多功能回聲探測儀（魚探儀）是進(jìn)行水環(huán)境、水生態(tài)調(diào)查的重要工具。它可研究魚類的數(shù)量、分布、大小、行為和生物量；分析沉水植物的空間分布、密度和冠蓋高度；確定水底的形態(tài)和底質(zhì)組成并測量水深。后處理軟件可以一鍵下載地圖并將分析的結(jié)果如航跡、水深、植物分布、底質(zhì)類型等顯示在地圖上；還可導(dǎo)出CSV格式的表格，所得到的數(shù)字化、實時的、動態(tài)的水聲數(shù)據(jù)可以直接輸入GIS系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。
傳統(tǒng)的回聲探測儀/魚探儀采用走航式的調(diào)查，研究人員需要攜帶設(shè)備到現(xiàn)場，臨時租用船只來開展調(diào)查，存在時間不好協(xié)調(diào)，航線不好規(guī)劃，費用高昂，耗費人力等問題。
隨著無人船技術(shù)的發(fā)展和成熟，越來越多的水面作業(yè)的調(diào)查工作都可以使用無人船作為在載體來開展。無人船具有便攜性、精確規(guī)劃航線、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)勢?；芈曁綔y技術(shù)結(jié)合無人船在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺中的自主航行、路徑規(guī)劃等技術(shù)，真正做到全天候、高精度、自動化、高效益的工作模式，可以大幅度提高調(diào)查效率。
主要功能
魚類和其它水生動物調(diào)查
● 數(shù)量和密度
● 行為與空間分布
● 個體大小和生物量推算
● 種群結(jié)構(gòu)推算
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| 魚類回波信號 | GIS制圖（魚類分布） |
沉水植被調(diào)查
● 百分比或者總的覆蓋度
● 空間分布
● 冠蓋高度
● 生物量推算
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| 沉水植物回波信號 | GIS制圖（植物分布） |
水深測量和底質(zhì)分類研究
● 水體深度
● 底質(zhì)類型（巖石、沙子、軟泥等）
● 水深繪圖
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| 底質(zhì)回波信號 | 底質(zhì)回波信號 |
應(yīng)用領(lǐng)域
● 漁業(yè)資源調(diào)查、魚類行為與生態(tài)學(xué)研究
● 其它水生動物調(diào)查研究
● 沉水植被時空分布、生物量、覆蓋度等研究
● 水深測量和水下地形研究
● 水體底質(zhì)分類研究和調(diào)查
主要特性
● 自主導(dǎo)航、自主避障、航線規(guī)劃，遠(yuǎn)程實時數(shù)據(jù)查看
● 船體輕便，吃水深度小于10cm，適應(yīng)淺灘作業(yè)
● 推進(jìn)器涵道式設(shè)計有效防止水草、漁網(wǎng)纏繞
● 一次航行可同步采集魚類、水深、沉水植物和底質(zhì)等數(shù)據(jù)
● 可實時顯示水深和航行速度
● 高分辨率彩色回波圖
● 可自動從Google, Bing, Open Street等地圖服務(wù)器下載地圖
● 可增加ADCP、多參數(shù)水質(zhì)儀、采樣器等業(yè)務(wù)單元
航線規(guī)劃
主要參數(shù)
船體參數(shù)：
● 尺 寸：1.6m(長)×1.1m(寬)×0.7m(高)
● 船體自重：≤30KG
● 吃水深度：≤0.1m
● 材 質(zhì)：碳纖維（輕量，耐沖撞）
● 最大航速：空載最大航速4m/s
● 續(xù) 航：不少于4小時（經(jīng)濟(jì)航速2m/s），或不少于1.5小時（最大航速4m/s）
● 通 訊：4g（通訊距離不受限）、遙控器
回聲探測儀參數(shù)：
● 波束類型：分裂波束或單波束
● 換能器頻率：38, 70,120,200,420和1000kHz
● 信號類型：數(shù)字信號
● 換能器內(nèi)置方位傳感器
● 主機(jī)內(nèi)置500G內(nèi)存，可將數(shù)據(jù)存在主機(jī)內(nèi)，無需連接電腦工作
● 回聲檢出限：-140dB
● 動態(tài)范圍：大于160dB
● 脈沖頻率：0.01-30次/秒可調(diào)
● 脈沖寬度：0.1-1.0毫秒可調(diào)
● 探測距離：0-2000米
● 旁瓣效應(yīng)：-35dB
● 電纜長度：標(biāo)配7.5米，（7.5-275米可選）
● 功耗：30W
● 適配電源：11-14V直流電或90-264V交流電
調(diào)查研究
1）魚類和其它水生生物調(diào)查
分裂波束技術(shù)可以魚類個體在波束中的三維位置以及它在自然狀態(tài)下的目標(biāo)強(qiáng)度
調(diào)查示意圖
調(diào)查斷面設(shè)計
Visual Acquisition數(shù)據(jù)采集軟件
魚類計數(shù)和行為追蹤
通過彩色回波圖可以看出魚類的分布和行為特征
| 通常的方法比較，利用回聲探測儀評估魚類資源量直接、迅速、調(diào)查區(qū)域廣、不損壞生物資源、提供可持續(xù)的數(shù)據(jù)。通過回聲計數(shù)（Echo Counting）和回聲積分（Echo Integration），記錄個體和魚群在自然狀態(tài)下的目標(biāo)強(qiáng)度，進(jìn)行魚類資源評估。試驗證實，聲學(xué)計數(shù)和人工計數(shù)的魚類數(shù)量具有很好的相關(guān)性（左圖）。 |
2）沉水植被調(diào)查
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| 數(shù)據(jù)采集 | 沉水植被回波圖顯示 |
沉水植物和底質(zhì)類型分析軟件：輸出文件格式為CSV和KML，可以從Google Earth，Open Street，Bing等地圖服務(wù)器自動下載地圖，也可調(diào)用第三方地圖。在地圖上顯示航跡斷面以及水深、底質(zhì)類型和沉水植被分布高度、覆蓋度。
使用三線性插值法、反距離加權(quán)插值法和普通克里格插值法來生成二維分布圖，可自動計算柵格化統(tǒng)計結(jié)果：面積，水域體積，最大/最小/平均水深等。
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| Lake Washington沉水植被分布圖（GIS制圖） | 導(dǎo)出的CSV格式的文件支持ArgGis軟件等的分析 |
水聲學(xué)探測沉水植被雖然是較新的技術(shù)，但是一些學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了深入研究，并與其它方法進(jìn)行了對比。Ray D. Valley等在美國Square Lake所做的實驗顯示，人工潛水所做的植物冠蓋高度和水聲學(xué)探測的數(shù)據(jù)無顯著差異（下圖，左）。Winfield 等人在英國Cotswold Water Park使用回聲探測儀所探測出的水生植物的覆蓋度和使用影像記錄的數(shù)據(jù)有較好的相關(guān)性（下圖，右）。
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| 聲學(xué)調(diào)查和潛水人工測量沉水植物冠蓋高度對比 | 聲學(xué)和影像視頻調(diào)查沉水植物覆蓋度對比 |
3）底質(zhì)分類和水深測量
探測水深和測距是回聲探測儀最初的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶從顯示器上便可以直接讀出水深數(shù)據(jù)，同時可以直接觀察到目標(biāo)物體位于水下的準(zhǔn)確水深。使用Visual Habitat軟件分析探測過的海底或河床，可以推斷出水下底部的特征，得到的數(shù)據(jù)結(jié)合其它相關(guān)的相應(yīng)軟件能夠繪制出相應(yīng)的底質(zhì)分類圖。用戶也能夠分析和監(jiān)測因近海環(huán)境變化和其它因素所造成的水底變化。
不同類型的底質(zhì)
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| 水深和底質(zhì)探測 | Lake Washington底質(zhì)分類及分布 | Lake Washington水深制圖 |
GIS水深繪圖
GIS底質(zhì)類型繪圖
產(chǎn)地：美國BioSonics
