專利名稱：海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海道測量領(lǐng)域，特別是以聲波作為深度測量的中介開 展的海底地形測量、海洋水深測量、內(nèi)陸水深測量等的測量方法。
背景技術(shù)：
(1)目前，以線狀聲學(xué)測量模式為主的海道測量經(jīng)過各項(xiàng)基本 的常規(guī)改正(吃水改正、水位改正、聲速改正等)后，以測線交叉點(diǎn) 差值作檢核成果是否合格，但是對于測量過程中的波束角效應(yīng)對測量 精度的影響尚未進(jìn)行改正，而實(shí)際測量中，由于物理上的原因，測 深儀波束角總存在一定的寬度，而且波束越寬，海底越深，失真就越 大，已經(jīng)認(rèn)識到此種失真效果，而要減小失真，只有減小波束寬度。 但波束寬度減小又會因船姿的不穩(wěn)定性造成回波丟失，要實(shí)現(xiàn)對海底 的探測，必須保證波束具有一定的寬度。因此，用回聲測深儀對海底 實(shí)現(xiàn)有效探測必須解決保證對海底實(shí)施探測又盡量減小失真這對矛 盾，而目前這對矛盾一直沒有得到有效解決，人們僅僅是在保證可對 海底實(shí)施探測的基本前提下對測深儀換能器波束角采用一定寬度的
硬件設(shè)計(jì)，這也意味著80年來在世界范圍內(nèi)人們利用回聲測深儀已 測制的海底地形圖均反映為波束角效應(yīng)作用后的失真海底地形。
測深儀波束角效應(yīng)導(dǎo)致所探測的海底地形失真問題早就引起海 洋測繪界的關(guān)注，但一直沒有提出有效的改正方法。在有關(guān)文獻(xiàn)中都 提到波束角的影響，但這些文獻(xiàn)僅就波束角產(chǎn)生的海底失真進(jìn)行了一
般性討論 (RM.Thomas. The position of soundings in relation to the echo sounder transducer[J]. The Hydrographic Journal, 1987,No.44:27-34 、 A. E. Ingham. Hydrography for the surveyor and engineer 3rd [M]. Blackwell Scientific Publications, 1992)。
伴隨著高精度海底地形測量對測深精度要求的進(jìn)一步提高，多波 束測深系統(tǒng)的出現(xiàn)及其在海道測量中的廣泛運(yùn)用，傳統(tǒng)的點(diǎn)、線的測 深模式已經(jīng)發(fā)展為面的全覆蓋測深模式，測量效率得到了很大的提 高。但是作為測深誤差源之一的波束角效應(yīng)多年來一直困繞海道測量 專家， 一直未能夠解決如何確定測深過程中的波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測 深誤差的量級，以及如何進(jìn)行波束角效應(yīng)改正的難題，從而無法保證 和提高海底地形測量的精度和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述矛盾和科學(xué)難題，提供一種海底地形測 量波束角效應(yīng)改正方法，修正波束角效應(yīng)，減小失真，提高海道測量 的精度和可靠性。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是海底地形測量波束 角效應(yīng)改正方法，具體步驟為
第一步數(shù)據(jù)采集按照測量所采用的測深模式進(jìn)行測量并收集海 洋測深數(shù)據(jù)，將所得實(shí)際測深數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸入計(jì)算機(jī)；
第二步數(shù)據(jù)處理軟件處理系統(tǒng)主要功能模塊有海底地形的仿 真構(gòu)建、測深剖面的讀取與可視化和波束角效應(yīng)改正模塊，測深剖面 的讀取與可視化模塊首先讀入實(shí)際測深剖面數(shù)據(jù)，對實(shí)際測深剖面的 平面二維圖和測量數(shù)據(jù)的斷面圖進(jìn)行顯示，并進(jìn)行圖形的放大縮小漫 游等基本編輯操作；
第三步波束角效應(yīng)改正海底地形的仿真構(gòu)建模塊建立波束角 效應(yīng)改正方法數(shù)學(xué)模型，波束角效應(yīng)改正模塊依據(jù)波束角效應(yīng)作用機(jī) 制對海洋測深數(shù)據(jù)中波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測深誤差進(jìn)行探測與分析， 進(jìn)行波束角效應(yīng)改正。所述第三步中海底地形的仿真構(gòu)建模塊包括平坦海底的構(gòu)建、 傾斜海底的構(gòu)建、凸形海底的構(gòu)建、凹形海底的構(gòu)建和航道的構(gòu)建模 塊，通過海底地形的仿真構(gòu)建模塊構(gòu)建五種海底數(shù)學(xué)模型；波束角效 應(yīng)改正模塊包括測深剖面區(qū)域分割、海底傾斜角差分計(jì)算和波束角 效應(yīng)改正模塊，在實(shí)際測深數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行測深剖面區(qū)域分割，然 后對海底傾斜角進(jìn)行歸算，并將海底傾斜角代入模型中，然后進(jìn)行波 束角效應(yīng)改正。
所述第三步波束角效應(yīng)改正后進(jìn)行第四步波束角效應(yīng)改正方法 精度評定，測深精度評定模塊包括仿真海底精度評定；實(shí)際海底精 度評定，可以采取兩種方式進(jìn)行評定， 一種為仿真的手段，另一種則 采用實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
所述第四步波束角效應(yīng)改正方法精度評定為仿真海底精度評 定通過仿真建立多種變化的海底仿真數(shù)據(jù)，采用不同的波束角寬 度的測深儀進(jìn)行測量，將測量得到的測深數(shù)據(jù)按上述方法進(jìn)行波束 角效應(yīng)改正，然后將改正后的測深數(shù)據(jù)和模型計(jì)算得到的真實(shí)的深 度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效應(yīng)改正方法的精度。
所述第四步波束角效應(yīng)改正方法精度評定為實(shí)際海底精度評 定選擇一個具有一定坡度變化的海區(qū)，在良好的觀測條件下，采 用窄波束的測深儀進(jìn)行多次重復(fù)加密測量，建立海區(qū)的海底地形模 型，然后用不同的波束角寬度的測深儀進(jìn)行測量，將測量得到的測 深數(shù)據(jù)進(jìn)行波束角效應(yīng)改正，將改正后的測深數(shù)據(jù)和建立的海底地 形模型中的深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效應(yīng)改正方法的精度。
本發(fā)明波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測深誤差的探測與分析根據(jù)海底地 形變化的特點(diǎn)，總結(jié)分析波束角效應(yīng)的作用規(guī)律，建立幾種典型變化 的海底的數(shù)學(xué)模型
1、線形傾斜的海底的失真分析設(shè)"為海底傾斜角，沿測深線前進(jìn)的方向向下為正、向上為負(fù)，
^為測深儀半波束角
第一種情況，"<0，|"|>^
如圖6，測量船沿測線測深。在P(x,0)點(diǎn)處，由于波束角的作用， 記錄的水深Kx)，并非真實(shí)的水深少(x)。 Kx),y(x)之間有如下關(guān)系
jK(jc) = r(x) sec a cos(| a | —。 r(jc)=cos a sec(| a | -。 △_y(x) = - r(jc) = r(x)[sec fl cos(| a | -0) — 1] 其中，Ay(x)表示P點(diǎn)處水深值的失真量值。Kx),Mx)之間的位移 表達(dá)式為
r(x) = + sec P 少(x + Ax) = cos P Ax = r(x)sin^
在此，Ax>0。即實(shí)際測深點(diǎn)超前于測船當(dāng)時所在船位，稱為前 移效應(yīng)。
第二種情況"<O,|a|《0
= r(x) sec"
Ay W =少W—r (X)= Kx)(sec ^—l)
Ax = r(x)sin I a |
Ax^0，即發(fā)生了前移效應(yīng)。 第三種情況">0，
少(;c) = r(x) sec " cos(" — 6) = cos " sec(" — A少(x)=少(x) — r(x) = r(x)[sec a cos(a —-1] Ax = —r(x)sin^在此，Ax〈0即實(shí)際測深點(diǎn)滯后于測船當(dāng)時所在船位，稱為滯后 效應(yīng)。
第四種情況
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中ArSO，即發(fā)生了滯后效應(yīng)。 2、 "A"形海底的失真分析；
設(shè)《，々為海底傾角。不同傾角的傾斜海底組合在一起形成"A"形 或"「形海底。測船測量到P(x。,0)點(diǎn)時，換能器至海底頂端的垂直距 離為Xx。)，此時不產(chǎn)生失真。當(dāng)測船偏離P(x。，0)點(diǎn)而位于區(qū)域[x,a]時 產(chǎn)生失真。"A"形海底除尖點(diǎn)外的部分屬于傾斜海底，其失真上面已 經(jīng)分析，現(xiàn)在只針對尖點(diǎn)的幾種失真情況進(jìn)行分析。
第一種情況0>|"|， 6>|-|， "<0，々>0
如圖7， 4M是一段傾斜海底,則在/^,0)處，測深儀恰好探測到
r點(diǎn)。s。7^是一段傾斜海底，則在^(x2,o)處，測深儀實(shí)探測到r點(diǎn)， 那在i^范圍內(nèi)，測深儀一直實(shí)測的是r點(diǎn)。AT和^r是假想的一段 海底，這樣是為了除去尖點(diǎn)r的影響。將44與A^都看作一段連續(xù) 的傾斜海底，則當(dāng)t為傾斜海底4^的一點(diǎn)，其信息返回測深儀時，測 深儀當(dāng)前位置與點(diǎn)r之間產(chǎn)生前移效應(yīng)，r為傾斜海底4羊的一點(diǎn)時， 其信息返回測深儀時，測深儀當(dāng)前位置與點(diǎn)r之間產(chǎn)生滯后效應(yīng)，這 樣當(dāng)這兩種失真組合到一起，出現(xiàn)尖點(diǎn)時，則在原失真的基礎(chǔ)上又增 加了附加誤差。<formula>formula see original document page 8</formula>y(x0) = r(>2)cos" x2 = x。 +r(x2)sin々
記錄紙上的圖像為-
,(x) = (x —x。)2+/(x0)
上式中，xe[Xj,X2]。
由于波束角的存在，又因?yàn)榧恻c(diǎn)r的左右海底傾角不同，使r點(diǎn) 左側(cè)海底與r點(diǎn)右側(cè)海底回波圖像的時移量值不同左側(cè)為前移效 應(yīng)，右側(cè)為滯后效應(yīng)，兩者之差為時移差。也就是，尖點(diǎn)r的信息反 映在回波圖像上為時移差內(nèi)的一段信息。由上式得；r點(diǎn)左側(cè)海底傾 角"，產(chǎn)生的前移效應(yīng)量值為roosinl"h r點(diǎn)右側(cè)海底傾角"，產(chǎn)生
的滯后效應(yīng)量值為-r02)sin/ ，時移差為r0Osinl"l+rO2)sinP。這一段 時域內(nèi)的圖像為,(xXx-x。)2+y(x。)。顯然此圖像為雙曲線。 第二禾中個青況S<|"|， 6><|"|， a<0， ">0
& = x。 _ r(xjsin夕 y(;v:0) = r(x2)cos6* x2 = x0 + r(x2)sin0
記錄紙上的圖像為
r2(x) = (x —x0)2 +/0。)
第三種情況|"|<0<|/ |， "<0， 〃>0
y(x。) = r(x》cos"
x2 = x。 +r(x2)sinP
記錄紙上的圖像為
,(x) = (x — x0)2+_y2O0)第四種情況<formula>formula see original document page 10</formula>
記錄紙上的圖像為
<formula>formula see original document page 10</formula> 'T"形海底的失真分析
當(dāng)波束探測到'T"形海底時，由于波束角效應(yīng)的作用，在P(x。,0)處 記錄的水深值為KA)，并非真實(shí)的水深Wx。)。并且有一部分海底波束 無法探測到，反映到回波圖像上這部分水深值丟失了。具體情況分以 下幾種
第一禾中情況"》^，"》^， ">0， "<0 由圖8，有下列公式
<formula>formula see original document page 10</formula>
當(dāng)測深儀探測到"F"形海底時，由于波束角的存在，使位于尖點(diǎn) 兩側(cè)的海底回波圖像(如有回波)產(chǎn)生時移，時移的程度與海底傾角 "、"有關(guān)，而且向尖點(diǎn)的方向回歸，其時移的相遇點(diǎn)(回歸點(diǎn))就
是回波圖像上的尖點(diǎn)，其對應(yīng)點(diǎn)為'T"形海底的POc。,0)點(diǎn)。因此，當(dāng)
測深儀探測到p(x。，o)點(diǎn)時，返回到的回波圖像尖點(diǎn)的信息實(shí)際上是r 點(diǎn)和r'點(diǎn)的信息，測深儀偏離p(x。,o)點(diǎn)時，探測的將是區(qū)域[x1，x2]之 外的信息，而[x,，x2]內(nèi)的海底信息無法探測，反映到回波圖像上這部 分信息丟失了。第二種情況|"|<6， |〃|<6， a〉0， "<0= r(Xo)cosor= x0 —r(x0)sina■y02) = r(X))cos";c2 = x0 +/-(x0)sin | " |第三禾中情況min(|"|,|/ |)<e<max(|a|,|-|) ， ">0，々<0少Oi) = r(x0) cos(min(l" |, | |))& = x。 - r(x0) sin(min(l" |， | 〃 |))波束探測到"「形海底和"A"形海底時測深回波分別發(fā)生深度丟 失效應(yīng)和雙曲線偽增效應(yīng)，但失真區(qū)域是相同的，波束角的大小是決 定失真區(qū)域的重要因素。4、非線性傾斜海底的失真分析第一種情況/'O)<0， /"(x)<0， Im""gf'(x)一^如圖9，設(shè)為海底任意一點(diǎn)r(;c,/(x))，假定海底連續(xù)變化，則r點(diǎn) 海底傾角為^sT0c)。測船沿測深線測深，當(dāng)波束探測到r點(diǎn)，且r點(diǎn) 的信息返回測深儀，由于波束角的作用，測船此時的位置不在r點(diǎn)的正上方x，而是產(chǎn)生了時移Ax。/-(x + Ax) = /(x)sec^上式中Kx+Ax)表示r點(diǎn)的回波信息，Ax表示此時測船相對r點(diǎn)的 時移。第二種情況/ 'O) > 0, / "(x) < 0 ， w"g/ '(x) ^ e/-(x + Ax) = /(X) sec 6*第三種情況<formula>formula see original document page 12</formula>第四種情況<formula>formula see original document page 12</formula>第五種情況<formula>formula see original document page 12</formula>5、 凸形海底失真分析對于理想條件下的凸形海底，經(jīng)分析得出在凸點(diǎn)存在雙曲線增偽 效應(yīng)，其原因在于凸點(diǎn)兩側(cè)線性傾斜的海底在回波圖像上產(chǎn)生的時移 不同，時移的大小與凸點(diǎn)兩側(cè)海底傾角、海底深度有關(guān)。如圖10， 連續(xù)線性海底少=/0c)在x二x。處存在凸點(diǎn)，當(dāng)>;=/(x)在區(qū)間 [x。 -Ax,x。 + Ax]內(nèi)連續(xù)可導(dǎo)且在jc = x。處存在凸點(diǎn)時，+《)在f=±z%+/"oo/(x?！穅^#*/MI°艮口^日寸《波束角效應(yīng)的作用下，測深回波僅存在線性海底的測深值平移失真(除凸點(diǎn)外)，凸點(diǎn)的測深 回波不失真。當(dāng)J^/(x)在區(qū)間[jc。-Ax,;c。+Ax]內(nèi)連續(xù)但在凸點(diǎn)(;c。,/(x。)) 上不可導(dǎo)時，Kx。+《)在《-0時取得最小值。即在波束角效應(yīng)的作用 下，測深回波(除凸點(diǎn)外)僅存在測深值平移失真，凸點(diǎn)的回波圖像不 再是 一 點(diǎn)而是被拉長了 ，即回波圖像中為于區(qū)間 [x。+尸-(x。)/(x。),x。+八(x。)/(x。)]內(nèi)的圖像為凸點(diǎn)的回波圖像，圖像呈 雙曲線形。6、 凹形海底失真分析第一種情況回波圖像中海底凹部深度丟失凹形海底凹點(diǎn)兩側(cè)的海底均屬于線性傾斜海底，根據(jù)推證可知其回波圖像(若有回波)均有向凹點(diǎn)方向平移的趨勢，且平移的程度與 海底傾角"，^有關(guān)。顯然，凹點(diǎn)兩側(cè)海底平移后的重疊部分無法同時 顯示在回波圖像中，因而被壓縮為一點(diǎn)。該點(diǎn)即為回波圖像上的凹點(diǎn)， 但該點(diǎn)卻不一定為凹形海底的凹點(diǎn)。如圖11所示，實(shí)際測深中當(dāng)測船行進(jìn)到尸點(diǎn)時，返回到的回波圖像凹點(diǎn)的信息實(shí)際上是r點(diǎn)和r'點(diǎn)的信息；當(dāng)測深儀偏離P點(diǎn)時，探測的將是區(qū)域xeOc,，x,)之外的信息， 而xe(x,，x,)內(nèi)的海底信息無法探測，反映到回波圖像上就是這部分信 息丟失了。其深度丟失的范圍xe(^x》可用時移量的計(jì)算求出。且求 得的A與x2的值與形海底失真規(guī)律的&與x2的值相同。.第二種情況回波圖像中海底凹部深度不丟失如圖11所示凹形海底，當(dāng)凹部越來越平緩最終趨于平坦海底時， 回波圖像將不存在波束角效應(yīng)失真。也就是并非任何凹形海底在波束 角的作用下都會發(fā)生凹部深度丟失效應(yīng)。不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凹形海底連續(xù) 可導(dǎo)，且凹點(diǎn)曲率半徑p滿足;^/(x。)時，凹點(diǎn)測深值r(x。)等于/(x。)， 即凹點(diǎn)的深度沒有丟失。所述第三步波束角效應(yīng)改正波束角效應(yīng)的改正模型為 當(dāng)|"|>6>曰寸 = 5" (|"| —6>)r(0其中，a為海底傾斜角(1(:Eitel一^r(^下傾為正)；e為測深儀半波束角(聲波半功率點(diǎn)夾角的一半)；r'為換能器下的真實(shí)水深值； r為測深儀測深值(觀測值)；Ar為波束角效應(yīng)影響的水深差值。上述波束角效應(yīng)改正模型是針對連續(xù)海底的數(shù)學(xué)模型，而實(shí)際應(yīng) 用過程中獲取的是海底的離散數(shù)據(jù)，海底傾斜角是未知的，因此，海 底傾斜角的求解問題是解決波束角效應(yīng)的關(guān)鍵?；跍y量船的慣性，在短距離內(nèi)可近似認(rèn)為測量船沿直線運(yùn)動，利用空間線段反演對應(yīng)海 底傾斜角，提出利用短距離的定位和測深數(shù)據(jù)綜合計(jì)算海底傾斜角的 差分方法。海底傾斜角求解模型為式中，*/為相鄰采樣點(diǎn)的平面距離，^+1為"1點(diǎn)的海底視傾斜角。本發(fā)明綜上分析有效而全面的建立海底仿真數(shù)學(xué)模型，實(shí)際測深 數(shù)據(jù)依據(jù)數(shù)學(xué)模型分析，由波束角效應(yīng)改正模塊進(jìn)行改正，從而消除 波束角效應(yīng)引起的海底測量失真，解決了一直沒有解決的技術(shù)難題， 從波束角效應(yīng)方面又進(jìn)一步提高了測深的精度。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。圖3為實(shí)例測線航跡示意圖。圖4為實(shí)例測深線深度剖面示意圖。圖5為實(shí)例測深線波束角效應(yīng)改正值示意圖。圖6線性傾斜海底失真分析圖。圖7 "八"形海底失真分析圖。圖8，"形海底失真分析圖。當(dāng) 6時當(dāng)IH^時圖9非線性傾斜海底的失真規(guī)律圖。 圖IO凸形海底的失真規(guī)律圖。 圖11凹形海底失真規(guī)律圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不限于具體實(shí)施 實(shí)例。2001年8月24日在某海灣進(jìn)行海底地形測量。 第一步數(shù)據(jù)采集:定位系統(tǒng)為信標(biāo)差分GPS，測深儀為SDH-13D， 其波束角為8度。定位數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)整；數(shù)據(jù)采集間隔為ls，測前儀器 經(jīng)過嚴(yán)格比對和校準(zhǔn)，性能穩(wěn)定。坐標(biāo)系統(tǒng)采用北京54坐標(biāo)系。測 區(qū)海況良好，船速約4.0kn。按照測量所采用的測深模式進(jìn)行測量并 收集海洋測深數(shù)據(jù)，航跡線如圖3所示，將所得實(shí)際測深數(shù)據(jù)通過數(shù) 據(jù)線傳輸入計(jì)算機(jī)；第二步數(shù)據(jù)處理軟件處理系統(tǒng)如圖2所示，為基于Visual C++6.0開發(fā)的海底地形測量波束角效應(yīng)改正工程化實(shí)用軟件，用于 實(shí)際海洋測量數(shù)據(jù)波束角效應(yīng)誤差探測、改正和精度評定。軟件運(yùn)行 平臺為Window98/xp/2000以上系統(tǒng)，軟件處理系統(tǒng)主要功能模塊 有海底地形的仿真構(gòu)建、測深剖面的讀取與可視化和波束角效應(yīng)改正模塊，海底地形的仿真構(gòu)建模塊包括平坦海底的構(gòu)建、傾斜海底的構(gòu)建、凸形海底的構(gòu)建、凹形海底的構(gòu)建和航道的構(gòu)建模塊，通過海底地形的仿真構(gòu)建模塊構(gòu)建五種海底數(shù)學(xué)模型；測深剖面的讀取與 可視化模塊首先讀入實(shí)際測深剖面數(shù)據(jù)，為了驗(yàn)證本發(fā)明方法的可行 性和合理性，選擇其中兩條測線JZM2和JZM52，對實(shí)際測深剖面的 平面二維圖和測量數(shù)據(jù)的斷面圖進(jìn)行顯示，并進(jìn)行圖形的放大縮小漫 游等基本編輯操作。第三步波束角效應(yīng)改正波束角效應(yīng)改正模塊包括測深剖面區(qū)域分割、海底傾斜角差分計(jì)算和波束角效應(yīng)改正模塊，測深剖面區(qū) 域分割模塊對實(shí)際測深數(shù)據(jù)進(jìn)行測深剖面區(qū)域分割，如圖4所示，然 后由海底傾斜角差分計(jì)算模塊對海底傾斜角進(jìn)行歸算，并將海底傾斜 角代入模型中，最后根據(jù)波束角效應(yīng)改正模塊依據(jù)波束角效應(yīng)作用機(jī) 制對海洋測深數(shù)據(jù)中波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測深誤差進(jìn)行探測與分析，
進(jìn)行波束角效應(yīng)改正，波束角改正值圖見圖5。
第四歩波束角效應(yīng)改正方法精度評定，測深精度評定模塊包 括仿真海底精度評定；實(shí)際海底精度評定，可以采取兩種方式進(jìn) 行評定， 一種為仿真的手段，另一種則采用實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。仿 真海底精度評定法通過仿真建立多種變化的海底仿真數(shù)據(jù)，采用 不同的波束角寬度的測深儀進(jìn)行測量，將測量得到的測深數(shù)據(jù)按上 述方法進(jìn)行波束角效應(yīng)改正，然后將改正后的測深數(shù)據(jù)和模型計(jì)算 得到的真實(shí)的深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效應(yīng)改正方法的精 度。
實(shí)際海底精度評定選擇一個具有一定坡度變化的海區(qū)，在良 好的觀測條件下，采用窄波束的測深儀進(jìn)行多次重復(fù)加密測量，建 立海區(qū)的海底地形模型，然后用不同的波束角寬度的測深儀進(jìn)行測 量，將測量得到的測深數(shù)據(jù)進(jìn)行波束角效應(yīng)改正，將改正后的測深 數(shù)據(jù)和建立的海底地形模型中的深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效 應(yīng)改正方法的精度。
下面給出軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)性中實(shí)現(xiàn)波束角效應(yīng)改正的一段代
碼
〃波束角效應(yīng)改正
void CViewLine: :OnBoshuangleCorrect0
〃 TODO: Add your command handler code here for (i=0;i<m—totalpoint;i++)<formula>formula see original document page 17</formula>
權(quán)利要求
1、海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法，其特征是具體步驟為第一步數(shù)據(jù)采集按照測量所采用的測深模式進(jìn)行測量并收集海洋測深數(shù)據(jù)，將所得實(shí)際測深數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸入計(jì)算機(jī)；第二步數(shù)據(jù)處理軟件處理系統(tǒng)主要功能模塊有海底地形的仿真構(gòu)建、測深剖面的讀取與可視化和波束角效應(yīng)改正模塊，測深剖面的讀取與可視化模塊首先讀入實(shí)際測深剖面數(shù)據(jù)，對實(shí)際測深剖面的平面二維圖和測量數(shù)據(jù)的斷面圖進(jìn)行顯示，并進(jìn)行圖形的放大縮小漫游等基本編輯操作；第三步波束角效應(yīng)改正海底地形的仿真構(gòu)建模塊建立波束角效應(yīng)改正方法數(shù)學(xué)模型，波束角效應(yīng)改正模塊依據(jù)波束角效應(yīng)作用機(jī)制對海洋測深數(shù)據(jù)中波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測深誤差進(jìn)行探測與分析，進(jìn)行波束角效應(yīng)改正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法， 其特征是第三步中海底地形的仿真構(gòu)建模塊包括平坦海底的構(gòu)建、 傾斜海底的構(gòu)建、凸形海底的構(gòu)建、凹形海底的構(gòu)建和航道的構(gòu)建模 塊，通過海底地形的仿真構(gòu)建模塊構(gòu)建五種海底數(shù)學(xué)模型；波束角效 應(yīng)改正模塊包括測深剖面區(qū)域分割、海底傾斜角差分計(jì)算和波束角 效應(yīng)改正模塊，在實(shí)際測深數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行測深剖面區(qū)域分割，然 后對海底傾斜角進(jìn)行歸算，并將海底傾斜角代入模型中，然后進(jìn)行波 束角效應(yīng)改正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法， 其特征是第三步波束角效應(yīng)改正后進(jìn)行第四步波束角效應(yīng)改正方 法精度評定，測深精度評定模塊包括仿真海底精度評定；實(shí)際海底精度評定，可以采取兩種方式進(jìn)行評定， 一種為仿真的手段，另一種 則采用實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法，其特征是第四步波束角效應(yīng)改正方法精度評定為仿真海底精度評 定通過仿真建立多種變化的海底仿真數(shù)據(jù)，采用不同的波束角寬 度的測深儀進(jìn)行測量，將測量得到的測深數(shù)據(jù)按上述方法進(jìn)行波束 角效應(yīng)改正，然后將改正后的測深數(shù)據(jù)和模型計(jì)算得到的真實(shí)的深 度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效應(yīng)改正方法的精度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法，其特征是第四步波束角效應(yīng)改正方法精度評定為實(shí)際海底精度評 定選擇一個具有一定坡度變化的海區(qū)，在良好的觀測條件下，采 用窄波束的測深儀進(jìn)行多次重復(fù)加密測量，建立海區(qū)的海底地形模 型，然后用不同的波束角寬度的測深儀進(jìn)行測量，將測量得到的測 深數(shù)據(jù)進(jìn)行波束角效應(yīng)改正，將改正后的測深數(shù)據(jù)和建立的海底地 形模型中的深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，得出波束角效應(yīng)改正方法的精度。
全文摘要
本發(fā)明涉及海道測量領(lǐng)域。海底地形測量波束角效應(yīng)改正方法，具體步驟為第一步將所得實(shí)際測深數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸入計(jì)算機(jī)；第二步數(shù)據(jù)處理首先讀入實(shí)際測深剖面數(shù)據(jù)，對實(shí)際測深剖面的平面二維圖和測量數(shù)據(jù)的斷面圖進(jìn)行顯示，并進(jìn)行圖形的放大縮小漫游等基本編輯操作；第三步海底地形的仿真構(gòu)建模塊建立波束角效應(yīng)改正方法數(shù)學(xué)模型，波束角效應(yīng)改正模塊依據(jù)波束角效應(yīng)作用機(jī)制對海洋測深數(shù)據(jù)中波束角效應(yīng)所產(chǎn)生的測深誤差進(jìn)行探測與分析，進(jìn)行波束角效應(yīng)改正。本發(fā)明消除波束角效應(yīng)引起的海底測量失真，從波束角效應(yīng)方面又進(jìn)一步提高了測深的精度。
文檔編號G01C13/00GK101290223SQ200810011850
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者劉雁春, 偉 夏 申請人:劉雁春;夏 偉