多波束系统安装偏差造成的误差分析及校正方法探讨
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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误 差 、 速 测 量 误 差 和 各 仪 器 本 身 的 固定 误 差 ， 么 声 那
统存 在该 角度 的安 装偏 差 ， 都会 影 响 由斜距 换 算 成 深度 的误 差 ， 即测深误 差 ， 且深 度误差 会 随着 多波束
扫射 角度 的增 大 而增 大 。为 了便 于 说 明 ， 以一 块 平 坦 的海底 地形 为例 ， 图 ２ 见 。 从 图 ２可 以知道 多波束 扫 测开角 与测 深误差 的 关 系 ， 中 中央 波 束 误 差 最 小 ， 其 随着 波束 开 角 的增
ｔ ｅ ｕ ｅｏｆｉ ｅ ｌｖ ｒ ｉａ ｎｄ ｈｏ ｉｏ ａ ｏ ａ ｉ ｎ ｂｅ ｗ ｅ ｎ ｍ ｕｌｉｂ ａ ｓ ｔ ａ ｄ ｅ ｎ ｏ ｐ ｓ ｕｒ ｉ ｈ ｓ ｄ ａ ｅ ｔｃ ｌａ ｒｚ ｎｔ ｌｌ ｃ ｔｏ ｔ ｅ ｔ— ｅ ｍ ｒ ｎｓ ｕｃ ｒ ａ ｄ ｃ ｍ ａ ｓ ｓ ｇ ｎｇ ｃ ｍ ｐ ｎｓ ｔｏ ｏ ｅ ａ ｉｎ， ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ａ ｗ ａ ｓ ｉ ｔ ｌａ ｉ ｎ ｄ ｖ ａ ｉ ｓ ｔ ｔ ａ ｆ ｃ ａ ａ ａ ｃ ａ ｙ ｉ ｈｅ ｆｅｄ ｏ ｒ ｔｏ ｈ ｒ ｒ ｌ ｙ ｎｓａ ｌ ｔｏ ｅ ｉ ｔｏｎ ｈａ ｆ ｅ ｔｄ ｔ ｃ ｕｒ ｃ ｎ ｔ ｉｌ ｐｅ ａ ｉ ｎ． Ｔｈｅ ｐａ ｅ ｓ ｒｂｅ ｔ ｅ ｎ ｌ ｅ ｅ ｏｆ ｒ ｃ ｉ ｅ ｉ ｔｏｎ ｎ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎｄ ｐｕ ｓ ｏ ｗ ａ ｄ ｐ ｒ ｄｅ ｃ ｉ ｓ ｈ ｉ ｆｕ ｎｃ ｅ ｅ ｔｏｎ ｄ ｖ ａ ｉ ｏ ａ ｕｅ ｎｔ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｔ ｆ ｒ ｒ
影 响测 深误 差 的 主要 因 素是 多 波 束 系 统 的安 装 偏 差 ， 以要分 析该 误 差 的 规律 和 提 出 解决 方法 。多 所 波 束 系 统 的安 装 偏 差 可 以 分 解 为 横 轴 偏 差 （ 称 简 Ｒ ｌ 、 轴 偏 差 （ 称 Ｐ ｔｈ 、 摇 偏 差 （ 称 ｏ１ 纵 ） 简 ｉ ） 艏 ｃ 简
要 做 到垂 直和 水平 ， 采集 水深数 据 才能利 用 ， 在外作 业 时 ， 但 多波束 系统安 装不 可能达 到理 想的 效果 ， 往 往 都会 有偏 差 ， 以要 找 出安装 偏差 对数据 质量 的影 响 并采 用相 应 的措 施 消 除该 影 响 ， 正该 偏 差 ， 所 校 供
数 据后 处理 使 用 。
Ｙａ ， 图 ｗ） 见 ｊ 。
图 １ 各 轴 相 对 关 系
２ １ Ｒｏ１ 析 ． ｌ分
从 图 ｌ 知 Ｒ ｌ围绕 Ｙ轴 旋转 ， 可 ｏｌ 只要 多波束 系
并提 出一套可 行 的措施 ， 出 ３ 轴 向的改 正数 ， 求 个 供 数据 后处理软件使 用 ， 最终获得正确 的水深数据口 。 ］
１ 概 述
在 多波 束采 集 水 深数 据 时 ， 波束 换 能 器 的姿 多 态应 与罗 经和 涌浪补 偿仪 相互 间 的姿态理 论上 要做 到垂 直 和水平 ， 由于存 在各种 不 可控 因素 ， 但 多波束 换能 器 的姿态 不可 能 安装 到理 想 水平 ， ３个 轴 向 在 上都 会产 生一 定 的旋 转 角 ， 偏差 可 以分 解 为横 轴 该 偏差 （ 简称 Ｒ ｌ 、 轴 偏 差 （ ｏ１ 纵 ） 简称 Ｐ ｔｈ 、 摇偏 差 ｉ ）艏 ｃ （ 称 Ｙａ 。而这 ３项偏 差 对测深 数据 的影 响又可 简 ｗ） 分解 为测深误差 和位 置误 差 。实 际证 明旋 转角 越大 ， 作业 区域水越 深 ， 生 的测 深误 差 、 置误 差也 就 越 产 位 大 。下面将重点 分析 横 摇偏 差 、 纵轴 偏差 、 摇偏 差 艏 在 相应水深作 业 时产生 的测 深误 差 、 置误 差 大小 ， 位
箜 鲞箜 塑
２１ ０ ２年 ４月
湖 北 电 力
ＶＤｒ ６ ２ Ａ＿ ０１ ２ ｏ３№ 【 ．２
多波束 系统 安 装偏 差 造成 的误 差 分 析及 校 正 方 法 探 讨
邓 卫 红
（ 东省 电 力 设 计 研 究 院 ， 广 东 广 州 ５ ０ ６ ） 广 １ ６ ３
［ 摘 要］ 根 据 多波 束 系统的作 业原 理 ， 多波束 换 能 器与 罗经 和 涌浪补 偿 仪相 互 间的姿 态理论 上
ＤＥＮＧ ｅ— ｏ Ｗ ｉｈ ｎｇ
（ Ｇｕａｎ ｇｄｏｎ Ｅｌｃ ｒｃ Ｐｏ ｅ ｓｇｎ Ｉ ｔｔ ｔ ｇ ｅ ｔ ｉ ｗ ｒ Ｄｅ ｉ ｎｓｉｕ ｅ，Ｇｕ ａｎｇｚ ｕ ５１ ６３， Ｃｈｉ ａ） ｈｏ ０６ ｎ
［ ｂｔａｔ Ａ ｃ ｒｉｇｔ ｈ ｐ ｒｔ ｎｐ ｉｃｐｅｏ ｌ—ｅｍ ｙ ｔｍ， ｈ ａａ ｃ ｕｓ ｉｎｉ ｂ ｓｄｏｌ － ｓｒｃ］ ｃｏ ｄｎ ｏｔ ｅｏ ｅａｉ ｒ ｉｌ ｆ ｔ ｂ ａ ｓ ｓｅ ｔｅｄ ｔ ｑ ｉｔ ａｅ ｉ Ａ ｏ ｎ ｍｕ ｉ ａ ｉｏ ｓ
［ 关键 词］ 多波束 系统 ；偏差 ；校 正
［ 图分 类 号 ］ Ｐ １ 中 ７６ ［ 献标识码］Ｂ 文 ［ 章 编 号 ］ １０ —９ ６ ２ １ ）２０ ０ —３ 文 ０ ６３ ８ （０ ２０ —０ ４０
Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ｈｏ ｎｄ Ｅｒ ｏ ｓ ｕ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ Ｃｏ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ ａ ｒ ｒ Ａｎａ ｙ ｉ ｕ ｅ ｙ ｌ ｓ ｓＣａ ｓ ｄ ｂ Ｅｒ ｃ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｔｏ ｆ Ｍ ｕ ｔ— ｅ ｍ ｙ ｔ ｍ ｅ ｔｏ ｖ ａ ｉ ｎ ０ ｌｉｂ ａ Ｓ ｓ ｅ
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误 差 、 速 测 量 误 差 和 各 仪 器 本 身 的 固定 误 差 ， 么 声 那
统存 在该 角度 的安 装偏 差 ， 都会 影 响 由斜距 换 算 成 深度 的误 差 ， 即测深误 差 ， 且深 度误差 会 随着 多波束
扫射 角度 的增 大 而增 大 。为 了便 于 说 明 ， 以一 块 平 坦 的海底 地形 为例 ， 图 ２ 见 。 从 图 ２可 以知道 多波束 扫 测开角 与测 深误差 的 关 系 ， 中 中央 波 束 误 差 最 小 ， 其 随着 波束 开 角 的增
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影 响测 深误 差 的 主要 因 素是 多 波 束 系 统 的安 装 偏 差 ， 以要分 析该 误 差 的 规律 和 提 出 解决 方法 。多 所 波 束 系 统 的安 装 偏 差 可 以 分 解 为 横 轴 偏 差 （ 称 简 Ｒ ｌ 、 轴 偏 差 （ 称 Ｐ ｔｈ 、 摇 偏 差 （ 称 ｏ１ 纵 ） 简 ｉ ） 艏 ｃ 简
要 做 到垂 直和 水平 ， 采集 水深数 据 才能利 用 ， 在外作 业 时 ， 但 多波束 系统安 装不 可能达 到理 想的 效果 ， 往 往 都会 有偏 差 ， 以要 找 出安装 偏差 对数据 质量 的影 响 并采 用相 应 的措 施 消 除该 影 响 ， 正该 偏 差 ， 所 校 供
数 据后 处理 使 用 。
Ｙａ ， 图 ｗ） 见 ｊ 。
图 １ 各 轴 相 对 关 系
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从 图 ｌ 知 Ｒ ｌ围绕 Ｙ轴 旋转 ， 可 ｏｌ 只要 多波束 系
并提 出一套可 行 的措施 ， 出 ３ 轴 向的改 正数 ， 求 个 供 数据 后处理软件使 用 ， 最终获得正确 的水深数据口 。 ］
１ 概 述
在 多波 束采 集 水 深数 据 时 ， 波束 换 能 器 的姿 多 态应 与罗 经和 涌浪补 偿仪 相互 间 的姿态理 论上 要做 到垂 直 和水平 ， 由于存 在各种 不 可控 因素 ， 但 多波束 换能 器 的姿态 不可 能 安装 到理 想 水平 ， ３个 轴 向 在 上都 会产 生一 定 的旋 转 角 ， 偏差 可 以分 解 为横 轴 该 偏差 （ 简称 Ｒ ｌ 、 轴 偏 差 （ ｏ１ 纵 ） 简称 Ｐ ｔｈ 、 摇偏 差 ｉ ）艏 ｃ （ 称 Ｙａ 。而这 ３项偏 差 对测深 数据 的影 响又可 简 ｗ） 分解 为测深误差 和位 置误 差 。实 际证 明旋 转角 越大 ， 作业 区域水越 深 ， 生 的测 深误 差 、 置误 差也 就 越 产 位 大 。下面将重点 分析 横 摇偏 差 、 纵轴 偏差 、 摇偏 差 艏 在 相应水深作 业 时产生 的测 深误 差 、 置误 差 大小 ， 位
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２１ ０ ２年 ４月
湖 北 电 力
ＶＤｒ ６ ２ Ａ＿ ０１ ２ ｏ３№ 【 ．２
多波束 系统 安 装偏 差 造成 的误 差 分 析及 校 正 方 法 探 讨
邓 卫 红
（ 东省 电 力 设 计 研 究 院 ， 广 东 广 州 ５ ０ ６ ） 广 １ ６ ３
［ 摘 要］ 根 据 多波 束 系统的作 业原 理 ， 多波束 换 能 器与 罗经 和 涌浪补 偿 仪相 互 间的姿 态理论 上
ＤＥＮＧ ｅ— ｏ Ｗ ｉｈ ｎｇ
（ Ｇｕａｎ ｇｄｏｎ Ｅｌｃ ｒｃ Ｐｏ ｅ ｓｇｎ Ｉ ｔｔ ｔ ｇ ｅ ｔ ｉ ｗ ｒ Ｄｅ ｉ ｎｓｉｕ ｅ，Ｇｕ ａｎｇｚ ｕ ５１ ６３， Ｃｈｉ ａ） ｈｏ ０６ ｎ
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［ 关键 词］ 多波束 系统 ；偏差 ；校 正
［ 图分 类 号 ］ Ｐ １ 中 ７６ ［ 献标识码］Ｂ 文 ［ 章 编 号 ］ １０ —９ ６ ２ １ ）２０ ０ —３ 文 ０ ６３ ８ （０ ２０ —０ ４０
Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ｈｏ ｎｄ Ｅｒ ｏ ｓ ｕ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ Ｃｏ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ ａ ｒ ｒ Ａｎａ ｙ ｉ ｕ ｅ ｙ ｌ ｓ ｓＣａ ｓ ｄ ｂ Ｅｒ ｃ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｔｏ ｆ Ｍ ｕ ｔ— ｅ ｍ ｙ ｔ ｍ ｅ ｔｏ ｖ ａ ｉ ｎ ０ ｌｉｂ ａ Ｓ ｓ ｅ