[发明专利]一种潮间带水下地形测绘方法

说明书

本发明提供了一种潮间带水下地形测绘方法，包括测绘装置，测绘装置包括载体车，载体车上设置有卫星定位系统、惯性导航系统、编码器和单波束测深系统，编码器和单波束测深系统设在载体车的后端，编码器上倾斜的连接有固定杆，固定杆的后端设置有拖球。单波束测深系统与拖球相结合，单波束测深部分主要用于水深较深区域的地形测绘，拖球用于浅水区域测绘，通过测深系统坐标系到载体车坐标系的转换，载体坐标系到当地水平坐标系的转换，当地水平坐标系到大地坐标系的转换，方便、高效的完成潮间带水下地形测绘，有效地填补了这一领域的空白。

技术领域

本发明涉及潮间带测绘领域，具体涉及一种潮间带水下地形测绘方法。

背景技术

随着社会的发展，海洋资源的开发及利用越来越被社会所重视，潮间带的开发便是其中重要的一环。水深测量经历了杆测法、重锤法、回声测深的发展，现如今各种先进的单波束和多波束测深系统已经能够达到很高的测量精度。但现存的单波束及多波束测深系统仍存在较大不足。其中，现存的各单波束及多波束系统虽具体参数不同，但都难以测量亚米级水深。种种局限导致了现存的单波束及多波束测深系统不能应用于测量地势平坦、水深较浅、范围广阔的潮间带，急需一种可方便快捷进行潮间带测绘的测量方法。

发明内容

针对现有潮间带测绘困难的问题，本发明提供了一种潮间带水下地形测绘方法。

本发明采用以下技术方案：

一种潮间带水下地形测绘方法，包括测绘装置，测绘装置包括载体车，载体车上设置有卫星定位系统、惯性导航系统、编码器和单波束测深系统，编码器和单波束测深系统设在载体车的后端，编码器上倾斜的连接有固定杆，固定杆的后端设置有拖球。

卫星定位系统和惯性导航系统能获取载体车当前的位置与姿态，由于各个系统间相对位置关系不变，因此在获取载体车的位置及姿态后可计算得到编码器及单波束测深系统的位置及姿态。当在水深较深处使用单波束测深系统进行测深时，根据单波束测深系统的位置、探头吃水及测量结果即可获得该点水下地形数据。当水深较浅，单波束测深系统不能测得有效数据时，使用拖球测深，拖球具有一定重量，当载体车在水中前进时拖球始终紧贴地面前进。已知载体车的位置及姿态、各系统间相对位置、固定杆的长度、固定杆与载体车的角度等可归算得到拖球的位置及水深，从而进行浅水地区的水下地形测绘。

测绘方法包括以下步骤：

步骤1：在水深较深处使用单波束测深系统进行测深，在水深较浅处使用拖球进行测深；

定义单波束测深系统测得的点坐标和拖球测得的点坐标都为测深系统坐标系下的测深点坐标；

进行测深系统坐标系到载体车坐标系的转换；

两个坐标系的转换需要确定三个角元素和三个原点平移参数，角元素和原点平移参数通过标定及传感器的安装校准获得，转换公式如下：

X_V＝X_l+R_V·X_T；

式中，X_T为测深系统坐标系下的测深点坐标，X_V为载体车坐标系下的点坐标，X_l为平移参数，R_V为旋转矩阵；

式中，R_y(-ω)、R_z(κ)为三个坐标轴对应的独立旋转矩阵，ω、κ分别为横摇偏差角、纵摇偏差角、船首向偏差角，即三个角元素；

设测深系统坐标系以前进方向为y轴正方向，向右为x轴正方向，向上为z轴正方向；