JPH0443214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： ［産業上の利用分野］ 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に
よる水底、特に海底の表面を音響測定する方法に
関する。

［従来の技術］ この方法により得られた、種々の送波器標帯状
領域の測定プロフイルは、音速が全鉛直領域にわ
たつて実質的に一定と見なし得る場合にのみ、測
定船の航行方向に互いに並列して走査した水底の
実際の状態に相当する表面プロフイルを生じる。
しかし、このことは一般に前提とすることができ
ない。むしろ、海水の場合、異なる密度又は音速
の水層を互いに分離する薄い密度の飛躍層の形成
が特徴的である。異なる音速の層は気候又は海洋
現象、例えば年間又は日間の加熱又は冷却、波浪
による混合には、分ないし時間の範囲内の内部的
波の形成、種々の源泉の水質流の合流によつて連
続的に変化する。その結果、歪んだ表面プロフイ
ルが得られる。

前記の方式の公知方法（米国特許第3296579号
明細書参照）によれば、プロフイル歪みを補正す
るため、エコー送時時間と受波方向から測定プロ
フイルを計算するコンピユータにいわゆるバチサ
ーモグラムデータがインプツトされる。このデー
タを考慮して、コンピユータは実際のエコー発生
位置の相当する空間的水平及び垂直座標を計算す
る。バチサーモグラムデータはバチサーモグラム
記録から取出される。測定海域内の水層は、測定
船の航行距離とともに並びにまた分又は時間で前
記現象に基づき変化することがあるので、正確な
測定目的には連続的又は非常に短い時間間隔でそ
れぞれの測定位置の上記のようなバチサーモグラ
フを作成することが必要である。しかしながら、
バチサーモグラフの記録は費用及び時間のかかる
作業であり、該作業は測定船の作業速度を認容さ
れない程に低下する。それゆえ、多くの場合空間
的及び時間的に大きい間隔でこのようなバチサー
モグラスを作成することで満足されるが、その際
にはもちろん測定した表面プロフイルの精度は低
くなる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、測定船の高い航行及び作業速
度で、走査した水底の表面形状の精密かつ正しい
値を提供する、冒頭に記載した方式の水底水底の
表面を音響測定する方法を得ることである。

［課題を解決するための手段］ この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴部に
記載の特徴によつて解決される。

本発明の方法によれば、測定過程を中断するこ
となく連続的かつ極めて迅速に、瞬間的測定位置
を支配する実際の音速を正確に考慮した補正値を
確認することができる。水底の連続的走査の間、
船の鉛直軸を中心として送波ビーム及び扇形受波
ビームを短時間、即ち数秒間だけ90゜旋回させれ
ば、試験プロフイルを記録するために十分であ
る。予め又は後から、試験プロフイルを作成する
ために使用した水底の同じ立体的帯状領域は、進
路が音速変化の影響を受けない鉛直に配向された
受波ビームで、測定船航行の際漸進的に走査され
たものであるか又は走査されるので、この航行方
向で船の鉛直直下に拡がる水底の帯状領域から真
の状態に相当する較正プロフイルが得られる。次
いで、較正プロフイルと試験プロフイルの偏差か
ら、測定プロフイルの歪みを除去する補償計算に
使用すべきである補正量を求めることができる。
従つて、測定航行の間にバチサーモグラムを作成
することは不必要である。

本発明の有利な実施態様は、特に特許請求の範
囲第３項と関連した第２項から明らかである。こ
のような試験プロフイルに属する音波ビーム経過
の推定ベロシグラムによる計算及び補正は、フイ
ールドコンピユータにより非常に迅速に実施する
ことができる。その際、出発推定ベロシグラムと
して測定海域の既知のベロシグラムから出発する
か、又は海域の任意の位置で測定航行を開始する
前に公知法でバチサーモグラフを作成し、それか
ら最初の推定ベロシグラムを求める場合、推定ベ
ロシグラムの所要の変化数及び音波経過の補正実
施数は比較的小さく、僅かな計算時間を必要とす
るにすぎない。

特に前記特許請求の範囲の特徴と組合せて課題
を最適に解決しうる有利な表面プロフイルの正確
な音響測定法は、特許請求の範囲第４項に記載さ
れている。ここに記載の特徴に基づき、測定した
深度値を正確なエコー発生位置に対応させ、それ
によつて測定船の誤差を伴つた位置決定を補正す
ることができる。このような誤差はたとえば常用
法で実施した結合計算の場合、既知出発位置から
の船のコース及び速度により計算するために生ず
る。従つて、高い測定速度で深度値を正確に決定
することができるだけでなく、その水平面内の位
置を、連続的に時間を要する標準位置決定を固定
参照位置を介して実施する必要なく、正確に決定
することができる。従つて、本発明の方法はこの
ような参照位置を全く又は制限的にしか利用し得
ない海域でも使用することができる。

［実施例］ 次に、図示の実施例により本発明による水底、
特に海底の表面を音響測定する方法を詳細に説明
する。

海域の海底の表面を音響測定する方法において
は、送波器及び受波器を有する公知の反響測深機
が使用され、該反響測深機は船舶、ここでは海上
走行船１１０の船底に設置されている。図示しな
い反響測深機の送波器及び受波器の配置及び構成
は、米国特許第3144631号明細書に記載されてい
るものを利用できる。

送波器で、船の下のほぼ鉛直方向で、航行方向
と直角方向にある海底１１１上の送波目標帯状領
域１１２に音波パルスを送波する。送波アンテナ
の例えば直線アレーとしての適当な形成及び／又
は電子的指向性化によつて、送波器から出発する
音波ビームは、航行方向に約1゜、航行方向と直角
方向に約60〜90゜の開角2δ_-3を有するように集束
される。このような送波音波ビーム又は送波ビー
ムは、第１図に略示されかつ１１３で示されてい
る。

送波目標帯状領域１１２内で海底１１１での反
射によつて発生するエコーは、受波器により方向
選択的に受波される。個々の受波波号の適当な電
子的処理によつて、受波器は、第１図及び第２図
に示されているように、航行方向に拡がり、航行
方向に直角方向に並列し、かつ海底１１１で受波
器帯状領域１１５を制限する、幅の受波ビーム１
１６又は受波セクタの１つの扇形領域１１４を有
することができる。受波ビーム１１６の開角2δ_-3
は、航行方向で約15゜、これと直角方向で約1゜で
ある。受波器は送波器に対し、送波機目標帯状領
域１１２が受波器帯状領域１１５の扇形領域１１
４によつてカバーされるように配置されている。
船１１０のローリング運動を考慮するため、送波
ビームの開角2δ_-3が航行方向と直角に90゜の場合、
航行方向と直角方向に約60゜の角度が扇形領域１
１４によつてカバーされるにすぎないので、ほぼ
1゜の受波器帯状領域１１５の幅で、60の受波器帯
状領域１１５が扇形領域１１４に存在する。

海底１１１の表面形状を得るために、今や公知
方法で音波パルスを発射し、かつ海底１１１の送
波器目標帯状領域１１２内に発生したエコーを
個々の受波器帯状領域１１５から個別に受波し、
エコーの走時時間を測定する。走時時間及び受波
器帯状領域１１５の位置から公知の簡単な幾何学
的計算に基づき深度値を測定し、該深度値はそれ
ぞれのエコーの発生位置に対応して送波器目標帯
状領域１１２の範囲内の海底１１１の測定プロフ
イル１１７（第３図）を生じる。船１１０の進行
もしくは航行方向で得られた多数の個々の測定プ
ロフイル１１７は、立体的に並列して、いわゆる
測定軌跡に沿つた測定域の海底１１１の表面形状
を形成する。

この表面形状もしくは多数の測定プロフイル１
１７は、全測定域内の海中の音速が一定である場
合のみ事実に一致する。多くの場合のように、こ
のことを前提にすることができない場合には、深
度値もしくは測定プロフイルは測定域内又は測定
域の範囲内の実際の音波ビーム経過により補正し
なければならない。そのために必要な補正値は、
ここに使用する方法によれば、以下の第３図によ
りもつとも簡単に説明しうるように得られる。

説明を簡単にするため、受波器は１９の受波ビ
ーム１１６を有するものとし、これらは海底１１
１の船の中心下の０、左舷及び右舷の〜の記
号を有する19の受波器帯状領域１１５を形成す
る。０で示した中心の受波領域は、船のほぼ鉛直
下方にある。送波器から、船の航行の際、第３図
に連続的に１〜29の番号を付した多数の送波器目
標帯状領域１１２を送波する。受波器帯状領域１
１５及び送波器目標帯状領域１１２の瞬間的位置
によつて決定される各正方形内に、第３図に点で
示す深度値を得る。送波器目標帯状領域１１２の
深度値により、航行方向と直角に海底１１１の測
定プロフイル１１７を並列して得る。この場合、
ハツチした正方形内の深度値は、船が航行した航
路の真下の縦方向プロフイルを示す。鉛直音波ビ
ームは異なる音速勾配を有する水層を通過する際
屈折しないので、この縦方向プロフイルは海底１
１１の実際の状態に一致する。この真の深度値を
有する縦方向プロフイルは、いわゆる較正プロフ
イル１１８を形成する。

船１１０が少なくとも航行方向と直角方向の扇
形領域１１４の拡がりに等しい航路を航行したと
き、送波ビーム１１３と受波ビーム１１６の扇形
領域１１４を一緒にその第１図に示された基準も
しくは測定位置から船の垂直軸を中心に90゜、第
２図に示された旋回位置又は較正位置へ旋回させ
る。該旋回は、例えば送波器及び受波器の共通の
機械的回転により、又は送波及び受波アンテナも
しくはベースの幾何学的形成が同じ場合には、ア
ンテナと装置の間に配置したリレーマトリツクス
の切替によつて実施することができ、このリレー
マトリツクスは個々のアンテナ変換器をそれぞれ
の所属の装置から分離し、それぞれ他の装置へ接
続する。送波器目標帯状領域１１２及び受波器帯
状領域１１５は、今や第２図に略示されているよ
うな位置をとる。送波器目標帯状領域１１２は、
今や船の縦方向の直下にあり、かつ船の航行方向
と直角方向の受波器帯状領域１１５は、航行方向
に並列されている。送波器目標帯状領域１１２
は、反響測深機の旋回又は較正位置で、測定域の
先に較正プロフイル１１８を作成した部分及び次
に再旋回により戻した反響測深機によつて再び船
の航行方向で較正プロフイルを作成する部分を正
確にカバーする。

旋回した送波器目標帯状領域１１２内に発生し
たエコーを、再び19の受波器帯状領域１１５によ
り個別に受波する。エコーの走時時間を測定し、
これから受波方向を考慮して同じ方法でそれぞれ
の深度値を求める。エコーの発生位置の対応し
て、これらの深度値から船の縦方向鉛直直下のい
わゆる試験プロフイル１１９を得る。このような
反響測深機の旋回又は較植位置で記録したいわゆ
る試験プロフイル１１９は、第３図Ｂに２重ハツ
チで示されている。数秒しか必要としない試験プ
ロフイル１１９の記録後に、反響測深機を再びそ
の基準もしくは測定位置へ旋回して戻し、船の前
進によりさらに測定プロフイル１１７を作成す
る。この測定プロフイルは、第３図Ｃに10〜29の
番号で示されている。船が少なくとも航行方向と
直角方向の扇形領域１１４の幅に相当する航行区
間を進行すると、反響測深機を新たに旋回もしく
は較正位置へ再旋回させ、前記方式で新たな試験
プロフイルを作成する。この過程は、第３図Ｄに
示されている。この過程を船の航行全区間にわた
つて連続的に繰返す。

今や、較正プロフイル１１８と試験プロフイル
１１９を互いに比較する。船１１０と海底１１１
の間の水中の音速が一定であれば、この２つのプ
ロフイルは一致する。そうでない場合、試験プロ
フイル１１９の中心受波器帯状領域０から得た深
度値のみが較正プロフイル１１８の真の深度値と
一致する。試験プロフイル１１９の他の測定値は
多少とも較正プロフイル１１８からずれる。今
や、試験プロフイル１１９と較正プロフイル１１
８の間の偏差から補正値を求め、この補正値によ
り船１１０と海底１１１の間の水域内の実際の音
速状態を決定することができる。この補正値を用
いて、公知方法で反響測深機の基準もしくは測定
位置で検出した記録した測定プロフイル１１７を
計算により補正することができるので、今や測定
域内の海底１１１の正確な表面形状が得られる。

この場合には、補正値として試験プロフイル１
１９と較正プロフイル１１８の偏差から水深にわ
たる音速勾配の実際の経過を示すベロシグラム
（velocigramm）を確認する。このためにまず試
験プロフイルと較正プロフイルの間の偏差によ
り、音速を水深の関数としてある程度実際的に仮
定したいわゆる推定ベロシグラムを得る。次い
で、この推定ベロシグラムにより、各受波方向
α_0xに関して音波経過を計算し、試験プロフイル
１１９をあらかじめ得た測定エコー走時時間につ
き補正−試験プロフイルを計算する。このプロフ
イルが同様に較正プロフイル１１８と異なる場
合、推定ベロシグラムを変更する。変更した推定
ベロシグラムにより、新たにそれぞれの受波方向
α_0xに関して音波経過を計算し、試験プロフイル
１１９から既知のエコー走時時間によりもう１つ
の補正−験プロフイルを計算する。この処理を、
計算した補正−試験プロフイルが較正プロフイル
１１８と一致するまで繰返す。その際、最後に変
えた推定ベロシグラムが、測定プロフイル１１７
の測定値を簡単な幾何学的関係により換算しうる
補正値を形成する。

第４図には、補正値を得る方法が簡単に示され
ている。この場合、測定航行中に得た、航行方向
鉛直直下にある海底領域の較正プロフイル１１８
は、10個の測定値によつて決定された直線１２０
を与えるものと仮定する。旋回もしくは較正位置
で記録した試験プロフイル１１９は、同様10個の
測定値によつてあらかじめ得たものであり、受波
角度α_0xの増大とともに上向きに湾曲する曲線１
２１によつて示す。この試験プロフイル１１９
は、前記のように、第４図に１２２で示すよう
に、一定音速c₀における理想的音波ビーム経過を
仮定してそれぞれの受波方向α_0xのもとに測定し
たエコー走時時間から得た。

第４図の右側には、簡単にした関係のための推
定ベロシグラムが示されている。２つの水深h₁及
びh₂で、それぞれ一定音速c₀、c₁、c₂を有する３
つの仮定水層による音速勾配の急変が生ずる。こ
の推定ベロシグラムにより例えば受波角度α₀₉で
受波した実際の音波の計算により、第４図左側に
破線で記入されているような音波ビーム経過が得
られる。各受波角度α₀₁〜α₀₉のすべての音波ビー
ム経過の計算により、それぞれのエコー走時時間
を考慮して、この場合すでに較正プロフイル１１
８と一致する補正−試験プロフイルが得られる。
この場合、推定ベロシグラムの第１の仮定は、測
定域の既知ベロシグラムから出発するか、又は測
定航行が測定域の任意の１点に達する前に現在公
知の常法でベロシグラムを得ることによつて、ほ
ぼ正確に充足することができる。この場合、補正
値として正確なベロシグラムを得るまでに必要な
計算回数は著しく減少させることができる。ま
た、送波及び受波アンテナの位置で音速を連続的
に測定し、それによつて推定ベロシグラムを予め
決定及び補正する際少なくとも最上水層の音速c₂
が既知であり、ひいては変数から除去しうれば有
利である。音速は公知方法で発波及び受波アンテ
ナの深さの温度及び塩含量を測定し、
Kuwahara、Del Grosso、Wilson又はNedwinに
よる公知の計算式を使用することにより決定する
ことができる。

１回又は数回の変化によつて得た、音速の実際
の経過を瞬間的測定位置の水深の関数として示す
推定ベロシグラムによつて、先に又は次に記録し
た測定プロフイル１１７の補正は、第５図に簡単
な例により測定プロフイル１１７の測定値M_xに
対し示したように行う。座標a_x及びh_xを有する測
定値M_xは、受波角α_0xのもとのエコー走時時間t_x
から得られる。理想的音波経過の場合、これは区
間l_naxまで上側水層の音速c₀により導かれる。そ
れぞれ一定の音速c₀、c₁及びc₂を有する３つの水
層及び層深度h₀及びh₁の場合、区間l_0x、l_1x及び
l_2xを有する第５図に示す音波ビーム経過が得ら
れる。傾斜角及び屈折角α_1x及びα_2xは公知のスネ
ルの法則から c₀／cosα_0x＝c₁／cosα_1x＝c₂／cosα_2x (1) の関係を生じる。

次に、第５図に示した幾何学的関係から、測定
プロフイル１１７の補正した測定値 M′_xの座標
a′_x及びh′_xは、 a′_x＝h_0*／sinα_0x（cosα_0x−cosα_2x）＋h_1*／sinα
_1x（cosα_1x−cosα₂）＋l_nxcosα_2x(2) h′_x＝h_0*（１−sinα_2x／sinα_0x）＋h_1*（１−sinα_2
x／sinα_1x）l_nxsinα_2x(3) で得られる。

α_0xはそれぞれの受波方向であり、l_nxはこの受
波方向で受波したエコーの測定したエコー走時時
間t_xと上側水層の音速C₀の積である。

実際には音速は通常前記例で仮定したように急
激には変化しない。しかし、水深の関数としての
音速の経過は、ステツプ幅Δhを十分小さくすれ
ば、段階関数によつて十分な精度をもつて近似化
することができる。それによつて水深の関数とし
ての音速のそれぞれの経過において音波計算は上
記計算へ戻すことができる。この場合、音速と水
圧の関係は無視できるが、同様に考慮することが
できる。

測定した表面プロフイルの精度は、深度値の正
確な決定のみならず、測定船１１０の連続的位置
測定の精度にも大きく関係する。というのはエコ
ー発生位置は測定船１１０の瞬間的位置に基づい
て決定されるからである。通常、測定船１１０の
位置は１回又は大きい時間間隔においてのみ少な
くとも１つの固定参照点により正確に測定され、
その間の瞬間的個々の位置は、測定船１１０のコ
ース及び速度により行われる結合計算によつて求
められる。しかし、このような結合計算は少なか
らぬ誤差を伴う。この誤差は船速が陸上でなく、
水中で測定され又は測定可能であり、したがつて
例えば測定船の漂流により船位置決定の際認め得
ない誤差が生ずることのみによつてもすでに発生
する。その際、大きい精度で測定した深度値は、
立体的に誤差のある位置に対応するので、測定し
た表面プロフイルは水平面内でずれ、正確な深度
測定にもかかわらず精度の要求が充足されない。

通常海域は、測定船１１０が表面プロフイルを
受波器帯状領域１１５の扇形領域１１４の横の拡
がりにほぼ相当する航行方向に対する幅で表すほ
ぼ直線的測定軌跡の記録後、海域の境界で転回
し、第１軌跡と平行に次の測定軌跡を反対コース
で記録するように測定を行う。この場合、船は測
定域を第６図に示すようにジグザグ状に航行す
る。

第６図には、測定船１１０の瞬間的位置が菱形
によつて示されている。測定船１１０が通過した
航行区間は実線１２３で示されている。測定船１
１０がまだ通過しない航路は破線で示されてい
る。測定船１１０の通過した航路１２３で、個々
の測定プロフイルム１１７の並列から得られる測
定軌跡１２４を作成する。次いで、測定軌跡１２
４のジグザグ航路の第１直線部分１２５内ですで
に記録した部分を、測定船１１０の位置決定、ひ
いてはジグザグ航路のみによつて第２の平行部分
１２６を航行する際のエコー発生位置の決定を改
善するために使用する。このためジグザグ航路の
互いに平行する部分１２５及び１２６並びにあと
に続くすべてのジグザグ航路部分１２７等は、測
定軌跡１２４の平行するジグザグ航路部分１２５
〜１２７からの測定プロフイルム１１７の端部が
重なるように配置する（第６図）。すでに通過し
たジグザグ航路部分１２５の測定プロフイルム１
１７の重なり部分１２９を、参照プロフイル１２
８（第７図）として使用し、これと第２ジグザグ
航路部分１２６のすでに記録した測定プロフイル
１１７の重なりプロフイル１３０を形成する重な
り部分１２９の一致を試験する。次いで、水平面
内の重なりプロフイル１３０の立体的位置を航行
方向及びこれと直角方向に、参照プロフイル１２
８と重なりプロフイル１３０の少なくとも部分領
域が一致するまで補正する。このように得た補正
フアクタαは、瞬間的測定プロフイル１１７の正
確な位置決定、即ち深度値に対応するエコー発生
位置の正確な位置決定に役立ち、同等に測定船１
１０のコースの補正に使用することができる。

第７図には、２つの隣接する平行ジグザグ航路
部分１２５及び１２６からの２つの重なる測定プ
ロフイル１１７が断面で上下に示されている。結
合計算により決定した測定船１１０の位置は、例
えば漂流により航行方向と直角に誤差を有するも
のと仮定する。重なり部分１２９の領域内で海底
の同じ領域から２つのプロフイル、即ち参照プロ
フイル１２８及び重なりプロフイル１３０を測定
する。この２つのプロフイルは、重なりプロフイ
ル１３０が第７図でαだけ右へずれた場合のみ一
致を示す。その際、αは測定プロフイル１１７又
は船の位置を正確に計算するための補正フアクタ
を形成する。

本発明は前記実施例に制限されない。較正プロ
フイル１１８及び試験プロフイル１１９を連続的
に測定及び決定することは必須ではない。しばし
ば測定プロフイル１１７を補正するため求めたベ
ロシグラムをときどき新たに試験するだけで十分
であり、そのため反響測深機を短時間船の垂直軸
を中心に90゜旋回し、試験プロフイル１１９を記
録する。試験プロフイル１１９及び較正プロフイ
ル１１８を海底１１１の空間的に同一の領域から
記録することだけに注意しなければらなない。

送波器目標帯状領域１１２を送波器から同時に
送波することを必要ではない。送波出力、ひいて
は送波到達距離を上昇するため、送波ビームは航
行方向と直角の方向にも強く集束することができ
るので、その開角2δ_-3はこの場合も数度であるに
すぎない。送波ビームはもちろん送波目標領域上
を適当に早く旋回しなければならず、エコー発生
位置を空間的に決定する際送波ビームの旋回速度
及び測定船の航行速度を考慮しなければならな
い。

反響測深機の基準位置又は測定位置出送波目標
領域１１２が船の鉛直直下にあり、扇形領域１１
４の受波領域０が船の縦軸の鉛直直下にあり、旋
回又は較正位置で送波目標領域１１２が船の長手
方向の鉛直直下にあることも必須要件ではない。
送波器及び受波器を船の中心又は船自体から離し
て配置すると、鉛直領域はこれと平行にずらされ
る。しかし、反響測深機の基準位置及び較正位置
で送波目標領域１１２はつねに送波アンテナ中心
の鉛直直下にあり、すなわち送波アンテナ法線に
対し垂直であり、受波領域０はつねに受波アンテ
ナ中心の鉛直直下すなわち受波アンテナ法線に対
し垂直である。送波及び受波装置は互いに、基準
又は測定位置における扇形１１４の受波領域０及
び反響測深機の旋回又は較正位置における送波目
標領域１１２が海底の少なくとも航行方向に対し
直角方向の同じ表面を送皮するように、配置しな
ければならないことは明らかである。

較正プロフイル１１８を求めるため測定技術的
にまず送波アンテナに対し垂直に、すなわち90゜
で発射した送波パルスのエコー走時時間のみが利
用されることをもう１度強調したい。これから較
正プロフイル１１８の真の深度値を決定するた
め、このエコー走時時間と音速の積を形成しなけ
ればならない。通常このために船底直下、即ち送
波及び受波装置の位置の音速c₀を使用する。それ
はこの音速は大きい費用なしに測定しうるからで
ある。その際生ずる誤差は場合により数％になる
ので、較正プロフイル１１８はすでに比較的大き
い測定誤差を含む。

この初期誤差を減少するため、本法によれば較
正プロフイル１１８の深度値を決定するためエコ
ー走時時間と平均音速c_nの積を求める。この音速
c_nは、較正プロフイル計算の際生ずる誤差が0.5
‰より小さいように求める。このために船の垂直
軸を中心に90゜旋回した送波ビーム１１３及び受
波ビーム１１６の扇形領域１１４の旋回又は較正
位置で45゜傾斜した受波ビームからのエコーの走
時時間t₄₅及び垂直受波ビームからのエコーの走
時時間t₉₀を測定する。エコー走時時間t₄₅とエコ
ー走時時間t₉₀の商を√２で割り、船底下の音速
c₀及び補正値ａを掛けて が得られる。

補正値ａは経験的に決定され、 ａ＝sin2cos^-1 １／２ t₄₅／t₉₀ で計算される。

エコーの走時時間とは、この場合送波パルス発
射時点からエコー受波時点までの1/2の時間を表
わす。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定船の基準又は測定位置における反
響測深機によつて生じた送波器目標帯状領域及び
扇形領域の受波領域を示す斜視図、第２図は旋回
もしくは較正位置における送波器目標帯状領域及
び受波器帯状領域の扇形領域の第１図と同様の斜
視図、第３図は測定船の航行の種々の時点で得た
測定プロフイル及び試験プロフイルの平面図、第
４図は理想的音波ビーム経過を有する試験プロフ
イル及び較正プロフイル並びにベロシグラムを示
す図、第５図は測定プロフイルの歪みに対する補
正計算法を示す図、第６図は航路の両側に拡がる
測定プロフイルを有する測定船によつて得た測定
軌跡の平面図、第７図は第６図測定軌跡の２つの
重なる測定プロフイルの側面図である。 １１０……測定船、１１２……送波器目標帯状
領域、１１４……扇形領域、１１５……受波器帯
状領域、１１７……測定プロフイル、１１８……
較正プロフイル、１１９……試験プロフイル、１
２３……航路、１２５，１２６，１２７……平行
ジグザグ航路部分、１２８……参照プロフイル、
１２９……重なり部分、１３０……重なりプロフ
イル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 船に設置した送波器及び受波器を有する反響
   測深機を使用し、送波器により送波アンテナ中心
   のほぼ鉛直下で船の航行方向に対して直角方向に
   拡がる、水底上の幅の狭い帯状送波目標領域に音
   波パルスを送波し、受波器を用いて送波目標領域
   を、航行方向に拡がる航行方向と直角方向に並列
   した幅の狭い受波器目標帯状領域の扇形領域によ
   つてカバーし、該受波器帯状領域の１つは受波ア
   ンテナ中心のほぼ鉛直直下にあり、かつ水底の送
   波器目標帯状領域内に発生するエコーを個々の受
   波領域から個別に受波し、かつ受波したエコーの
   走時時間を測定し、これから深度値を決定し、こ
   の値を送波器目標帯状領域及びそれぞれの受波器
   帯状領域の瞬間的位置によつて決定したエコーの
   それぞれの発生位置と立体的に対応させて、航行
   方向に対し直角方向に拡がる送波器目標帯状領域
   測定プロフイル内の水底の測定された表面形状を
   生じることにより、水底の表面を音響測定する方
   法において、航行方向で連続した測定により得ら
   れた並列した多数の測定プロフイル１１７から、
   受波アンテナ中心のほぼ鉛直直下に航行方向に拡
   がる較正プロフイル１１８を求め、選択可能の時
   点で送波器目標帯状領域１１２及び受波器帯状領
   域１１５の扇形領域１１４をその基準又は測定位
   置から短時間船の垂直軸を中心に旋回もしくは較
   正位置に90゜旋回させ、該旋回又は較正位置で今
   や航行方向に拡がる送波器目標帯状領域１１２内
   の水底の表面形状の試験プロフイル１１９を記録
   し、該試験プロフイル１１９と較正プロフイル１
   １８の試験プロフイルとの立体的に同じ部分を互
   いに比較し、かつその際生じた試験プロフイル１
   １９と較正プロフイル１１８の間の偏差から少な
   くとも１つの補正値を求め、かつ航行方向で連続
   した測定により得られた並列した測定プロフイル
   １１７を少なくとも１つの補正値により補正する
   ことを特徴とする、水底の表面を音響測定する方
   法。 ２ 補正値としてベロシグラムを求め、測定プロ
   フイル１１７をベロシグラムで計算しうる実際の
   音波ビーム経過により補正する特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ ベロシグラムを求めるため、試験プロフイル
   １１９に対応する理想的音波ビーム経過を試験プ
   ロフイル１１９と較正プロフイル１１８の偏差に
   より評価した推定ベロシグラムにより補正し、補
   正した音波ビーム経過から生じる補正−試験プロ
   フイルを較正プロフイル１１８と比較し、補正−
   試験プロフイルと較正プロフイル１１８の間に偏
   差がある場合、推定ベロシグラムを変更し、かつ
   １回又は数回変更した推定ベロシグラムに基づく
   補正した音波ビーム経過の計算を、生じる補正−
   試験プロフイルが較正プロフイル１１８と一致す
   るまで繰返し、かつ最後に変更した推定ベロシグ
   ラムで補正値を形成する特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ４ 表面プロフイルを測定するため、船を測定海
   域上でジグザグに航行させ、航行区間１２３の互
   いに平行するジグザグ航路部分１２５〜１２７を
   記録した測定プロフイル１１７の縁部が互いに重
   なるように配置し、すでに通過したジグザグ航路
   部分１２５の測定プロフイル１１７の重なり部分
   １２９を引続くジグザグ航路の平行部分１２６の
   測定プロフイルにおける瞬間的船のコースおよ
   び／又はエコー発生位置の補正に使用する特許請
   求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記
   載の方法。 ５ ジグザグ航路の隣接する平行部分１２５〜１
   ２７でそれぞれ連続して記録した測定プロフイル
   １１７の重なり部分１２９を重なりプロフイル１
   ３０として連続的に参照プロフイル１２８との一
   致を試験し、かつ重なりプロフイル１３０の一致
   へ導く立体的ずれを補正フアクタ（α）として使
   用する特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６ 較正プロフイル１１８の深度値を決定するた
   め、受波アンテナ中心の鉛直直下にある受波器帯
   状領域からのエコーの走時時間と平均音速（C_n）
   の積を求め、平均音速（C_n）を決定するため、
   旋回もしくは較正位置で受波アンテナ中心の45゜
   下及び直角方向にある受波器帯状領域からのエコ
   ーの走時時間の比を求め、この比を√２で除し、
   送波器及び受波器の位置における音速（C₀）及
   び補正値(a)を乗ずる特許請求の範囲第１項から第
   ５項までのいずれか１項記載の方法。 ７ 補正値(a)を ａ＝sin2cos^-1 １／２ t₄₅／t₉₀ ［式中、t₄₅は受波アンテナ中心下45゜にある受波
   器帯状領域からのエコーの走時時間、t₉₀は受波
   アンテナ中心鉛直直下にある受波器帯状領域から
   のエコーの走時時間を表わす］により決定する特
   許請求の範囲第６項記載の方法。