基于多尺度数学模型的波束角效应改正方法

作者：胥洪川; 周威; 孙振勇^*; 马耀昌; 郑亚慧

来源：人民长江, 2023, 54(11): 121-138.

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.11.017

• 波束角效应
• 单波束测深
• Horn算法
• 数学模型
• 倾斜地形

为解决复杂水域下单波束测深波束角效应引起的地形失真难题，提出了一种基于多尺度数学模型的单波束测深波束角效应改正方法。该方法基于测深换能器波束“锥形”发射的形态、水下地形三维空间形态建立波束角效应多尺度数学改正模型，利用Horn算法拟合改正模型关键尺度水下地形点空间上坡度、坡向，实现三维空间下测深波束角效应的改正。通过乌东德库区白马口-龙街河段测深试验数据进行精度验证，以机载LIDAR点云数据为基准，对试验区域改正前、后的单波束数据进行对比分析。结果表明：改正后较差主要集中在区间[-0.25m, 0.25m],且分布符合测量随机误差的规律，波束角效应带来的影响明显减弱；改正后测深中误差精度提高48.6%,倾斜地形水下测量的精度得到有效提升；论证水下地形的坡度是影响波束角效应的主要因素。该方法为波束角效应的改正研究提供了新的方向，对于提高单波束测深精度具有一定的借鉴意义。

• 单位
  长江水利委员会水文局; 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局