一种顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法转让专利
申请号 : CN201910331914.9
文献号 : CN110081864B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 冯国正 , 张世明 , 马耀昌 , 刘亮 , 肖中 , 彭万兵 , 周建红 , 郑亚慧 , 孙振勇 , 樊小涛 , 包波 , 刘世振 , 冯传勇 , 曹磊 , 王世平 , 胥洪川 , 王进 , 杨秀川 , 石光 , 刘少聪 , 张馨文 , 王华
申请人 : 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局
摘要 :
权利要求 :
1.一种顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法,其特征在于:利用在地形特征变化方向的往返断面测量数据作为校准数据,求取各单波束测深系统测量水深值的综合改正值,利用回归分析法建立“水深—延迟”数据模型,实现对单波束测深系统综合误差的改正;
该法大大削弱了目前利用采用单一值进行单波束测深系统延迟改正引起的定位与测深数据不匹配产生的系统误差,大大提高了水下地形测量的精度;
所述的顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法中,校准数据测线布置应在沿着测量河段内最大水深区域内地形特征变化方向上,选取斜坡或较大突出物;校准数据采集偏离基准线间距应小于1m;校准数据采集的测深仪量程设置应与实际作业时采用的量程设置相同,数据采集应沿着基准线往返、同速测量;校准测深数据采集软件可采用主流的测深商用软件,其应具备将所有测深数据、定位数据完整获取的功能,使得获取的基准线数据全面完整;
所述的顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法中,延迟计算文件应包含往返基准断面测量各水深值对应的水平位移量、船速,按照Δt=ΔL/2V分别对应各水深值的延迟值,其中Δt为综合延迟值,ΔL为各水深值对应的水平位移量,V为船速;
所述的延迟值计算前对测深数据应进行100%校对,如需进行声速剖面改正,应进行声速剖面改正后再来求取延迟值;水深值应消除水位变化影响;各水深对应的水平位移量计算时应先将测深数据中定位数据与测深数据调制为“起点距—水深”文件,起点距根据校准基准线中起点坐标与测点坐标计算,按 计算,式中(X,Y)为基准线测点坐标,(X0,Y0)为基准线起点坐标;将基准断面往返测量“起点距—水深”文件利用机助绘图软件套绘成图;依据“起点距—水深”文件,依次将各点利用折线绘制成图,利用绘图软件分别量取各水深对应的水平位移量;
所述的顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法中,“水深—延迟”关系曲线确定是利用“水深—延迟”离散点采用一元线性回归分析法确定其数学模型,其数学模型利用y=a+b×x表示,利用最小二乘估计,则 式中,xi为各“水深—延迟”离散点中的水深值, 为其均值;yi为各“水深—延迟”离散点中的延迟值,为其均值;
所述的顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法中,延迟改正式为:式中,(X,Y)为改正后的坐标,(X′,Y′)为实测点坐标,α由前后两测点反算坐标方位角。
2.根据权利要求1所述的顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法,其特征在于:“水深—延迟”数学模型可靠性可通过二者相关系数来评定,相关系数计算式为式中,X为水深值,Y为延迟值;相关系数取值范围为[‑1,
1],|r|越接近1,说明两变量相关程度越高。
说明书 :
一种顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法
技术领域
背景技术
形式为断面往返测量过程中因综合延迟导致地形出现“波浪型”,断面出现位移差。目前业
界对引起该现象原因主要归结为定位、测深数据不同步引起的,但产生该现象实则为数据
传输延迟、波束角效应、换能器安装偏差等因素引起。再者对延迟改正方法,目前都采用单
一的“综合值”来改正整个断面延迟,但实际情况数据传输延迟、波束角效应、换能器安装偏
差均与所测水深值是正相关的,应根据水深不同而采用不同延迟值。经过对上述误差产生
原因分析的基础上,经实测数据分析、验证,提出利用数学模型解决顾及水深值的水深测量
综合延迟改正方法。
发明内容
同深度测深实际延迟值不同的问题。
深系统测量水深值的综合改正值,利用回归分析法建立“水深—延迟”数据模型,实现对单
波束测深系统综合误差的改正;该法大大削弱了目前利用采用单一值进行单波束测深系统
延迟改正引起的定位与测深数据不匹配产生的系统误差,大大提高了水下地形测量的精
度。
数据采集偏离基准线间距应小于1m;校准数据采集的测深仪量程设置应与实际作业时采用
的量程设置相同,数据采集应沿着基准线往返、同速测量;校准测深数据采集软件可采用主
流的测深商用软件,其应具备将所有测深数据、定位数据完整获取的功能,使得获取的基准
线数据全面完整。
值的延迟值,其中Δt为综合延迟值,ΔL为各水深值对应的水平位移量,V为船速。
水平位移量计算时应先将测深数据中定位数据与测深数据调制为“起点距—水深”文件,起
点距根据校准基准线中起点坐标与测点坐标计算,按 计算,
式中(X,Y)为基准线测点坐标,(X0,Y0)为基准线起点坐标;将基准断面往返测量“起点距—
水深”文件利用机助绘图软件套绘成图;依据“起点距—水深”文件,依次将各点利用折线绘
制成图,利用绘图软件分别量取各水深对应的水平位移量。
型利用y=a+b×x表示,利用最小二乘估计,则
式中,xi为各“水深—延迟”离散点中的水深值, 为其均值;yi为各“水深—延迟”离散点中
的延迟值, 为其均值。
为[‑1,1],|r|越接近1,说明两变量相关程度越高。
单波束测深系统中GNSS数据传输延迟可视为固定值,而测深仪超声波信号从发射到接收、
波束角效应、换能器安装偏差等因素造成测深误差与所测水域水深值正相关。本发明利用
地形特征方向上同速反向校准数据,经声速剖面改正后,分别量取不同水深值下校准数据
的偏移值,根据船速计算不同水深值的延迟值,从而建立单波束测深系统“水深—延迟”数
学模型,实现对单波束测深系统综合误差中的固定误差、与深度相关的误差造成的综合延
迟校准的目的;本发明的利用顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法通过数学模型有效
的解决不同水深的测深综合延迟问题,大大地提高了水下地形、断面测量精度,有良好的经
济效益和社会效益,适合推广使用。
附图说明
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
改正值,利用回归分析法建立“水深—延迟”数据模型,实现对单波束测深系统综合误差的
改正;该法大大削弱了目前利用采用单一值进行单波束测深系统延迟改正引起的定位与测
深数据不匹配产生的系统误差,大大提高了水下地形测量的精度。
数据采集偏离基准线间距应小于1m;校准数据采集的测深仪量程设置应与实际作业时采用
的量程设置相同,数据采集应沿着基准线往返、同速测量;校准测深数据采集软件可采用主
流的测深商用软件,其应具备将所有测深数据、定位数据完整获取的功能,使得获取的基准
线数据全面完整。
值的延迟值,其中Δt为综合延迟值,ΔL为各水深值对应的水平位移量,V为船速。
水平位移量计算时应先将测深数据中定位数据与测深数据调制为“起点距—水深”文件,起
点距根据校准基准线中起点坐标与测点坐标计算,按 计算,
式中(X,Y)为基准线测点坐标,(X0,Y0)为基准线起点坐标;将基准断面往返测量“起点距—
水深”文件利用机助绘图软件套绘成图;依据“起点距—水深”文件,依次将各点利用折线绘
制成图,利用绘图软件分别量取各水深对应的水平位移量。
型利用y=a+b×x表示,利用最小二乘估计,则
式中,xi为各“水深—延迟”离散点中的水深值, 为其均值;yi为各“水深—延迟”离散点中
的延迟值, 为其均值。
为[‑1,1],|r|越接近1,说明两变量相关程度越高。
丝的全站仪、经纬仪、水准仪或垂球辅助,实现GNSS天线相位中心与测深仪相位中心在竖直
方向同位。量取换能器吃水深,测定水体声速,如水体有温度梯度,应测定声速剖面数据。
面形状、水深。利用主流的商用测深软件,往返、同线、同速测得校准线数据,测量应往返测
两次。校准数据测量时应同时观测水位。
准测线测点坐标,(X0,Y0)为基准测线起点坐标。对测深数据去除水位变化影响,得到同一基
准下的水深值,建立“起点距—水深”文件,利用机助绘图软件将往返测数据套绘,利用机助
绘图软件量取各水深下的往返测位移量,如图1所示。
小二乘估计计算,或者采用Excel、OriginPro等软件确定数学模型,最小二乘估计计算式
为: 式中,xi为各“水深—延迟”离散点中的水深
值, 为其均值。yi为各“水深—延迟”离散点中的延迟值, 为其均值。利用OriginPro建立
曲线如图2所示。由表1求得该套测深系统船速为3.9节时,水深与延迟的数据模型式为:Y=
0.17+0.03X。
Excel、OriginPro软件计算,其计算式为: 其含义同最小
二乘估计计算式。相关系数值大小所代表的相关性见表2。
从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。