技術聚焦：側掃聲吶深度剖析
儘管當今的多波束回聲測深儀帶有反向散射的功能，但是在海底繪圖方面，傳統的側掃聲吶（Side Scan Sonar，
SSS
）仍然具有許多優勢。過去的幾年中，側掃聲吶技術發生了一系列的演變，但並沒有革命性的變化。今天，我們將視線聚焦到側掃聲吶這個聲學成像利器上。
側掃聲吶主要用於探測物體和海底結構，透過安裝在SSS拖魚兩側的兩個換能器發射聲波脈衝並將其數字化，從而獲得海底影象。SSS將回波能量強度沿著時間線進行顯示從而獲得海底的連續影象。側掃聲吶能夠呈現高度精細化的影象，不僅能顯示物體的存在，同時還能展示物體的材料類別（透過強反射和弱反射）。
側掃聲吶系統通常裝載在一個1～2米的拖魚內，也有一些製造商提供更小尺寸（長度約為0。4m）的SSS系統，還有為一些無法進行拖拽的淺水區域設計的點狀側掃聲吶系統，和為深水成圖準備的安裝於ROV／AUV上的SSS換能器。
側掃聲吶與多波束測
深儀
側掃聲吶系統並不提供直接的高度或者深度，高度和深度必須從影象上推測（物體高度與拖魚高度的比例，等於物體陰影長度和拖魚與陰影末端距離的比值）。有的生產商提供所謂的混合SSS測深系統，通常來說，這些系統利用相干多波束測深技術產生全幅SSS影象。
側掃聲吶的成像原理
相反的，多波束回聲測深儀會從專用的高精度、高解析度波束換能器陣列中得到水深資料。現在多數多波束系統也可以獲取反向散射資料。多波束反向散射和SSS之間的區別是多波束每一個波束都會產生一個反向散射數值，而SSS可以產生一個（非常接近）連續的訊號，因此擁有更高的解析度。
如此來說，混合SSS在高精度工作上並不能替代多波束測深系統，同樣的，帶有反向散射功能的多波束系統在搜尋微小物體、區分底質型別上也無法取代SSS。然而，在很多工作中，不管這兩個系統哪個更加重要，另一個系統提供的資料仍然有參考價值。
量程
SSS系統由一系列引數定義，其中量程和解析度最為重要。SSS的解析度決定影象質量，解析度可以分為沿航跡方向解析度、垂直航跡方向解析度和反向散射解析度。量程則決定SSS的效率（一條線可以掃測的海底寬度）。量程實際上是SSS發射頻率的函式，頻率越高量程越低，（GeoSide1400： 1000m@100kHz、300m@400kHz）。現代的側掃聲吶很多都具有雙頻甚至三頻執行的功能，可以在不切換系統、不用多跑測線的條件下同時獲得大量程（解析度低）和小量程（解析度高）資料。
垂直航跡解析度
垂直航跡解析度或者說量程解析度決定了在SSS波束方向上所能看清的兩個物體之間最小的距離。以前傳輸訊號是CW模式，現在SSS的傳輸則是透過FM或者CHirp訊號，Chirp的主要優勢在於兼顧更大的量程和更好的垂直航跡解析度。
CW型SSS的垂直航跡解析度是由訊號的脈衝長度決定，而Chirp型的垂直航跡解析度是由訊號的頻寬決定的，發射的訊號脈衝更長從而可以增大發射能量。一個高頻低量程（1600kHz，35m）的Chirp型SSS，其量程解析度是亞釐米級的，可以獲得非常好的垂直航跡方向的影象細節。
沿航跡解析度
傳統意義上SSS的沿航跡解析度是由側掃聲吶的水平波束角（典型的在0。2°到1。5°之間）、有效量程和拖拽速度決定的。小的波束角在短量程下能夠探測到航跡旁邊的微小物體。鑑於搜尋物體時經常需要對海底進行100%全覆蓋測量，NOAA規範指出對於一米見方的物體至少需要有三次掃描，這就導致SSS會有一個最大限速，在此速度下，SSS可以在拖拽狀態下用連續波束/ping探測到相當遠距離的物體，對常規SSS系統而言此速度大約在4-5節。
多波束和多
ping
如果能從一個物體上接收到更多的回波，就具有提高拖拽速度的可能。目前，SSS製造商採用兩種不同的解決方案來提高拖拽速度。一是採用多波束技術，例如在SSS的一側使用5個波束，沿航跡方向的解析度就可以提高5倍，從而可以允許較高的拖拽速度；二是採用多ping技術，CW型SSS無法實現但是Chirp型卻可以滿足，如果在水中對於一個確定的量程有2個ping，那麼有效拖拽速度也可以提高兩倍。現代多波束SSS或者多pingSSS系統可以在12節船速下使用。
反向散射解析度
數字系統中最後一個決定影象質量的引數是將接收到的聲學訊號進行數字化轉換成可用的數字訊號的水平。過去，SSS資料是在紙上採集，因此數字化沒有用武之地。現在SSS可以將拖魚的資料透過網路傳輸到聲吶處理器上進行數字化處理。要實現訊號數字化，必須有A/D轉換器將模擬訊號轉換成數字訊號，A/D轉換器的數字位數決定了細節可辨識度的高低，對現代SSS而言，訊號的獲取在12位到28位之間，儘管這看起來很低，但我們應該知道一個24位的SSS能夠獲取超過1600萬不同的灰度陰影，而12位的“僅僅”能捕獲4096個。相比之下，一臺現代數字照相機每一個顏色通道大約在12到16位之間。
附加功能
所有的SSS都會提供反向散射影象，畢竟這是SSS的主要用途。不同的系統解析度和量程都會有所不同，這也是製造商區別他們產品之所在。
最終讓客戶拿定主意的很可能是附加功能的數量。
一些有趣的選擇包括運動感測器、羅經和高度或深度感測器，這些感測器整合到SSS拖魚上，能夠對拖魚進行姿態修正並對拖拽深度進行微調。SSS系統可以有多種選擇，運動感測器用於在運動狀態下穩定波束從而維持波束穿過海底時的連續；有一些SSS拖魚包含水溫感測器，可以實時獲取周圍聲速；多數SSS配備可選擇的拖拽支架，用於同時拖拽磁力儀；還有一些SSS集成了淺地層剖面儀功能，可以在一個航次中完成地球物理調查工作。
一個有趣的功能是“填縫”，它可以覆蓋SSS的正下方——常規SSS無法掃測的地方。這種“填縫”在理論上能夠提供海底全景圖，並且能夠顯著減少SSS測量軌跡間的重疊率。
