2015年7月1日

解密海底地形-多音束測繪系統

作者/黃俊傑(國立中山大學海洋資源所碩士,專長海洋物理、海岸環境變遷,現任職於國研院海洋中心)

作者/沈宗甫(國立臺灣大學海洋研究所地質組碩士,專長為海床地形測繪與地球物理資料分析,現任職於國研院海洋中心)

最容易想到的測量海底深度的方式,是使用筆直的木竿或者是在長繩的一端綁住重錘,將其垂直下放至海水中,直到入水的那一端碰觸到海床,即可知道海水深度有多深,這樣的探測方法稱之為測深桿(sounding pole)與測深繩(leadline)測量法。1834年美國水深測量團隊便使用此類探測方式,於紐約長島南岸水域製作出第一幅海底地形圖幅。水深測量對於海洋科學研究、海事工程領域是一項不可或缺的探測方式,現今較常運用於海底地形地貌觀測、水庫河床淤積調查、海底通訊電纜及油氣管線鋪設路徑調查規劃、墜機沉船水下殘骸搜索作業、港灣浚渫測量等項目。

測深桿與測深繩測量法雖然簡易且直覺,但這些傳統水深測量方法獲取資料的效率較差,且容易遭遇海流干擾,準確性備受質疑。為增進水深測量的效率,現今已摒棄傳統之水深測量方法,改利用聲音在水中良好之傳遞特性,採用聲納儀器(SOund Navigation And Ranging, SONAR)並搭配高精度衛星定位系統,將其合併應用至水下地形測量。聲納儀器發展可回溯至第一次與第二次世界大戰期間,當時各國競相發展以潛艇作戰為主的海權爭奪戰爭。為了偵測水下潛艦,許多國家投入大量的人力與經費發展聲納反潛技術,聲納技術便於此時期得以快速蓬勃發展。

利用聲波獲取水深資料最直接的方式,就是在船底裝設聲納音鼓。傳感音鼓(transducer)發射的聲波於水中傳遞,當聲波抵達海床時會發生反射現象,接收音鼓(receiver)接收來自海床回傳之反射聲波,計算聲波從發射至接收所花費的傳遞時間,即可利用聲波在水中傳遞之速度,換算得到船所在位置之水下深度。......【更多內容請閱讀科學月刊第547期】

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