側(cè)掃聲吶是由Side-Scan Sonar一詞意譯而來，國內(nèi)也叫旁掃聲吶、旁視聲吶。國外從五十年代起開始應用，到七十年代已在海洋開發(fā)等方面得到了廣泛的使用。側(cè)掃聲吶主要用于海底面狀況的探測，用于出露于海床面以上的海底目標探測，它具有較高的分辨率，能較準確地判別海底目標特征，探明障礙物的形狀、大小、出露高度、大致性質(zhì)和海底底質(zhì)類型概況。目前，側(cè)掃聲吶技術(shù)在航行障礙物探測方面已達到很高的水平。
一、基本工作原理
側(cè)掃聲吶系統(tǒng)是基于回聲探測原理進行水下目標探測的，通過系統(tǒng)的換能器基陣以一定的傾斜角度、發(fā)射頻率、向海底發(fā)射具有指向性的寬垂直波束角和窄水平波束角的脈沖超聲波，聲波傳播至海底或海底目標后發(fā)生反射和散射，又經(jīng)過換能器的接收基陣接收海底的反射和散射波，再經(jīng)過水上儀器的處理用顯示裝置顯示、記錄器儲存和紙質(zhì)打印。如下圖所示。
由于海底的凸凹不平使得海底或海底目標有的地方被聲波照射，有的地方?jīng)]有被聲波照射，反映到記錄紙上就是有的地方為黑色，有的地方為白色(目標陰影)，類似照相機的攝影照片底版，也就反映出海底的地貌狀況。側(cè)掃聲吶根據(jù)海底目標反射的回波的強弱、次數(shù)、時間間隔換算到儀器記錄針在記錄紙劃線的長短、黑度變化，多次發(fā)射接收形成側(cè)掃聲吶聲圖，從圖中可反映海底的地貌狀況（海底地物形狀、高度、相對位置關(guān)系）。下圖為探測到的海底出露巖礁的側(cè)掃實時聲圖?，F(xiàn)有多數(shù)設(shè)備增加了匹配濾波數(shù)字信號技術(shù)（Chirp技術(shù)）和圖象處理技術(shù)，以增強信號的抗干擾、濾波和視覺效果，便于海底目標的識別和判定。
二、系統(tǒng)分類及主要性能指標
⒈ 系統(tǒng)分類
側(cè)掃聲吶系統(tǒng)按探測換能器的配置分為單側(cè)和雙側(cè)兩種，單側(cè)測掃聲吶僅探測沿測量船航跡某一側(cè)海域的地貌；雙側(cè)測掃聲吶能夠探測沿測量船航跡兩側(cè)海域的地貌；目前使用的大多是雙側(cè)側(cè)掃聲吶系統(tǒng)。我國從七十年代開始組織研制側(cè)掃聲吶，經(jīng)歷了單側(cè)懸掛式、雙側(cè)單頻拖曳式、雙側(cè)雙頻拖曳式等發(fā)展過程。
⒉ 主要性能指標
側(cè)掃聲吶的主要性能指標包括工作頻率、最大作用距離、波束開角、脈沖寬度及分辨率等，這些指標都不是獨立的，它們之間相互都有聯(lián)系。側(cè)掃聲吶的工作頻率基本上決定了最大作用距離，在相同的工作頻率情況下，最大作用距離越遠，其一次掃測覆蓋的范圍就越大，掃測的效率就越高。脈沖寬度直接影響了分辨率，一般來說，寬度越小，其距離分辯率就越高。水平波束開角直接影響水平分辨率，垂直波束開角影響側(cè)掃聲吶的覆蓋寬度，開角越大，覆蓋范圍就越大，在聲吶正下放的盲區(qū)就越小。
三、測線布設(shè)
⒈ 測線布設(shè)方向
大面積掃海時方向應相互平行。并使掃海方向盡量滿足：平行于測區(qū)風流方向、平行于掃海區(qū)域的長邊、平行于測區(qū)等深線走向、平行于航道走向等。
⒉ 重疊帶計算
側(cè)掃聲吶掃海重疊寬度計算公式為：
S0=
其中: E0-測量船定位中誤差
m1-由測量船測定拖魚位置的定位中誤差
m2-定位點中誤差
E1-測量船偏航系統(tǒng)誤差
采用DGPS定位和側(cè)掃聲吶工作方式結(jié)合，其重疊寬度一般在15m左右。
⒊測線布設(shè)間隔
⑴根據(jù)任務要求、成圖比例尺、水深及儀器指標要求確定側(cè)掃量程擋，并根據(jù)側(cè)掃量程擋結(jié)合重疊帶寬度選擇測線間隔。粗掃時可采用大量程擋探測，精掃時應采用小量程擋探測。
⑵設(shè)計測線間距應為D≤2nR，(D為測線間距，R為側(cè)掃量程擋，系數(shù)n的取值依據(jù)定位精度而定，一般取值范圍為0.5～0.8)。
⑶側(cè)掃量程擋選擇與設(shè)備的開角及區(qū)域水深相關(guān)，按常規(guī)側(cè)掃儀器開角160°計算，一般選擇側(cè)掃量程擋為水深的6倍為宜，當側(cè)掃量程擋過大會降低目標的分辨率。
⑷在每次測量過程中，至少布設(shè)1條跨越整個測區(qū)與多數(shù)測線相交的檢查線。
四、作業(yè)要求
⑴為了得到良好的圖像記錄結(jié)果，必須按照系統(tǒng)的技術(shù)要求，保持拖曳航速在4～6節(jié)之間，拖魚距海底的高度在所選量程（斜距）的10～15%左右，按照工作海域的水深和掃測要求，選擇適當?shù)耐萧~高度和量程，按照選擇的量程計算水平距離。
⑵側(cè)掃聲吶拖魚的安裝可選擇側(cè)懸掛方式或拖曳方式二種，側(cè)懸掛方式安裝應使拖魚放深大于作業(yè)船只吃水1m，拖曳方式安裝應使拖魚離海底高度為量程擋的10％～15％，海底起伏較大的水域，應留有適當?shù)挠嗟?。各項參?shù)的設(shè)定以確保探測過程能夠得到面貌清晰的海底聲吶圖譜為原則。
⑶設(shè)計時確定的測量船速、施放拖曳電纜長度、換能器離海底高度、儀器工作量程的范圍、發(fā)射脈沖寬度、走紙速度、近端盲區(qū)寬度、遠端最大斜距（或平距）、測線方向等，在掃海實施時不得隨意變動。
⑷選擇水體噪音小，海底線清晰的通道作為底跟蹤通道。通常自動海底跟蹤可選在20～50%，將鎖定條置于略小于當前拖魚的實際高度值，實現(xiàn)自動跟蹤。
⑸調(diào)整各通道的時變增益（TVG），使每一側(cè)通道的遠區(qū)和近區(qū)的灰度基本一致。并調(diào)整接收增益值。
五、作業(yè)方式
用側(cè)掃聲吶掃海，一般可采用粗掃和精掃兩種方式。粗掃又稱為搜索性掃海，其目的是初步探測目標的位置、高度、形狀和走向。精掃，根據(jù)粗掃發(fā)現(xiàn)目標進行的進一步探測，用于精確測定目標的位置、高度、形狀和走向。
由粗掃發(fā)現(xiàn)的目標，或掃海趟分辨力低的近端發(fā)現(xiàn)的目標，以及有疑問又不能決定舍棄的目標，均須進行精掃測以探明目標位置、范圍、走向和高度。
側(cè)掃聲吶實現(xiàn)了波束空間的粗略定向，顯示海底目標的相對回波強度信息，獲得海底地貌聲圖。并應借助于水深測量手段對海底目標的最淺點水深進行測定，以獲得準確的目標位置、范圍、深度。水深測量手段包括單波束測深儀加密測量和多波束測深系統(tǒng)全覆蓋測量二種。潛水員探摸直接量高為輔助測量方法。
六、資料判讀
側(cè)掃聲吶聲圖判讀目前大都通過人工進行的，因此聲圖判讀問題與測量人員的工作經(jīng)驗的多少、聲圖的質(zhì)量的好壞、探測海底的歷史資料及目標周邊的海底地貌復雜程度等因素密切相關(guān)。
側(cè)掃聲吶聲圖對海床面起伏變化較小、地貌類型較為單一（如淤泥質(zhì)、砂質(zhì)）的較平坦海區(qū)圖像識別較為容易，對地貌起伏變化較大、巖礁面分布散亂、海底地貌單元較復雜的海區(qū)側(cè)掃聲圖像的判讀較為困難，因此，對比各類圖像的差異，從中找出各類圖像的相關(guān)特征和各自特征，是判釋聲圖像的重要依據(jù)，當各種因素提供充分時，判讀目標的成功率就會越高。
海底側(cè)掃聲圖像可分類為：目標圖像、地貌圖像和水體圖像等。
目標圖像包括沉船、礁石、水下障礙物及水下建筑物等。同時根據(jù)判釋聲圖的不同需要，還可作進一步分類。
地貌圖像包括沙帶、沙川、斷巖、溝槽及各種混合形成的地貌圖像。
水體圖像包括水中散體條紋、溫度躍層、尾流塊狀、水中氣泡等圖像。
聲圖像的相關(guān)特性和各自特征其依據(jù)是圖像形狀、色調(diào)、大小、陰影和相關(guān)體等。形狀是指各類圖形的外貌輪廓，色調(diào)是指襯度和圖像深淺的灰度，大小是指各類圖像在聲圖上的幾何形狀大小，陰影是指聲波被遮檔的區(qū)域，相關(guān)體是指伴隨某種圖像同時出現(xiàn)的不定形狀的圖像。
海底面狀況完全依據(jù)側(cè)掃聲吶聲圖像進行分析是比較困難的，必須借助于對海區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地貌特征的了解，結(jié)合剖面聲圖像和現(xiàn)場底質(zhì)采樣粒度分析結(jié)果的比對分析，才能得出真實可靠的判讀結(jié)論。
⑴借助水深測量等資料進行判讀：海底底質(zhì)類型分布與海底地形起伏變化有關(guān)，在水深變化急劇的區(qū)域，海底底質(zhì)類型大多為粗顆?；蛴谢鶐r出露，水深相對平緩處則可能發(fā)育堆積地貌。
⑵借助于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和沉積環(huán)境進行分析：在水動力作用平衡區(qū)域多產(chǎn)生弱淤積的穩(wěn)定沉積區(qū)，在水動力環(huán)境強勁區(qū)域多產(chǎn)生較粗顆粒沉積物。
⑶灰度解釋：海底表層沉積物類型可簡單按粒度大小分為泥、砂、礫和基巖，側(cè)掃聲圖像顯示的灰度也會依次由淺入深，它與海底返射聲波的回波強弱有關(guān)。
⑷底質(zhì)采樣比對：從采集的底質(zhì)樣本實驗室粒度分析結(jié)果可準確判定海底表層底質(zhì)類型，如粘土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)砂、粘土質(zhì)砂等，通過與其它方法進行對比，就能確定區(qū)域底質(zhì)類型。
側(cè)掃聲吶對于海底障礙物和不良地質(zhì)現(xiàn)象的判讀相對較簡單，上圖為抓斗疏浚區(qū)域典型聲圖像，下圖為砂丘地貌側(cè)掃聲圖像。
七、圖件繪制
通過對海底面狀況的分析，所得到的海底表層底質(zhì)類型及分布區(qū)域、海底人工地物和不良地質(zhì)現(xiàn)象，均需通過繪制圖件來表證。海底面狀況的分析與成圖主要步驟如下：
⑴搜集相關(guān)地層資料，確定勘測區(qū)域的基本沉積物類型；
⑵通過聲吶圖像的判讀結(jié)合淺剖聲圖像及底質(zhì)采樣結(jié)果，確定勘測區(qū)域表層底質(zhì)類型及分布范圍；
⑶對檢測出的海底人工地物和不良地質(zhì)現(xiàn)象，確定其位置或分布區(qū)域；
⑷確定各底質(zhì)類型、海底人工地物和不良地質(zhì)現(xiàn)象的成圖符號，進行區(qū)域填沖或標示，最后編制海底面狀況圖。
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