多波束水深測量數(shù)據(jù)處理及思考(參考)(編輯修改稿)
2025-07-13 01:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 8）53線性內(nèi)插誤差估算1. 假定垂線聲速不變，并取λ = ，φ = ，得 （19）其中，l 為波束斜距，δθ = (θi+1 θi)/2。對于邊緣波束，取l = 200米，δθ = 1176。，θ = 75176。，有Vx = ，VD = ；對于近中央波束，取l = 200米，δθ = 1176。，θ = 1176。，有Vx = 0米，VD = 。圖62. 一般垂線聲速是變化的，假定在聲波旅行的某個時段（?t）范圍內(nèi)，聲速變化為?v，則該范圍內(nèi)最大聲速與最小聲速所對應(yīng)的聲線長度之差的公式是Δl ΔvΔt（即聲線長度的變化）。取?t = 2毫秒，?v = 15米/秒，則在步長中點處聲線長度的變化Δl Δt = 。由上可見，當(dāng)入射角步長取2176。，旅行時間取2毫秒時，線性內(nèi)插對偏距和水深的影響不大于5厘米。54空間波束入射角計算波束入射角是波束中心線與水平面法線（垂直軸Za）之間的夾角；波束單元入射角（換能器各波束單元的入射角）是波束中心線與換能器垂直軸之間的夾角，Y軸方向逆時針為正。由于測量時存在橫搖和縱搖，一般波束單元入射角不能直接用作波束入射角，而需要經(jīng)過必要的換算。如圖6不難得到，波束入射角可按下式計算， （20）而 （21）其中，γ為波束單元入射角，α39。、β39。、b39。按（5）式計算。根據(jù)波束入射角θ及旅行時間t，利用水深和中心偏距表即可求得水深D和中心偏距X，再按以下公式， （22）及（3）式便得到水平坐標(biāo)系坐標(biāo)。波束入射角誤差對水深點的影響，可按下式估算， （23）其中，l為聲線斜距，θ為波束入射角，δθ為波束入射角誤差。6 系統(tǒng)偏差改正多波束測深系統(tǒng)各傳感器坐標(biāo)系的對應(yīng)坐標(biāo)軸應(yīng)當(dāng)相互平行，但由于安裝偏差的存在，這點很難保證。電羅經(jīng)和姿態(tài)傳感器的安裝偏差尚可通過靜態(tài)測定進行測定或校正，多波束探頭的安裝偏差卻很難進行這樣的靜態(tài)測定。如果不對系統(tǒng)安裝偏差進行有效處理，將極大影響多波束測深系統(tǒng)的測量質(zhì)量。為此，根據(jù)多波束測深系統(tǒng)的特點，設(shè)計了橫搖綜合偏差、縱搖綜合偏差和艏向綜合偏差等偏差測定方法。61橫搖綜合偏差橫搖綜合偏差測定宜選擇在平坦水域進行，因為在平坦水域，航向偏差只影響到水深點位；縱搖偏差盡管還影響到水深，但是對各水深點是等幅度的。在航向偏差和縱搖偏差的影響下，水深還是平坦的。因此，在平坦水域可突現(xiàn)橫搖偏差的影響，測定后應(yīng)先行改正。測定采用同測線往返測量的方式。62縱搖綜合偏差圖7縱搖綜合偏差測定宜選擇在水深有明顯變化的水域進行，如，有一定坡度的斜坡（航向垂直于斜坡）。測定也采用同測線往返測量的方式，通過比較同水深點航向上的點位變化，確定縱搖偏差。采用同測線往返測量的方式時，航向偏差使多波束探頭扇面偏轉(zhuǎn)一角度，如無縱搖和橫搖的影響，在同一船位處，兩Ping平行，將測得相同的水深。因此，采用同測線往返測量可突出縱搖偏差的影響，宜在航向偏差前進行測定。63艏向綜合偏差艏向綜合偏差測定也宜選擇在水深有明顯變化的水域進行，有明顯的目標(biāo)點更佳。測定采用兩平行測線同向測量的方式，通過比較重疊帶內(nèi)同水深點（目標(biāo)點）航向上的點位變化，確定艏向偏差。橫搖綜合偏差和縱搖綜合偏差包括多波束探頭和運動姿態(tài)傳感器安裝偏差的共同影響；艏向綜合偏差則包括多波束探頭和電羅經(jīng)安裝偏差的共同影響。除了進行上述幾項偏差測定外，對于采用GPS等設(shè)備定位的，還應(yīng)先進行定位時延測定。綜合偏差改正適用于姿態(tài)傳感器與光纖羅經(jīng)一體化的設(shè)備，一般姿態(tài)傳感器與光纖羅經(jīng)兩者的坐標(biāo)系具有很好的一致性，即對應(yīng)軸平行。綜合偏差的測定，實際上，相當(dāng)于確定了當(dāng)α = 0、β = 0時，多波束探頭坐標(biāo)系(XcYcZc)相對于水平坐標(biāo)系（XaYaZa）的偏轉(zhuǎn)，如圖7所示，也建立了(XcYcZc)與(XdYdZd)及(XeYeZe)的空間關(guān)系。當(dāng)α 、β ≠ 0時，姿態(tài)傳感器坐標(biāo)系(XdYdZd) 相對于水平坐標(biāo)系（XaYaZa）偏轉(zhuǎn)，多波束探頭坐標(biāo)系(XcYcZc)隨之進一步偏轉(zhuǎn)。采用下面的方法，能十分有效地對橫搖綜合偏差等進行改正，把多波束探頭坐標(biāo)歸算到水平坐標(biāo)。在此轉(zhuǎn)換中，(XdYdZd)及(XeYeZe)擔(dān)當(dāng)了（XaYaZa）與(XcYcZc)的中間過渡。求出α 、β ≠ 0時Yc軸在XaYa上的投影取。 其中， （24）利用（1）式，得到（xa，ya，za），并由下式得坐標(biāo)轉(zhuǎn)偏角ε39。
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