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《多波束测深数据的误差分析与处理(精)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.....第23卷第1期1998年3月武汉测绘科技大学学报JournalofWuhanTechnicalUniversityofSurveyingandMapping.23No.1VolMarch 1998多波束测深数据的误差分析与处理朱 庆 李德仁(武汉测绘科技大学地理信息系统研究中心,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要 在系统分析多波束测深数据的误差来源与性质的基础上,介绍了条带式多波束测深仪所采用的误差处理的理论模型。针对海洋测量的特点,特别强调了基于趋势面分析的粗差探测与剔除和相邻条带
2、数据的整体拼接以及对航向误差的改正等关键问题。本文介绍的误差处理模型对保证多波束测深系统必要的精度和数据质量有着重要的实际意义。关键词 多波束测深仪;误差处理;粗差;条带拼接;航向改正分类号 P207;P22911 近年来,要,量设备,效率,(又称高精)作为高效率、高精度和高分辨率的一种船载海底地形测绘设备受到了普遍的重视[1]。多波束条带测深系统在向海底发射一次声波的过程中,能获得两侧一个条带上许多点的海深数据,一般测得的水深数据为沿航向、宽是深度3倍左右的一个条带,并且相邻条带之间有一定的重叠,
3、即获得海区全覆盖海底地形。利用条带测深设备获得的深度数据以及相关的船舶定位和姿态等信息,便可以绘出高分辨率高精度的海底地形图。多波束条带测深系统最终给出的是以海平面为参考,以海深为参数的海底地形图。由于船舶的运动,加上海平面经常受到潮汐和气象条件的影响而时涨时落,还有鱼和水草等反回的假回声等复杂原因,最后所得海区地形资料的精度不仅依赖于各种先进的硬件设备,还依赖于完备的辅助数据和先进的数据处理技术。海底地形测量不同于一般地面测量。在海上,测量工作必须在不断运动着的海面上进行,因此就某点而言,无法进行重
4、复观测,而其连续观测的结果总是对应着与原观测点接近但又不同点的观测数据,所以不存在平差问题。要提高海底地形测绘的精度,只有分析各种因素,对水深观测结果进行改正。由于影响测深数据质量和精度的主要因素是仪器误差和外界环境因素,而仪器误差一般 收稿日期:1996211225.学习参考.....,所以测绘精度的关键主要取决于对诸如由于鱼和水草等反回的假回声(即粗差)和由于舰船偏航及各项系统误差改正的残差造成的条带扭曲等误差的处理。对于粗差,传统方法需在野外或在测深记录的解释中增加额外的工作以消除其影响或者打印
5、出受大于一定输入阈值滤波影响的断面点来探测粗差,或者直接绘出等深线图形再通过目视检查凭经验确定[2,5]。这种方法显然不适宜于大规模快速测量数据的自动化处理。为了得到覆盖全海区的海深数据,须将相邻条带之间的数据拼接起来。通过条带拼接也可以消减条带模型的各种扭曲误差。常规的方法是基于图形拼接的方式,即先由测深数据插绘每一条带的等深线图形,再将相邻条带的等深线图形拼接起来。实际上,这种拼接处理只能解决重叠区域若干线迹的误差均衡问题,而不能解决连续覆盖问题。另外,由于相邻条带之间的重叠特性和采样数据的非均匀
6、性,最终得到的海深数据存在很大的冗余,因此也有必要进行海深数据的筛选。1 误差分析从理论上讲,测深误差包括粗差、系统误差和随机误差3部分。粗差的绝对值较大,但个数稀少。系统误差按某种规律存在于观测数据之中。粗差和系统误差是影响观测数据精度的主要原因。从测量过程看,误差来源则包括实时测量误差和非实时测量误差两类。前者指实时计算海深和水平距离参数对所需的有关参数的测量误差,而后朱庆,男,31岁,博士,副教授,现从事数字地面模型和GIS的理论与应用研究。 武汉测绘学习参考.
7、....科技大学学报 1998年2者则是数据后处理所需数据的测量误差或算法等因素所产生的误差。根据误差与海深的关系,测深误差又有绝对误差和相对误差之分。所谓绝对误差是指那些跟海水深度值的大小没有关系的误差,如舰船升沉测量误差、潮汐改正误差、舰船纵横摇引起的误差和绝对计时误差引起的测深误差等;而相对误差则指与深度值相关的误差,如声速测量误差和接收波束角测量误差引起的测深误差等。对不同来源、不同性质的各种误差,只有采取相应的处理才能保证测深系统的必要精度。‘111 实时测量误差影
8、变换、潮汐改正、数据筛选和条带拼接等数据处理。可见,非实时测量的误差可以是由于定位误差引起的实际海域的深度误差,或者由于验潮仪本身的精度及验潮仪与测深处理系统不同步造成的误差,以及数据筛选和条带拼接等处理带来的误差等。这类误差常常包含系统误差、随机误差和粗差3种类型。1学习参考.....13 航向计算误差如图1所示,多波束测深仪每一发射周期所对i号波束,测距公式为:ri=cti,hi=cticosΗi(1)式中,ri为第i号波束对应的斜距;c为声速;hi
