多波束水深测量中声速误差的楔形表示法.pdf

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1、第35卷第3期海洋测绘Vo1．35．No．3May，20152015年5月HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCH_『GDOI：10．3969／j．issn．1671—3044．2015．03．003多波束水深测量中声速误差的楔形表示法金绍华一，孙文川，暴景阳一，肖付民一，崔杨'(1．海军大连舰艇学院海洋测绘系，辽宁大连116018；2．海洋测绘工程军队重点实验室，辽宁大连116018)摘要：针对多波束水深测量时声速剖面对测深精度的控制问题，提出了一种声速误差楔形表示法。基于两个声速剖面，采用常梯度声线跟踪法分别对不同声速剖面下换能器照射区域内水深点位

2、置进行模拟计算，最后通过比对得到波束覆盖范围内各水深点对应的测深误差估计值；将其采用楔形图进行表示，并对超出水深限差的水深区域进行标注，为评价声速剖面对水深精度的控制能力提供参考。关键词：声速剖面；声速误差；楔形表示；测深精度；测深误差估计中图分类号：P229文献标志码：A文章编号：1671—3044(2015)03—0011—05归算结果，进而比对各水深点的位置差异，最后计算1引言出波束覆盖范围内各水深对应的测深误差估计值；在利用多波束进行水深测量的过程中，由于海将其采用楔形图进行表示，并对标记出超出水深限水声速结构的不均匀性，导致声波传播方向的改变，差的水深区

3、域，为评价声速剖面对水深数据的控制形成声线弯曲，因此，同一波束的回波经不同声速剖能力以及判断是否需要加密布设声速剖面站提供面进行声线追踪后的结果是不同的，即产生波束脚参考。印位置归算差异，影响海底地形测量精度1-4]。正2不同声速剖面引起声线路径差异确的声速改正能够大大提高多波束的测深精度，因此，获得与测深数据相对应的声速剖面对提高多波声线跟踪是建立在声速剖面基础上的一种波束束水深测量的精度有重要意义。脚印(投射点)相对船体坐标的计算方法_4J。如图1声速剖面点采样是多波束测深过程中测区声速所示，为一次作业过程中由固定声剖站采集的两组信息主要获取方式J，目前我国声

4、速剖面改正主要采声速剖面1855和2051，对应的时间分别为18：55用时间就近原则。由于海水的水温对声速影响最大，(蓝色星线)和20：51(红色点线)，可以看出，随着每天的声速剖面点按照早、中、晚布设，选取时间分别时间的变化海水的声速结构发生了变化(受潮汐影是早晨8点、中午2点和晚上8点。所选取的布设时响，海水垂直方向的盐度分布出现变化，造成声速结间均是一天内水温变化的极值点附近。在有多个声构出现变化loJ)，其对应同一波束角(67．5。)回波速剖面点进行声速剖面改正时，主要选项有依照前一TWTT(two—waytravel—time：0．1014s=0．050

5、69sX2)个声速剖面点改正；依照时间最近的声速剖面改正；在海水中的传播路径不同；图2为同一回波在两个依照距离最近的原则进行声速剖面点改正；依照一定声速剖面下的回波路径，从左下角的放大图可知，不时间间隔内距离最近的声速剖面进行改正j。同的声速路径导致同一回波对应的测深值出现差当多波束测深数据记录的时间处于两声速剖面异，产生因声速剖面差异引起的水深误差。采样时刻之间时，已有的声速剖面数据对实时的海综上所述，随着时间的变化，声速剖面结构发生水声速的表达能力较弱，实测的声速剖面是否能够改变，导致水深出现误差，因此介于两声速剖面采集满足对实时测深数据进行声线改正的精度要求

6、缺乏时刻之间的回波数据，如采用时间就近原则进行声判断依据。针对这一问题，基于两组连续的声速剖线追踪，必然会产生因声速剖面变化引起的水深误面采样数据，对各波束传播路径上各个水深点的位差；为了直观的表示这一误差，以下将采用楔形图的置进行模拟计算，得到不同声剖下的水深数据位置方法表示由声速剖面引起的多波束水深误差。收稿日期：2015—01—05；修回日期：2015—03—19基金项目：国家自然科学基金(41074002)。作者简介：金绍华(1978一)，男，辽宁大连人，讲师，博士，主要从事海洋大地测量、海道测量、测量数据处理等理论和方法研究。12海洋测绘第35卷能的反应

7、波束覆盖范围内所有水深位置的误差分布，结合实际多波束仪器参数，在此，预设换能器吃水深度为lm，波束角范围为一75。≤≤75。，波束角间隔0．5。，取其右半波束即0o≤≤75。用于后续仿真计算。15161517151815191520152115221523152415251526声速／(rn／s)图1邻时间相邻的声速剖面采样数据示意图图3仿真换能器各波束发射角示意图3．1．2水深点比对有了前文节中仿真的换能器参数，结合声速剖面数据，即可对各波束声线路径上各水深点进行声线追踪，进而实现不同声速剖面下同一回波的水深比对，其原理图见图4。O为坐标原点，为瞬时海面且轴指向

8、垂直航迹方