基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法
【專利說明】基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水庫深水水深測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水 水深測(cè)量方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 水深測(cè)量主要采用單波束測(cè)深系統(tǒng)、多波束測(cè)深系統(tǒng)，主體部件均是測(cè)深儀，是一 種主動(dòng)聲納測(cè)量?jī)x器。測(cè)深儀的測(cè)深原理是利用聲波在水體中傳播遇反射物體返回時(shí)間來 測(cè)量聲波傳輸距離一一水深。水深測(cè)量誤差主要來源于測(cè)深儀、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量載體和定位 系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外對(duì)水深測(cè)量影響因素研宄和水深測(cè)量實(shí)踐表明：水體水溫、水體密度、床面組 成及傾角等是影響水深測(cè)量的主要環(huán)境因子。內(nèi)陸江河湖泊水深測(cè)量時(shí)，水深較小時(shí)，這些 因子對(duì)水深的影響也是很小的，但對(duì)于深水水域，其對(duì)測(cè)深精度的影響就上升到不可忽視 的程度。
[0003] 水庫蓄水后，水深明顯增加，深水條件下測(cè)船姿態(tài)和水溫躍層導(dǎo)致的水深誤差以 及適用的聲速公式是測(cè)量人員面臨且必須解決的難題，有必要研宄一種實(shí)用的庫區(qū)深水水 深測(cè)量改正技術(shù)，應(yīng)用于水庫水深測(cè)量。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法， 消除內(nèi)陸水庫深水水域條件下，測(cè)船受測(cè)區(qū)水流、風(fēng)浪等外界因素引起的測(cè)船姿態(tài)變化所 導(dǎo)致的位置誤差、隨水深增大而增大的水深測(cè)量誤差，以及每年特定時(shí)期水庫水體的水溫 分層對(duì)測(cè)深精度的影響，以確保水庫測(cè)深成果質(zhì)量。
[0005] 一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，所述基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水 水深測(cè)量方法包括采用測(cè)船姿態(tài)改正方法及水溫躍層改正方法中的中至少一種對(duì)測(cè)量 深度進(jìn)行改正。所述測(cè)船姿態(tài)改正方法為：當(dāng)測(cè)船的橫、縱搖大于測(cè)深儀的波束角時(shí)， 水深改正量為Z = # * cos供+ "mm，式中，R為實(shí)測(cè)深度，P為入射波束與垂直方向 夾角，Heave為測(cè)量載體的垂蕩。所述水溫躍層改正方法為：將深度為D的水體分為η 層，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特征在于，所述基于聲線跟蹤的庫 區(qū)深水水深測(cè)量方法包括采用測(cè)船姿態(tài)改正方法及水溫躍層改正方法中的至少一種對(duì)測(cè) 量深度進(jìn)行改正； 所述測(cè)船姿態(tài)改正方法為：當(dāng)測(cè)船的橫、縱搖大于測(cè)深儀的波束角時(shí)，水深改正量為Z= 7? *cos供+ ,式中，R為實(shí)測(cè)深度，識(shí)為入射波束與垂直方向夾角，Heave為測(cè) 量載體的垂蕩； 所述水溫躍層改正方法為：將深度為D的水體分為n層，
、Dn=D/2,深度改正值為： 1=1 J=l
1=1 1=1
其中，Ci、屯、1\、V^分別為對(duì)應(yīng)每層的聲速、厚度、溫度、傳播時(shí)間、鹽度，Cpcn分別 為測(cè)深儀發(fā)射的設(shè)計(jì)聲速、利用聲速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特征在于：當(dāng)測(cè) 量條件允許的情況下，測(cè)量系統(tǒng)中加入姿態(tài)傳感器和聲速剖面儀，采用所述測(cè)船姿態(tài)改正 方法與所述水溫躍層改正方法相結(jié)合來改正測(cè)量水深。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特征在于：所述 基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法進(jìn)一步包括優(yōu)選聲速公式改正方法，所述聲速公式 改正方法使用C= 1449. 2+4. 6T-0. 055T2+0. 00029T3+(1. 34-0. 01T) (S-35)+0. 016D來計(jì)算 聲速，式中，T表示溫度，單位°C;S表示鹽度，單位％。出表示深度，單位m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特征在于：當(dāng)測(cè) 量條件允許的情況下，測(cè)量系統(tǒng)中加入姿態(tài)傳感器，采用所述測(cè)船姿態(tài)改正方法與所述優(yōu) 選聲速公式方法相結(jié)合來改正測(cè)量水深。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特 征在于：在所述測(cè)船姿態(tài)改正方法中，若測(cè)量過程中測(cè)船的動(dòng)態(tài)吃水深度大于測(cè)深儀測(cè)量 水深的深度誤差，則進(jìn)行動(dòng)態(tài)吃水深度改正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特 征在于：在測(cè)量過程中，根據(jù)不同的測(cè)量精度要求采用窄波束或甚窄波束和限制船速的方 法降低船移效應(yīng)產(chǎn)生的影響。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特 征在于：所述測(cè)船采用大于5m的測(cè)船進(jìn)行測(cè)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，其特征在于：所述 測(cè)深儀安裝在所述測(cè)船船體的近中部船舷部分或距船首約1/2?1/3船長(zhǎng)處。
【專利摘要】一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法，所述基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測(cè)量方法包括采用測(cè)船姿態(tài)改正方法及水溫躍層改正方法中的至少一種對(duì)測(cè)量深度進(jìn)行改正。所述測(cè)船姿態(tài)改正方法為：當(dāng)測(cè)船的橫、縱搖大于測(cè)深儀的波束角時(shí)，水深改正量為所述水溫躍層改正方法為：將深度為D的水體分為n層，Dn＝D/2，深度改正值為：上述方法通過測(cè)船姿態(tài)改正，消除了精密水深測(cè)量系統(tǒng)中因測(cè)船姿態(tài)變化引起的誤差；通過聲速剖面儀測(cè)量聲速或水溫梯度、以深度加權(quán)模型改正聲速，消除水溫躍層帶來的水深誤差；從而，保證了水庫測(cè)深成果質(zhì)量和精度。
【IPC分類】G01B17-00
【公開號(hào)】CN104613906
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061895
【發(fā)明人】王俊, 柳長(zhǎng)征, 周建紅, 葉德旭, 譚良, 全小龍, 聶金華, 黃童, 李貴生
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日