基于波束角与姿态耦合效应的河道水深测量改正方法

吴敬文,盛 青,黄金发

(1.长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136；2.上海河口海洋测绘工程技术研究中心，上海 201306；3.上海祥阳水利勘测设计有限公司，上海 202150)

0 引 言

基于GNSS RTK三维水深测量技术能消除应动态吃水带来的测深误差、提高水深测点水位改正的精度、省去设置水位站的工作，在很大程度上提高了测量的精度和效率。

在水深测量中，在多数情况下，我们只把声波当作一条“线”来考虑，测船姿态对回波反射点的影响计算相对简单，测船姿态反映的是换能器发射声波中央位置相对水平(或垂直)的横摇(侧滚角)roll和纵摇(俯仰角)pitch。而实际上，由于波束角的存在，水底回波反射是一个 “面”(形状取决于换能器的结构)，测深仪接收的是离这个反射面上最近位置的声波，这时的测船姿态实际上反映的是回波反射面离换能器最近的位置相对水底的相对侧滚角roll＇(在此定义为“相对横摇”)和相对俯仰角pitch＇(在此定义为“相对纵摇”)。波束角效应与测船姿态产生耦合作用较复杂，与波束角的大小、测量时的姿态变化、测船艏向、测线方向上水底地形变化坡度均有关。其计算模型和计算过程很复杂，计算机数据处理程序实现起来困难，考虑到河道水域水下地形特点和河道水域测线布置的特性，波束角效应与测船姿态产生耦合所产生的影响主要是线性平移效应。波束角的影响只能减弱，而无法完全消除,采用简单的计算模型可以有效地减弱其影响。……