Multibeam-Echolote (MBES) sind aktive akustische Systeme, die den Meeresboden kartieren, indem sie Schall über eine breite Streuung aussenden und mehrere schmale Empfangsstrahlen bilden. Sie unterstützen hydrografische Vermessungen, bathymetrische Kartierungen, die Abbildung der Wassersäule, Offshore-Ingenieurwesen und Unterwasserinspektionen von Vermessungsschiffen, USVs, AUVs, ROVs und Schleppplattformen aus.
Auf dieser Seite werden führende Hersteller von Multibeam-Echoloten vorgestellt, die Konfigurationen wie am Rumpf montierte, tragbare und druckfeste Multibeam-Sonarsysteme anbieten.
Lesen Sie den Technologieübersicht
Hochleistungsinstrumente, Sensoren und Technologien für die Erforschung und Überwachung von Unterwasserumgebungen
Modernste Lösungen für die Unterwasserbildgebung und -ortung in der Meeresforschung
Modernste Vermessungs-, Positionierungs- und Sensorlösungen für hydrografische und ozeanografische Anwendungen
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Ein Multibeam-Echolot (MBES) ist ein aktives akustisches Messgerät, das den Meeresboden kartiert, indem es Schallimpulse über einen breiten, fächerförmigen Sektor aussendet. Im Gegensatz zu einem Einstrahl-Echolot bildet ein modernes Multibeam-Echolotsystem mehrere schmale Empfangsstrahlen, um in einem einzigen Durchgang einen breiten Korridor des Meeresbodens zu kartieren. Das System misst die akustische Hin- und Rücklaufzeit sowie den Ankunftswinkel des reflektierten Impulses. In Verbindung mit Daten zu Position, Kurs, Bewegung und Schallgeschwindigkeit ergeben diese Messungen eine georeferenzierte dreidimensionale Darstellung des Unterwasserreliefs.
Die meisten modernen Multibeam-Sonarsysteme basieren auf der geometrischen Anordnung nach Mills Cross, bei der senkrecht zueinander stehende Sende- und Empfangslinienarrays verwendet werden, um kleine, hochfokussierte Bereiche auf dem Meeresboden zu erfassen. Um genaue Tiefenmessungen zu gewährleisten, muss das System die Oberflächenschallgeschwindigkeit (SSV) an der Wandlerfläche kontinuierlich überwachen, um eine Strahlsteuerung in Echtzeit zu ermöglichen. Darüber hinaus muss ein vollständiges Schallgeschwindigkeitsprofil (SVP) erfasst werden, um eine Strahlverfolgung durchzuführen, die die Lichtbrechung korrigiert, wenn sich Schallwellen durch unterschiedliche Wasserschichten ausbreiten.
Hochpräzises Multibeam-Echolot, HydroBeam M4, von SatLab Geosolutions
Die Durchführung einer hydrografischen Multibeam-Vermessung ermöglicht eine kontinuierliche, hochdichte Erfassung des Meeresbodens, die in der Regel den herkömmlichen Einstrahlverfahren überlegen ist. Diese umfassende Erfassung ermöglicht es Hydrografen, Navigationsgefahren, Schiffswracks, Unregelmäßigkeiten bei Baggerarbeiten und lokal begrenzte Trümmer zuverlässig zu identifizieren.
Für die Seekartografie und den Unterwasserbau muss eine multibeam-bathymetrische Vermessung definitive Mindesttiefen ermitteln und dabei die Messunsicherheit streng quantifizieren. Dieser Prozess erfordert, dass Positionierung, Bewegungskompensation und Schallgeschwindigkeitsprofilierung als primäre, integrierte Komponenten der Messarchitektur behandelt werden und nicht als sekundäre Metadaten.
Durch die Erfassung akustischer Rückstreusignale aus der gesamten Wassersäule – und nicht nur des Bodensignals – kann ein Multibeam-Sonarsystem eine erweiterte Bildgebung durchführen. Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Identifizierung von Gasausströmungen, aufsteigenden Blasenwolken und schwebenden Infrastrukturelementen wie Verankerungsleinen. Marinebetreiber stützen sich zudem auf diese Daten, um die oberen Abschnitte komplexer Wracks zu lokalisieren, bei denen Algorithmen zur Meeresbodenerkennung andernfalls möglicherweise auf das tiefste Echosignal oder den umgebenden Meeresboden fixiert wären.
In der Meeresforschung bildet die Multibeam-Bathymetrie das grundlegende strukturelle Gerüst für die Interpretation geologischer, chemischer und biologischer Beobachtungen. Regionale Tiefseekartierungen grenzen ausgedehnte tektonische Strukturen und tiefe Canyons ab, während bodennahen Plattformen feinskalige geomorphologische Merkmale wie lokale Sedimentwellen auflösen. Diese hochdetaillierten Karten sind unerlässlich für die Planung zielgerichteter Tauchgänge mit ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (ROVs), die Auswahl wissenschaftlicher Standorte für Kernprobenentnahmen sowie den Einsatz von Instrumenten zur Langzeitüberwachung des Meeresbodens.
Die Kartierung mittels Multibeam-Sonar unterstützt das Umweltmanagement, indem sie die physikalische Komplexität des Geländes, die Neigung und die Rauheit charakterisiert. Akustische Rückstreudaten dienen als Indikator für die Substratzusammensetzung und helfen Forschern dabei, zwischen Gestein, Kies, Sand und Schlamm zu unterscheiden. Da akustische Daten allein keine eindeutige Klassifizierung liefern können, nutzen Forscher physikalische Greifproben und Videoaufnahmen mit Fallkameras, um ihre Lebensraummodelle zu verifizieren und zu validieren.
Im Bereich der Offshore-Energie wird die Multibeam-Vermessung über den gesamten Lebenszyklus von Windparks, Ölförderanlagen und Unterwasser-Versorgungskorridoren hinweg eingesetzt. Diese Technologie ist entscheidend für die Planung von Pipelinetragen, die Überwachung von Felsabtragungsarbeiten und die Inspektion von Bauwerken auf Auswaschungen. Hochfrequente Multibeam-Sonarsysteme liefern zudem ein Echtzeit-Lagebild, das es ROV-Piloten ermöglicht, in Umgebungen mit eingeschränkter Sicht sicher zu navigieren und Strukturen zu bedienen.
Die Wahl der richtigen baulichen Anordnung ist entscheidend, um die erforderliche Vermessungsauflösung und Betriebseffizienz zu erreichen.
NORBIT WBMS X, ultrakompakte Breitband-Multibeam-Sonare von NORBIT Subsea
Am Rumpf montierte Systeme: Diese fest installierten Systeme bieten maximale physikalische Stabilität und machen eine häufige Neukalibrierung der Sensoren überflüssig.
Diese mechanischen Konfigurationen ermöglichen es Vermessungsingenieuren, ihre akustischen Messgeräte an die spezifischen physikalischen Gegebenheiten der Einsatzplattform anzupassen.
Das Verständnis der zentralen Betriebsspezifikationen eines Sonarsystems ist für die Planung einer erfolgreichen Vermessung mit einem Multibeam-Echolot von entscheidender Bedeutung.
Diese Parameter müssen sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, um die Anforderungen internationaler hydrografischer Standards hinsichtlich Datendichte und Genauigkeit zu erfüllen.
Jüngste technologische Fortschritte verändern die Art und Weise, wie maritime Betreiber akustische Meeresbodendaten erfassen, verarbeiten und nutzen.
Diese bahnbrechenden Innovationen reduzieren den Bedarf an manueller Nachbearbeitung weiter und liefern gleichzeitig qualitativ hochwertigere Kartierungsprodukte schneller als je zuvor.
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