå en posisjon, som er skjematisk angitt i fig. 2. Sendermålstripen 112 ligger nå vertikalt under langskips, mens mottakerstripene 115, som strekker seg på tvers av skipets fartsretning, befinner seg ved siden av hverandre i rekke i fartsretningen. Sendermålstripen 112 overdekker i svinge- eller kalibreringsstillingen for ekkoloddet eksakt den del av oppmålingsområdet, hvorfra kalibreringsprofilen 118 tidligere ble tilveiebrakt og hvorfra det etterpå med tilbakesvingt ekkolodd i skipets for-overretning tilveiebringes en kalibreringsprofil igjen.

De ekkoer som oppstår i den svingte sendermålstripe 112 blir igjen mottatt atskilt fra de nitten mottakerstriper 115. Ekkoenes løpetider måles, og på basis av disse bestemmes de tilhørende dybdeverdier på samme måte under hensyntagen til mottakerretningen. Koordinert med ekkoenes utspringssted gir disse dybdeverdier en såkalt testprofil 119 vertikalt under langskips. En slik testprofil 119, som er tatt opp i ekkoloddets svinge- eller kalibreringsstilling, er i fig. 3B symbolisert ved dobbeltskravering. Etter at testprofilen 119 er tatt opp, hvilket bare tar noen få sekunder, svinges ekkoloddet igjen tilbake til sin utgangs- eller målestilling, hvoretter det skaffes til veie ytterligere måleprofiler 117 ved skipets foroverfart. Disse måleprofiler er i fig. 3C igjen symbolsk fremstilt og betegnet med tallene 10 til 29. Har skipet tilbakelagt en fartsstrekning som i det minste svarer til bredden av viften 114 på tvers av fartsretningen, blir ekkoloddet på ny svingt til svinge-eller kalibreringsstillingen og en ny testprofil tilveiebrakt på den beskrevne måte. Denne prosess er skjematisk antydet i fig. 3D. Prosessen gjentas fortløpende over skipets hele fartsstrekning.

Kalibreringsprofilen 118 og testprofilen 119 blir nå sammen-

liknet med hverandre. Når lydhastigheten i vann mellom skip 110

og sjøbunn 111 er konstant, stemmer disse to profiler overens med hverandre. Hvis ikke, stemmer utelukkende dybdeverdien fra den midtre mottakerstripen 0 av testprofilen 119 overens med kalibreringsprofilens 118 virkelige dybdeverdi. Testprofilens 119 andre måleverdier avviker mer eller mindre fra kalibrerings-prof ilen 118. På basis av avvikelsen mellom testprofil 119 og kalibreringsprofil 118 lar det seg nå opprette en korrekturstør-relse, ved hjelp av hvilken de faktiske lydhastighetsforhold i vannområdet mellom skip 110 og sjøbunn 111 kan bestemmes. Ved hjelp av denne korrekturstørrelse kan på kjent måte de måleprofiler 117, som er tatt opp i ekkoloddets utgangs- eller målestilling, korrigeres aritmetisk, slik at det nå oppnås en eksakt overflateprofil av sjøbunnen 111 i oppmålingsområdet.

Som korrekturstørrelse blir det her på grunnlag av avvikelsene mellom testprofil 119 og kalibreringsprofil 118 frembrakt et velosigram, som angir lydhastighetsgradientenes faktiske for-løp over vanndypet. For dette formål blir det først ved hjelp av avvikelsene mellom test- og kalibreringsprofil frembrakt et såkalt anslagsvelosigram, hvor lydhastigheten angis som funksjon av vanndypet under noenlunde realistiske antakelser. Ved hjelp av dette anslagsvelosigram blir det nå for hver mottakerretning aqx beregnet lydstråleforløp og ved hjelp av de målte ekkoløpe-tider, fra hvilke jo testprofilen 119 stammer, beregnet en korrektur-testprofil. Avviker denne igjen fra kalibreringsprofilen

118, blir anslagsvelosigrammet variert. Ved hjelp av det varierte anslagsvelosigram beregnes på ny lydstråleforløpet for hver enkelt mottakerretning Oqx og på basis av de fra testprofilen 119 kjente ekkoløpetider beregnet en ytterligere korrektur-testprofil.

Denne prosess blir gjentatt helt til den beregnete korrektur-testprof il stemmer overens med kalibreringsprofilen 118. Det sist endrete anslagsvelosigram danner da korrekturstørrelsen, hvormed måleprofilens 117 måleverdier skal omregnes ifølge enkle geometriske betraktninger.

I fig. 4 er fremgangsmåten til ervervelse av korrektur-størrelsen forenklet illustrert. Det er herved antatt at den kalibreringsprofil 118 av den sjøbunnstripe som ligger vertikalt under fartsretningen, danner en rett linje 120, som er fastlagt gjennom ti måleverdier. Den testprofil 119, som er tatt opp i svinge- eller kalibreringsstillingen, er igjen gitt på forhånd gjennom ti måleverdier og representeres ved en med tiltakende mottakervinkel aQx oppadkrummet linje 121. Denne testprofil 119 ble, som tidligere beskrevet, oppnådd på basis av de målte ekko-løpetider under de aktuelle mottakerretninger a^^ under antakelse av et ideelt lydstråleforløp ved konstant lydhastighet Cq, såsom skissert i fig. 4 og betegnet med 122.

I fig. 4 finnes det til høyre i risset et anslagsvelosigram for forenklete forhold. I to vanndyp h^ og h_ opptrer sprang (hopp) i lydhastighetsgradienten, nemlig på grunn av tre antatte vannsjikt med hver for seg konstant lydhastighet Cq henholdsvis c-^ henholdsvis • Beregningen av en faktisk lydstråle mottatt f.eks. under mottakervinkelen aQ^ ved hjelp av dette antatte anslagsvelosigram ville føre til et lydstråleforløp som det som i fig. 4 er stiplet inn til venstre i risset. Beregningen av samtlige lydstråleforløp under hver av mottakervinklene a^^ til ano fører under hensyntaken til de tilhørende ekkoløpetider til den korrektur-testprofil, som i det foreliggende tilfelle allerede stemmer overens med kalibreringsprofilen 118. Den første antakelse vedrørende anslagsvelosigrammet kan derved treffes så noenlunde nøyaktig ved at man går ut fra kjente velosigrammer for oppmålingsområdet eller ved at man før oppmålingen på et vilkårlig tidspunkt frembringer et velosigram på tidligere kjent og vanlig måte. Derved kan antallet av de nøvendige regneopera-sjoner (Rechendurchlaufe) inntil man kommer frem til det eksakte velosigram som korrekturstørrelse reduseres vesentlig. Det er også hensiktsmessig å bestemme lydhastigheten ved stedet for sende- og mottakerantennen fortløpende, slik at ved simuleringen og korrigeringen av anslagsvelosigrammet i det minste lydhastigheten Cq i det øverste vannlag er kjent og således faller bort som variabel størrelse. Lydhastigheten kan bestemmes på kjent måte gjennom måling av temperatur og saltinnhold i dybden for sende- og mottakerantennen og under anvendelse av kjente bereg-ningsformler ifølge Kuwahara, Del Grosso, Wilson eller Medwin.

Ved hjelp av et anslagsvelosigram, som man har kommet

frem til gjennom én eller flere gangers variasjon og som angir det faktiske forløp av lydhastigheten som funksjon av vanndypet ved det momentane målested, foretas korrigeringen av de på forhånd eller etterpå opptatte måleprofiler 117, som illustrert i fig. 5 i forbindelse med et enkelt eksempel for en måleverdi M av måleprofilen 117. Måleverdien M med koordinatene a og h fremkommer på basis av en ekkoløpetid t Xunder mottakervinkelen

°lqx- Ved ideelt lydstrålef orløp fører dette med det øvre vann-lags lydhastighet Cq til veistrekningen lmax• Ved tre vannlag med hver for seg konstant lydhastighet Cq henholdsvis henholdsvis c2 og vannlag-dypene h<*> henholdsvis h<*> fremkommer det i fig. 5 skisserte lydstrålef orløp med strekningene 1qx» 1-^x og l- . Skrånings- henholdsvis bøyningsvinkelen a, og a9 fremgår av Snellius' lov som kjent ved

På grunnlag av de i fig. 5 angitte geometriske betraktninger fremkommer så koordinatene a'x og h' for den korrigerte måleverdi M' av måleverdien 117 ved

x

ocO~ x er den aktuelle mottakerretning og 1 mxer den målte ekkoløpetid t for ekkoet mottatt i denne mottakerretning multiplisert med det øvre vannlagets lydhastighet Cg.

I naturen endrer lydhastigheten seg vanligvis ikke så sprangvis som antatt i det foregående eksempel. Lydhastighetens forløp som funksjon av vanndypet kan imidlertid i alle tilfeller fastsettes tilnærmet med tilstrekkelig nøyaktighet gjennom en trappefunksjon når man gjør trinnbredden Ah tilstrekkelig liten. Derved kan ved ethvert forløp av lydhastigheten som funksjon

av vanndypet lydstråleberegningen føres tilbake på den ovennevnte beregning. Lydhastighetens avhengighet av vanntrykket er derved neglisjert, men denne kan det på samme måte tas hensyn til.

Den målte overflateprofils nøyaktighet er ikke bare av-hengig av den eksakte bestemmelse av dybdeverdiene, men også i vesentlig grad av nøyaktigheten av de løpende posisjonsbestemmelser for oppmålingsskipet 110, idet ekkoutspringsstedene bestemmes på basis av oppmålingsskipets 110 momentane posisjon. Vanligvis blir oppmålingsskipets 110 posisjon bestemt eksakt bare en gang eller med lange tidsintervaller ved hjelp av minst ett stasjonært referansepunkt, idet de mellomliggende momentane enkeltposisjoner beregnes ved navigasjon på basis av oppmålingsskipets 110 kurs og hastighet. En slik beregningsmåte er imidlertid beheftet med ikke ubetydelige feil, som allerede alene kan forårsakes ved at lydhastigheten ikke måles henholdsvis kan måles over grunne, men vanligvis i vann, slik at eksempel-vis oppmålingsskipets avdrift fører til ikke forståelige feil ved bestemmelsen av skipsposisjonen. Dybdeverdiene, som er målt med stor nøyaktighet, blir da koordinert med i rommet feilaktige posisjoner, slik at den oppmålte overflateprofil er forskjøvet i horisontalplanet og ikke tilfredsstiller nøyaktighetskravene, dette til tross for eksakt dybdemåling.

Vanligvis blir et sjøområde målt opp på den måte at oppmålingsskipet 110 ifølge en omtrent rettlinjet oppmålingsbane, hvor overflateprofilen skal gjengis i en bredde til fartsretningen som omtrent svarer til den tverrgående utstrekning av viften 114 av mottakerstriper 115, idet oppmålingsskipet vender ved sjøområdets grense og følger det neste oppmålingsspor eller -bane parallelt med den første men i motsatt retning. Oppmålingsområdet blir derved avsøkt ifølge et bølgeliknende fartsforløp (avrundet siksak-forløp), såsom skjematisk fremstilt i fig. 6.

I fig. 6 er oppmålingsskipets 110 momentane posisjon gjen-gitt ved en rombe. Den fartsstrekning oppmålingsskipet 110 har tilbakelagt er vist uttrukket og betegnet med 123. Den fartsstrekning som oppmålingsskipet 110 skal tilbakelegge er antydet ved stipling. På oppmålingsskipets 110 tilbakelagte fartsstrekning 123 blir oppmålingssporet 124 skaffet til veie, som fremkommer når de enkelte måleprofiler 117 slutter seg til hverandre i rekke. Det allerede opptatte delavsnitt av oppmålingssporet 124 i det første rettlinjete avsnitt 125 av det tilnærmet bølge-liknende skipskurs-forløp (med parallelle "bølgeflanker") blir nå benyttet til å forbedre oppmålingsskipets 110 posisjonsbestem-melse og dermed bestemmelsen av ekkoutspringsstedene på farten i det andre, parallelle, rettlinjete avsnitt 126. For dette formål blir de innbyrdes parallelle avsnitt 125 og 126 - og samtlige etterfølgende avsnitt 127 osv. - lagt slik at randavsnitt av måleprofilene 117 fra oppmålingssporets 124 parallelle avsnitt 125 til 127 overlapper hverandre (fig. 6). Overlappingsavsnittene 129 av måleprofilene 117 for det allerede tilbakelagte avsnitt 125 benyttes som referanseprofil 128 (fig. 7), hvormed overlappingsavsnittene 129 av de allerede opptatte måleprofiler 117, hvilke danner en overlappingsprofil, etterkontrolleres i det andre avsnitt 126 med henblikk på overensstemmelse. Den romlige beliggenhet av overlappingsprof ilen 130 i horisontalpla.net blir nå i fartsretningen og på tvers av denne korrigert helt til i det minste delområder av referanseprofil 120 og overlappingsprofil 130 stemmer overens. Den således oppnådde korrekturfaktor a tjener til eksakt stedsbestemmelse for de momentane måleprofiler 117, dvs. til eksakt stedsbestemmelse av de til dybdeverdiene hørende ekkoutspringssteder, og kan samtidig anvendes til å rette oppmålingsskipets 110 kurs.

I fig. 7 er det skjematisk vist to gjensidig overlappende måleprofiler 117 fra to nærliggende parallelle avsnitt 125 og 126 i snitt under hverandre. Det antas at oppmålingsskipets 110 posisjon, som er bestemt ved tradisjonell beregning, som følge av f.eks. avdrift er beheftet med en feil på tvers av fartsretningen. I området for overlappingsavsnittene 129 blir det for den samme stripe av sjøbunnen bestemt to profiler, nemlig referanseprofilen 128 og overlappingsprofilen 130. Disse to profiler stemmer bare overens med hverandre når overlappingsprofilen 130 forskyves med a mot høyre i fig. 7. a danner da korrekturfak-toren til eksakt beregning av måleprofilene 117 henholdsvis skipsposisjonen.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til det i det foregående beskrevet utførelseseksempel. Det er således ikke tvingende nødvendig at kalibreringsprofilen 118 og testprofilen 119 måles opp og bestemmes kontinuerlig. Det er ofte tilstrekkelig at velosigrammet til korrigering av måleprofilene 117 etterkontrolleres fra tid til annen, idet det for dette formål skal foretas en kalibreringsprosess, hvor ekkoloddet kortvarig svinges 90°

om skipets høydeakse og testprofilen 119 tas opp. Man må derved utelukkende passe på at testprofilen 119 og kalibreringsprofilen 118 tas fra romlig identiske striper av sjøbunnen 111.

Det er heller ikke nødvendig at sendermålstripen 112 fra senderen "belyses" samtidig. For å høyne sendeytelsen og dermed senderrekkevidden kan sendestrålen også være sterkt "sammenbuntet" på tvers av fartsretningen, slik at dens åpningsvinkel 2\J^2 også her bare utgjør noen få grader. Sendestrålen må riktig-nok svings tilsvarende hurtig over sendermålstripen, hvorved det da ved den romlige bestemmelse av ekkoutspringsstedet må tas hensyn til sendestrålens svingningshastighet og oppmålingsskipets fartshastighet.

Det er heller ikke absolutt nødvendig at sendermålstripen 112 i ekkoloddets utgangs- eller målestilling ligger vertikalt under skipet og at viftens 114 ene mottakerstripe 0 ligger vertikalt under skipets lengdeakse og at sendermålstripen 112 i svinge-eller kalibreringsstillingen ligger vertikalt under langskips.

Er sende- og mottakeranordningen anbrakt i avstand fra skips-midte eller fra selve skipet, forskyves de vertikale striper parallelt dermed. Imidlertid vil sendermålstripen 112 i ekkoloddets utgangsstilling og i dets kalibreringsstilling alltid ligge vertikalt under sendeantennemidten, altså vinkelrett på sendeantennenormalene, og mottakerstripen 0 alltid vertikalt under mottakerantennemidten, altså vinkelrett på mottakerantennenor-malene. Sende- og mottakeranordningen er selvsagt anordnet slik i forhold til hverandre at viftens 114 mottakerstripe 0 i utgangs- eller målestillingen og sendermålstripen 112 i ekkoloddets svinge- eller kalibreringsstilling "belyser" den i det minste på tvers av fartsretningen samme flate av sjøbunnen.

Det skal igjen fremheves at det for ervervelse av kali-breringsprof ilen i begynnelsen rent måleteknisk bare står til rådighet ekkoløpetidene for de vertikalt, dvs. under 90° til sendeantennen utstrålte sendepulser. For på grunnlag av disse å bestemme kalibreringsprofilens 118 virkelige dybdeverdier,

må disse ekkoløpetider multipliseres med lydhastigheten. Vanligvis tar man for dette formål lydhastigheten Cg rett under kjølen, altså ved stedet for sende- og mottakeranordningen, da denne kan måles uten nevneverdig anstrengelse. Den herved gjorte feil kan under visse omstendigheter utgjøre flere prosent, slik at allerede kalibreringsprofilen 118 inneholder en relativt stor grad av unøyaktighet.

For å redusere denne begynnelsesfeil, blir ekkoløpetidene ved denne fremgangsmåte til bestemmelse av dybdeverdiene for kalibreringsprofilen 118 multiplisert med en midlere lydhastighet c . Denne lydhastighet c mfrembringes slik at den ved beregningen av kalibreringsprofilen gjorte feil er mindre enn 0,5 °/oo. For dette formål blir, i den 90° om skipets høydeakse svingte svinge- eller kalibreringsstilling for sendestrålen 113 og viften 114 av mottakerstråler 116, løpetiden t^,. for ekkoene fra den under 45° skrånende mottakerstråle og løpetiden tgg for ekkoene fra den vertikale mottakerstråle målt. Kvotienten fra ekkoløpe-tiden t^^ og ekkoløpetiden t^^ blir dividert med ~\ J~ 2 og multiplisert med lydhastigheten c ft under kjølen og med en korrekturverdi a ifølge ligningen:

Denne korrekturverdi a bestemmes empirisk og beregner seg til:

Med uttrykkene løpetid for ekkoene henholdsvis ekkoløpe-tid menes det halverte tidsrom fra tidspunktet for utstråling av en sendepuls til tidspunktet for ekko-mottakelsen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til akustisk måling av sjøbunnens eller en grunnes overflateprofil, hvor det anvendes et på et skip installert ekkolodd med en sende- og mottakeranordning, ved hvilken ved hjelp av sendeanordningen en i fartsretningen smal sendermålstripe på grunnen, som strekker seg i det vesentlige vertikalt under sendeantennemidte på tvers av skipets fartsretning, lydbehandles med lydpulser, og ved hvilken ved hjelp av mottakeranordningen sendermålstripen overdekkes av en vifte av smale mottakerstriper, som strekker seg i fartsretningen og slutter seg til hverandre i rekke på tvers av fartsretningen, av hvilke mottakerstriper én ligger i det vesentlige vertikalt under mottakerantennemidte, og hvor de ved grunnen i sendermålstripen oppstående ekkoer fra de enkelte mottakerstriper mottas atskilt, og ved hvilken de mottatte ekkoers løpetider måles og av disse bestemmes dybdeverdier, som i romlig koordinasjon til ekkoenes aktuelle utspringssted, som fastsettes gjennom den momentane posisjon av sendermålstripe og den aktuelle mottakerstripe, gir en måleprofil av sendermålstripen, som strekker seg på tvers av fartsretningen, karakterisert ved at det fra en flerhet av måleprofiler (117), som slutter seg til hverandre i rekke i fartsretningen, dannes en kalibreringsprofil (118) som strekker seg i det vesentlige vertikalt under mottakerantennemidte, at til valgbare tidspunkter sendermålstripen (112) og viften (114) av mottakerstriper (115) svinges kortvarig fra basis- eller målestilling en rett vinkel om skipets høydeakse, at i svinge- eller kalibreringsstillingen på samme måte opptas en profil av den nå i fartsretningen forløpende sendermålstripe (112) som testprofil (119), at testprofilen (119) og et med denne romlig ensliggende avsnitt av kalibreringsprofilen (118) sammen-liknes med hverandre og fra avvikelser avledes i det minste én korrekturstørrelse, og at måleprofilene (117), som slutter seg til hverandre i rekke i fartsretningen korrigeres ved hjelp av korrekturstørrelsen, for derved å bestemme overflateprofilen.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som korrekturstørrelse opprettes et velosigram, idet korrigeringen av måleprofilene (117) gjennom-føres i overensstemmelse med det ved hjelp av velosigrammet be-regnbare lydstråleforløp.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at for opprettelse av velosigrammet et ideelt lystråleforløp, som er tilordnet testprofilen (119), korrigeres ved hjelp av et anslagsvelosigram anslått ved hjelp av avvikelsene mellom test- og kalibreringsprofilen (119,118), at en fra det korrigerte lydstråleforløp dannet korrektur-testprofil sam-menliknes med kalibreringsprofilen (118), at anslagsvelosigrammet varieres ved avvikelser mellom korrektur-testprofilen og kali-breringsprof ilen, og at beregningen av det korrigerte lydstråle-forløp ved hjelp av det en eller flere ganger varierte anslagsvelosigram gjentas helt til en dannet korrektur-testprofil stemmer overens med kalibreringsprofilen (118), og at det for siste gang varierte anslagsvelosigram danner korrektur-størrelsen. '

4. Fremgangsmåte, særlig i samsvar med et av kravene 1-3, ved hvilken skipet til måling av overflateprofilen seiles meander-liknende (i bølgeliknende forløp) over det sjøområde som skal dekkes, karakterisert ved at de innbyrdes bølgeforløp-avsnitt (Maanderabschnitte) (125 til 127) av fartsstrekningen (123) legges slik at måleprofiler (117) som opptar randavsnitt overlapper hverandre, og at overlappingsavsnittene (129) for måleprofilene (117) av det bølgeforløp-avsnitt (125), som skipet allerede, har seilt igjennom, benyttes som referanseprofil (128) for korrigering av den momentane kurs for skipet og/eller ekko-utgangsstedet i måleprofilene av det etterfølgende parallelle bølgeforløp-avsnitt (126).

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at overlappingsavsnittene (129) for de i til-støtende parallelle bølgeforløp-avsnitt (125 til 127) etter hverandre opptatte måleprofiler (117) som overlappingsprofil (130) fortløpende etterkontrolleres med referanseprofilen (128) med henblikk på overensstemmelse, og at en romlig forskyvning av overlappingsprofilen (130) som fører til overensstemmelse, anvendes som korrekturfaktor (a).

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at- for bestemmelse av kalibrerings-prof ilens (118) dybdeverdi - løpetidene for ekkoene fra mottakerstripen, som ligger vertikalt under mottakerantennemidte, multipliseres med en midlere lydhastighet (c m), og at - for bestemmelse av den midlere lydhastighet (c ) i svinge- eller kalibreringsstillingen - løpetidene for ekkoene fra den mottakerstripe, som ligger under 45°, og den som ligger rettvinklet under mottakerantennemidte, settes i forhold og det med l/*2 reduserte forhold multipliseres med lydhastigheten (c^) ved stedet for sende- og mottakeranordningen og med en korrekturverdi (a).

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at korrekturverdien (a) bestemmes i overensstemmelse med hvor t^,- er løpetiden for ekkoene fra den under 45° og tgg er løpetiden for ekkoene fra den rettvinklet under mottakerantennemidte liggende mottakerstripe.