海洋调查技术及应用：水深测量精度及误差源

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：水深精度应理解为改正后水深的精度。在确定水深精度时，需对各误差源进行定量表示。由于水深测量的特点是测量深度数据缺少多余观测值，因而水深精度主要取决于对影响水深值的系统误差和可能的随机误差的估计精度。

4.2　测深精度

为满足不同目的的实际要求，国际海道测量组织(IHO)确定了新的测量标准。该标准不再依照传统的单波束测量模式确定探测方式和探测精度，而是依据探测海区的精度要求、海底覆盖率不同划分、定义了以下4种测量等级。

1.一级测量

一级测量只适用于海道测量部门明确规定的重要海区，在这些海区，船舶只能以最小吃水净深航行，并且其海底特征可能对船只航行有危险，例如对重要海峡、港口、码头、锚地和海底浅层结构的详细探测。一级测量要求必须把所有误差源降到最小限度，一级测量的测线间距要小，并要求使用侧扫声呐、换能器阵列组成高分辨率多波束回声测深仪，达到100%的海底覆盖率。测量时必须保证测深仪器能分辨出大于1 m³的物体。在可能遇到危险障碍物的海区或狭窄海区，必须使用侧扫声呐和多波束回声测深仪。

2.二级测量

二级测量适用于其他港口、入口航道、一般的沿岸和内陆航道，在这些海区，船只的吃水距海底有较大的净深，或海底的地质特征对船只航行的危险较小(例如松散的淤泥和沙底质)。二级测量应限于水深小于100m的海区使用。虽然它对海底覆盖的要求不同一级测量那么严格，但对海底特征对船只有潜在危害的区域仍要求100%全覆盖。在覆盖区域，测深仪器必须保证能分辨出20 m水深内大于2 m³的物体，或水深超过20 m时，大于10%水深体积的物体。

3.三级测量

三级测量适用于水深浅于200 m且不被一、二级测量覆盖的海区。在这些海区内，普通的水深测量方式就能充分保证海底的障碍物不会危及船只航行。在各种海事活动中，当采用高等级的海道测量不大合适时，就要采用三级测量。

4.四级测量

四级测量适用于水深超过200 m且不被一、二、三级海道测量所覆盖的其他所有海区。

根据上述标准，IHO确定了新的海道测量最低精度指标，见表4-2。

将表中相应的a、b值带入下面公式，可计算测深精度:

(www.chuimin.cn)

式中:a为深度误差常数，即所有常量误差之和;b为深度相关误差系数;d为深度;b·d为深度相关误差，即所有深度相关误差之和。

水深精度应理解为改正后水深的精度。在确定水深精度时，需对各误差源进行定量表示。

由于水深测量的特点是测量深度数据缺少多余观测值，因而水深精度主要取决于对影响水深值的系统误差和可能的随机误差的估计精度。对影响探测水深值的所有可能误差的综合估计是提高水深精度的关键，所以要考虑所有误差源综合影响以得到总传播误差。为了解释所有的误差源，必须对误差大小进行估计，国际海道测量组织在S-44测量标准中给出了估计形式:

表4-2　新海道测量最低标准

2drms即径向位置误差(置信度为95%)，是下列误差平方和根的2倍:定位系统引起的误差σ_n、水深测量误差σ_d、横摇误差σ_r、纵摇误差σ_p、航向(陀螺罗经)误差σ_g和声速误差(波束角分量)σ_v。等式中d是换能器的水深，v是平均声速，θ是从最下方起算的波束角。

我国《海道测量规范》中以回声测深仪为例，给出了水深测量极限误差(置信度95%)的规定(表4-3)，同时《海道测量规范》也对主检查线水深比对及图幅拼接比对的限差作了规定。在进行系统误差检验及粗差检验后，由重合点水深(两点相距图上1.0 mm以内)所列出的主、检测深点不符值限差列于表4-4，规定超限的点数不得超过参加比对总数的15%。

表4-3　主检查线水深比对及图幅拼接比对的限差规定

表4-4　剔除系统误差和粗差后，主检不符值限差

海洋调查技术及应用：水深测量精度及误差源

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