多波束測深的聲速改正方法研究.pdf

1、海洋不僅博大而且深邃,她蘊藏著豐富的自然資源,更是肩負著人類對未來的憧憬和希望。而隨著人類生活水平的不斷提高以及陸地資源的日益減少,人類必須要尋求新的能源,這時人類便把目光轉(zhuǎn)向蘊藏著豐富自然資源的海洋。海洋不僅可以為人類提供必要的自然資源,同時也為科學研究服務(wù)。在人類對海洋進行科學研究、海洋資源開發(fā)利用和海洋工程設(shè)計與施工的過程中,深入的了解復雜海底地形是開展以上工作的基礎(chǔ)和前提,而在海底地形測量中,聲速改正精度決定著海底地形測量的精度

2、,因此有必要對聲速的改正方法進行探討和研究,以此來提高多波束的海底地形測量精度。
　　 本文在論述了多波束測深系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、測深機理以及對影響聲線彎曲的因素的分析基礎(chǔ)上,提出必須采用相關(guān)技術(shù)對由海水環(huán)境變化而產(chǎn)生的聲線彎曲現(xiàn)象進行跟蹤改正,進而提高多波束的測深精度。然后在不同的海水參數(shù)條件下,對五種經(jīng)典聲速模型公式進行對比分析計算,得到適合不同海域的的最優(yōu)聲速計算公式。了解Argo計劃以及其數(shù)據(jù)的格式和下載途徑,為研究區(qū)域的聲

3、速剖面計算提供了數(shù)據(jù)來源;提出了兩種多波束測深的聲速改正方法,即平均聲速改正法和聲線跟蹤改正法,給出了兩種聲速改正方法的數(shù)學模型和計算原理,同時給出了聲線跟蹤法的聲速改正計算過程;最后結(jié)合實例,根據(jù)研究區(qū)域的Argo數(shù)據(jù)結(jié)合最優(yōu)聲速經(jīng)典模型,利用兩種聲速改正方法對多波束的測深聲速改正進行研究計算。
　　 本文利用Argo官網(wǎng)提供的海水剖面數(shù)據(jù)計算得到研究區(qū)域的兩個不同聲速剖面,利用平均聲速法和聲線跟蹤法分別在對不同的聲速剖面、不

4、同的波束入射角兩種情況對研究區(qū)域的聲速改正進行了模擬計算和分析,研究表明:精密分層法和聲線跟蹤法(50m為一層)得到的測深值,在精度要求不大的情況下,是可以看做等值的,即在多波束海底地形測量中,聲線跟蹤法計算得到的海底深度值可以看成真實深度值,而平均聲速法計算得到的海底深度值與真實深度值的偏差比較大。在相同的測深參數(shù)條件,即傳播時間相同和波束初始入射角相同時,基于研究區(qū)域的不同聲速剖面計算得到的深度值也存在較大的差異,即對不同的海域,在