[发明专利]基于声线跟踪的库区深水水深测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及水库深水水深测量技术领域，尤其涉及一种基于声线跟踪的库区深水水深测量方法。

【背景技术】

水深测量主要采用单波束测深系统、多波束测深系统，主体部件均是测深仪，是一种主动声纳测量仪器。测深仪的测深原理是利用声波在水体中传播遇反射物体返回时间来测量声波传输距离——水深。水深测量误差主要来源于测深仪、测量环境、测量载体和定位系统。国内外对水深测量影响因素研究和水深测量实践表明：水体水温、水体密度、床面组成及倾角等是影响水深测量的主要环境因子。内陆江河湖泊水深测量时，水深较小时，这些因子对水深的影响也是很小的，但对于深水水域，其对测深精度的影响就上升到不可忽视的程度。

水库蓄水后，水深明显增加，深水条件下测船姿态和水温跃层导致的水深误差以及适用的声速公式是测量人员面临且必须解决的难题，有必要研究一种实用的库区深水水深测量改正技术，应用于水库水深测量。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于声线跟踪的库区深水水深测量方法，消除内陆水库深水水域条件下，测船受测区水流、风浪等外界因素引起的测船姿态变化所导致的位置误差、随水深增大而增大的水深测量误差，以及每年特定时期水库水体的水温分层对测深精度的影响，以确保水库测深成果质量。

一种基于声线跟踪的库区深水水深测量方法，所述基于声线跟踪的库区深水水深测量方法包括采用测船姿态改正方法及水温跃层改正方法中的中至少一种对测量深度进行改正。所述测船姿态改正方法为：当测船的横、纵摇大于测深仪的波束角时，水深改正量为式中，R为实测深度，为入射波束与垂直方向夹角，Heave为测量载体的垂荡。所述水温跃层改正方法为：将深度为D的水体分为n层，D_n＝D/2，深度改正值为：其中，c_i、d_i、T_i、t_i、s_i分别为对应每层的声速、厚度、温度、传播时间、盐度，C₀、c_n分别为测深仪发射的设计声速、利用声速。

在上述技术方案的基础上，当测量条件允许的情况下，测量系统中加入姿态传感器和声速剖面仪，采用所述测船姿态改正方法与所述水温跃层改正方法相结合来改正测量水深。

在上述技术方案的基础上，所述基于声线跟踪的库区深水水深测量方法进一步包括优选声速公式改正方法，所述声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来计算声速，式中，T表示温度，单位℃；S表示盐度，单位‰；D表示深度，单位m。

在上述技术方案的基础上，当测量条件允许的情况下，测量系统中加入姿态传感器，采用所述测船姿态改正方法与所述优选声速公式方法相结合来改正测量水深。

在上述技术方案的基础上，在所述测船姿态改正方法中，若测量过程中测船的动态吃水深度大于测深仪测量水深的深度误差，则进行动态吃水深度改正。

在上述技术方案的基础上，在测量过程中，根据不同的测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应产生的影响。

在上述技术方案的基础上，所述测船采用大于5m的测船进行测量。

在上述技术方案的基础上，所述测深仪安装在所述测船船体的近中部船舷部分或距船首约1/2～1/3船长处。

本发明提供了一种能够基于声线跟踪的库区深水水深测量方法，通过测船姿态改正，消除了精密水深测量系统中因测船姿态变化引起的误差；通过声速剖面仪测量声速或水温梯度、以深度加权模型改正声速，消除水温跃层带来的水深误差；从而，保证了水库测深成果质量和精度。

【附图说明】

图1为本发明的较佳实施例的基于声线跟踪的库区深水水深测量方法的中船体横摇对深度的影响示意图。

图2为本发明的较佳实施例的基于声线跟踪的库区深水水深测量方法的中船体纵摇对深度的影响示意图。

【具体实施方式】

为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。

本发明的基于声线跟踪的库区深水水深测量方法从以下几个方面进行改正，以消除误差进而取得真实的深水水深数据：

(1)通过测船姿态改正、动态吃水改正和船移效应产生的误差改正，消除了精密水深测量系统中因测船姿态变化引起的误差；