멀티빔 음향측심기(Multibeam Echosounder)

1. 멀티빔 음향측심기의 정의

멀티빔 음향측심기(Multibeam Echosounder)는 일반적으로 선박이나 수중 탐사 장비에 장착되어 사용된다. 이 장비는 수면에서 바닥까지 음파를 전송하고, 음파가 바닥에서 반사되어 다시 수면으로 돌아오는 시간을 측정하여 수심을 계산한다. 멀티 에코 사운더는 여러 개의 음파를 동시에 발사하고, 이를 수심 측정에 활용하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

2. 멀티빔 음향측심기 자료처리

다음은 멀티빔 음향측심기의 자료처리 단계를 도식화한 것이다.

 

1) 항해자료 보정

DGPS를 통해 얻어진 항해 자료에 삽입되어 있는 오차를 보정하는 과정이다. DGPS를 통해 얻어진 항해 자료는 GPS 안테나 위치에서 측선 내외 수신기 중심 위치로 변환되고, 모션 센서로부터 측정된 선수(Heading) 자료와 각 빔의 탐사선과의 수평거리(Crosstrack)를 이용하여 빔의 위치를 획득하게 된다. 

 

2) 음속보정

멀티빔 음향 측심 원리는 특정 주파수의 음파를 해저면을 향해 발사한 후, 되돌아오는데 걸리는 시간을 측정하여 이를 수중에서의 음속을 곱하여 거리를 산출하는 일반적인 음향 측심 원리를 확장한 것이다. 그러나 한 지점의 수중 음파속도는 수심과 수온 등의 해수의 물리적 환경에 따라 변화함으로 현장에서 매시간 음속분포(Sound Velocity Profile)를 측정하여 음향 측심 알고리즘에 반영시켜 주어야 한다. 음속 보정이 없을 경우 외곽 빔의 정확성이 낮아지는 결과를 초래한다.

 

3) 빔 좌표계산

멀티빔 음향 측심기에서 얻어지는 빔 자료는 측선의 중앙 위치와 측선과 빔 사이의 거리 정보, 수신 순간 측선의 Pitching에 의한 선수 방향의 변위차를 기록하고 있다. 측선의 모션 정보와 선수, 그리고 거리정보를 이용하여, 해당 빔의 음파반사 영역(Ensonified Area)의 위치를 산정해야 한다.

 

4) 오측심 자료제거

사용목적에 따라, 빔 자료를 분리한 후, 각 자료 내에 존재하는 오측량된 자료를 제거한다. 오측심 자료는 빔과 빔 자료 사이에 해저 지형이 급격히 변화하지 않는다는 특성과 해당 해역에 대한 기지 사실에 근거하여 오측심 자료를 판단하게 된다.

 

5) 조석보정

오측심 자료가 제거된 멀티빔 측심자료를 대상으로 조석보정을 실시하게 되는데, IHO S-44에서 규정한 Order 2 이외의 지역인 수심 200m 이상 해역에서는 조석 보정의 의미가 없으므로 이를 실시하지 않는다.

 

6) 격자화

무작위점 사상(Point Topology)으로 산재되어 있는 빔 자료를 임의의 단위 영역으로 변환하는 과정을 격자화라고 한다. 혹은 벡터 자료의 래스터 자료화(Rasterization)라고 일컫기도 한다. 분산 되어 있는 점 사상 자료를 특정 크기의 단위 격자에 위치시키고, 그 격자에 포함되는 측심자료들 중에서 단위격자의 대표 수심을 결정하는 다양한 방법이 적용이된다.