CN115979304B - 一种基于真环境基准场的测深误差改正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，包括以下步骤：形成测深误差改正系统；利用测深基准点对测深仪静态误差进行改正；利用测深基准点对测深仪安装垂直偏差进行改正；利用测深基准点对测深仪测深延迟进行改正；利用测深基准面对换能器波束角进行改正；得出最终的耦合改正；利用水库蓄水前置期建设测深基准场，既为与真实的自然测深环境、且精度检测水深值与实际作业相当。再者，建造成本、建造难度和建造环境等同于传统的土木工程，如能利用已有构筑物，则进一步降低了难度及成本。

Description

一种基于真环境基准场的测深误差改正方法

技术领域

本发明涉及河道勘测技术领域，尤其涉及一种基于真环境基准场的测深误差改正方法。

背景技术

水深测量是水文测验、水利工程、防汛抗旱、水资源调查评价、河湖治理、海洋工程等关键性的基础数据。水深检验是水深测量数据质量的基本保证，目前测深设备精度检验主要采用的方法如下：①采用传统的测深杆或测深锤进行检校，这种方法简便，但当水深为软质河底时，测深杆或测深锤测得水深误差较大，再者由于工具所限，水深大于5m水域实施难度大，如受流速影响，易出现垂直偏差。②采用比测板校正。利用50×50cm钢板制作，四周钻孔，系上钢丝连接。利用钢丝刻度进行水深校正，这种方法适合静水水库或湖泊，流速较大水域比测板易偏离换能器，且出现垂直偏差，再者钢丝弹力、水浮力改正模型不易确定。③水槽校正。将测深仪水平放置，将测深变为测距，利用全站仪、RTK、或测距仪测定检验距离，实现单波束精度检验目的，一般最大水深为40m，且为人工设置的测深环境，对测深仪适用环境检验能力不足。④消声池检验。消声池检验方法是将被测换能器与标准水听器比较，其不仅可以检验测深仪测深精度，还可检验生源级、频率、波束宽度，是目前应用广泛的方法。但消声池设计复杂，消声水池的设计以脉冲法测量中辐射声脉冲与反射脉冲不发生互相重叠干扰为原则，根据检验频率确定水池的大小、声学元件作用部分的最大线度和吸声材料的性能。且对消声池性能检验，会因应用不同的测试方法不同而导致物理模型不一致，使得测试结果会有较大差异。

自由声场是声学检验的最主要测试环境之一，消声池在局部区域获得近似自由场，但前述其不仅设计难度大、性能测试复杂且结果差异大，再者造价昂贵。利用自然环境条件来获得自由场是一个实用和有效的方法，如湖、海、人造水库等只要有足够大的开阔度和深度，结合使用脉冲技术往往可以很好的消除水域边界的信号反射现象，可以获得较大区域的近似自由场。但是由于其建造难度大，建造环境复杂，很少被采用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，对测深精度进行全面检验。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，包括以下步骤：

S1、形成测深误差改正系统；

S2、利用测深基准点对测深仪静态误差进行改正；

S3、利用测深基准点对测深仪垂直偏差进行改正；

S4、利用测深基准点对测深仪测深延迟进行改正；

S5、利用测深基准面对换能器波束角进行改正；

S6、得出最终的耦合改正。

进一步，测深仪静态测深误差f_静态(a,b,E)改正方法为：

S201、对不同深度的A个基准点进行连续不间断测量水深数据，数据量样本量为n；设A个基准点测得河底高程数据集为H_A＝{H_A1、H_A2、…、H_An}，H_An为各测点数据；

S202、计算A个基准点的各测点水深转换后河底高程与基准点真是高程较差，Δ_HA1＝H_A真-H_A1；其中，H_A真为基准点的真实高程值，由控制测量测定；Δ_HA1为基准点的第一点与真实河底高程较差，分别计算各点水深较差数据集Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAn}；

S203、计算基准点的测量水深中误差，式中，σ_HA为基准点的水深中误差；

S204、水深较差服从正态分布，水深较差正态分布式记为：

S205、求取各河底，高程数据集均值，A个基准点数据均值为式中，/>为A个基准点测得河底高程平均值；

S206、制定置信区间，将置信区间以外的较差剔除；

所述置信区间计算式为：

所述置信区间为：其中，τ为置信区间取值；

式中，σ_极限为极限误差；

剔除大于极限误差后，A个基准点测深数据集为Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAm}，m为剔除粗差后水深个数；

S207、计算各基准点河底高程均值与基准点真值间较差，A个基准点较差为ε_HA为A个基准点测得河底高程均值与真值的较差；

S208、测深仪本身静态误差用固定误差及与水深成比例误差表达；

f_静态(a,b,E)＝a+b×E，其中，f_静态(a,b,E)测深仪本身静态误差；a为测深仪固定误差，b测深仪比例尺误差，E为水深；

S209、计算误差表达式系数及相关系数

进一步，所述S3具体为：

S301、从测深基准点四条边的垂直方向缓速依次进入基准点平台，基准点平台高于地面，当显示水深为基准点高程相符合，各方向分别测量Z次，

设进入第一条边各测点为：{(x₁₁、y₁₁)、(x₁₂、y₁₂)、…、(x_1Z、y_1Z)}；

进入第二条边各测点为：{(x₂₁、y₂₁)、(x₂₂、y₂₂)、…、(x_2Z、y_2Z)}；

进入第三条边各测点为：{(x₃₁、y₃₁)、(x₃₂、y₃₂)、…、(x_3Z、y_3Z)}

进入第四条边各测点为：{(x₄₁、y₄₁)、(x₄₂、y₄₂)、…、(x_4Z、y_4Z)}；

S302、利用各条边测点，拟合各边直线；

设第一条直线模型为 为进入各边测点集；/>设为直线函数对应点；/>为随机噪声；/>为拟合直线系数；

设Δ_1xx+Δ_1yy＝d₁，采用最大似然估计求解Δ_1x、Δ_1y、d₁；

式中，U(x₁₁,y₁₁,…,x_1Z,y_1Z|Δ_1x,Δ_1y,d₁)为随机噪声造成的概率分布函数，为偏差正态分布表达式，ψ₁为随机噪声方差；

S303、求解第一与第二，第三与第四条边交点坐标；

S304、受波束角效应影响，矩形各边长大于基准点平台，利用第一条边与第二条边，第三条边与第四条边交点坐标均值即为矩形中点坐标为(x_o'、y_o')，基准点平台中心的坐标为(x_o、y_o)；

将记录点坐标转换至与基准点平台坐标系，计算两坐标系平移量Δx、Δy与旋转量β如下式；

S305、归算各点至平台基准点坐标系坐标，分别记为(x₁'、y₁')、(x'₂、y'₂)、(x'₃、y'₃)、(x'₄、y'₄)；

S306、求取实测基准点各点坐标最大、最小值x_max、y_max、x_min、y_min。

S307、计算实测基准点平台矩形长L_长、宽L_宽

S308、由实测点拟合实测矩形，计算实测矩形中心点坐标(x_实测、y_实测)

S309、计算基准点中心与拟合矩形中心距离L_o实测；

S310、计算换能器安装垂直偏差角度大小α：

α＝arctan(L_o实测/E)

S311、计算垂直偏差角度方向

S312、则垂直偏差改正式为

S313、多次验证、调节换能器垂直安装偏差，直到安装偏角小于0.5°为止。

进一步，测深数据延迟f_延迟(V,Δt)采用不同船速实测断面偏移法计算，具体为：

S401、低速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_低＝V_低×Δt，其中，ΔL_低为低速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_低为低速的速度值；Δt为测深系统延迟值；

S402、高速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_高＝V_高×Δt；其中，ΔL_高为高速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_高为高速的速度值；

S403、排除垂直偏差引入误差，最终的延迟计算式为：

其中，(X，Y)为改正后坐标；(X′，Y′)为实测点坐标；V为测量船速；θ由前后两测点反算坐标方位角。

进一步，波束角效应改正后水深计算式的具体步骤为：

S501、地形坡度通过地形线两测点坐标计算；设前后测点三维坐标为(X₁、Y₁、H₁)、(X₂、Y₂、H₂)，两地形点间高差ΔH_1、2＝H₂-H₁，两地形间间距为地形坡度计算式为φ＝arctan(Δd_1、2/ΔH_1、2)；

S502、当1/2波束角视为小角，当地形坡度大于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

边缘波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为，式中，l₁为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₁＝tan(φ×π/180)×l₁，式中，ΔE₁实测水深与真实水深真值差值；

S503、当地形坡度小于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为l₂＝sin(φ×π/180)×E，式中，l₂为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₂＝tan(φ×π/180)×l₂，式中，ΔE₂实测水深与真实水深真值差值；

S504、则改正后水深计算式为：

进一步，最终耦合改正计算为：

本发明的有益效果为：利用水库蓄水前置期建设测深基准场，既为真实的自然环境，且建造成本、建造难度和建造环境等同于传统的土木工程，如能利用已有构筑物，则进一步降低了难度及成本。

测深精度检验更具有代表性。①真实测深环境，人造检验场不能达到自然水域真实测深环境。②检验水深与作业水深相当，在水库蓄水前枯水期建立检验场，其检验深度接近作业区最大水深。③点、线、面检验场，以往检验多为点检验，为了全面检验测深仪检验场，建立水平平台，作为点检验场；在地质稳定区域测量横断面，作为面检验场；利用人工设施中斜坡作为面检验。④动、静态检验场，目前测深仪性能检验多为平坦水域的静态检验，而水深测量大多为动态作业，动态作业将产生波束角效应、时间同步、姿态等误差，基于点、线、面的测深检验场可以根据误差产生原理，分要素进行误差测定，通过硬件或模型实现消除或削弱测深误差的目的。本发明有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明一种基于真环境基准场的测深误差改正方法的流程图；

图2为测深基准点；

图3为测深基准面；

图4为测深基准线；

图5为测深仪垂直偏差校准示意图；

图6为时间同步原理；

图7为测深延迟检测示意图；

图8为地形坡度大于1/2波束角改正示意图；

图9为地形坡度小于1/2波束角改正示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，包括以下步骤：

S1、形成测深误差改正系统；

S2、利用测深基准点对测深仪静态误差进行改正；

S3、利用测深基准点对测深仪垂直偏差进行改正；

S4、利用测深基准点对测深仪测深延迟进行改正；

S5、利用测深基准面对换能器波束角进行改正；

S6、得出最终的耦合改正。

具体的，在水库蓄水前置期，在水库岸坡选取已有构筑物或建设不同形态、高程的测深基准平台(基准点)、基准剖面(基准线)、坡度均匀斜坡(基准面)，从而形成测深基准场，即测深误差改正系统。利用测深基准点分别对测深仪本身静态测量误差进行改正、测深仪垂直安装校准；利用测深基准面对测深延迟、换能器波束角效应进行改正。将上述误差进行耦合，利用测深基准线对耦合精度进行综合评定，实现对测深误差全面改正。

水库蓄水前置期即为在水库蓄水前河流水位相对低的时期，在坝址上游附近水位抬升较大河段建设测深基准场，以使基准场检校深度接近库区最大水深。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，应掌握好水库蓄水计划，合理安排基准场建设时期，建设期宜选择在蓄水前最后一个枯水期进行，既可避免基准场因长时间的外界干扰破坏，又可保证水位较低时期建造。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，所述水库设计相关资料主要包括地貌、地质、水文资料，根据上述设计资料及现场踏勘情况，综合确定测深基准场的选址。测深基准场应根据地质、水文选择地质条件稳定区域，避免水库蓄水影响而发生坍塌、滑坡、位移等形变；测深基准场应根据地貌资料，选择地表平滑、无植被或突出物等声学噪声干扰区域。测深基准场应根据水文、地貌资料，选择不易淤积河段，避免淤积造成基准场基准变化，以使基准场能长期使用。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，测深基准点可选择已有建筑物或者现场建造平台，其高程应高于周围地表，避免声学干扰，其上表面应平整，高程差应小于5cm，如图2所示，左为6m×9m测深基准点，右为6m×6m测深基准点。测量基准点中心及角点平面、高程坐标。该水库蓄水位975m，则上述平台水深分别为121.5m、125.5m。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，基准面可选择坡度均匀的斜坡、码头、下河通道等，如图3所示，为水库坝址上游固定斜坡，测深基准面应测量其边界线及高程特征点，以使面上各点高程均可准确插值。水库蓄水至975m，该斜坡最大水深为143.2m。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，基准线应选择斜坡、码头或天然河道横断面，基准线应方向应与地形坡度(等高线)垂直，在基准线上下游2m内坡度尽量一致，避免水底声学投射点应定位误差或航迹偏差引入误差，如图4和图5所示，选定地质稳定、不易淤积的天然河道横断面。测深基准线应测量断面形状，线上特征点(变坡点)不得缺失。

水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，静态精度可以利用基准点、基准面进行测深仪精度检校，利用测量载体搭载测深仪停泊测深，以此检验测深仪相对精度和绝对精度。相对精度可以测深仪各测深数据的标准差评定，测深仪绝对精度可以测深数据与基准值较差评定。如图6为各测次数据期望值与基准值较差分布图。

点的水库蓄水前置期的测深基准场建设方法，动态精度可以利用基准线、基准面进行测深动态作业精度检校。将测深数据与测深基准线、基准面基准值套合比较，以此检验测深动态精度。如图7为动态作业测量的断面线与基准线套合比较图。

综合参考水库设计地貌、地质、水文及水库蓄水计划等资料，经实地勘测，选择地质稳定，不易淤积，不同形态的天然或人工平台、平均斜坡、地形横断面，对上述点、线、面进行控制测量，作为测深设备的测深基准点、线、面，形成测深误差改正系统。如图8和图9所示。

测深仪静态测深误差f_静态(a,b,E)改正方法为：

S201、对不同深度的A个基准点进行连续不间断测量水深数据，数据量样本量为n；设A个基准点测得河底高程数据集为H_A＝{H_A1、H_A2、…、H_An}，H_An为各测点数据；

S202、计算A个基准点的各测点水深转换后河底高程与基准点真是高程较差，Δ_HA1＝H_A真-H_A1；其中，H_A真为基准点的真实高程值，由控制测量测定；Δ_HA1为基准点的第一点与真实河底高程较差，分别计算各点水深较差数据集Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAn}；

S203、计算基准点的测量水深中误差，式中，σ_HA为基准点的水深中误差；

S204、水深较差服从正态分布，水深较差正态分布式记为：

S205、求取各河底，高程数据集均值，A个基准点数据均值为式中，/>为A个基准点测得河底高程平均值；

S206、制定置信区间，将置信区间以外的较差剔除；

所述置信区间计算式为：

所述置信区间为：其中，τ为置信区间取值；

式中，σ_极限为极限误差；

剔除大于极限误差后，A个基准点测深数据集为Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAm}，m为剔除粗差后水深个数；

S207、计算各基准点河底高程均值与基准点真值间较差，A个基准点较差为ε_HA为A个基准点测得河底高程均值与真值的较差；

S208、测深仪本身静态误差用固定误差及与水深成比例误差表达；

f_静态(a,b,E)＝a+b×E，其中，f_静态(a,b,E)测深仪本身静态误差；a为测深仪固定误差，b测深仪比例尺误差，E为水深；

S209、计算误差表达式系数及相关系数

由测深仪垂直偏差引起测深仪声波水底投射点与水面以上的定位设备位置偏差，偏差与水深、垂直偏差角正相关，由此带来水深与位置偏差在非平坦水域无法改正，因此，测深仪垂直安装至关重要。如测深仪内置惯导，且惯导竖直轴与测深仪声轴垂直，则可通过惯导显示姿态角为依据实现垂直安装。但加工可能出现偏差，或者无惯导时，通过测深基准点实现垂直安装偏差校准方法如下：

所述S3具体为：

S301、从测深基准点四条边的垂直方向缓速依次进入基准点平台，基准点平台高于地面，当显示水深为基准点高程相符合，各方向分别测量Z次，

设进入第一条边各测点为：{(x₁₁、y₁₁)、(x₁₂、y₁₂)、…、(x_1Z、y_1Z)}；

进入第二条边各测点为：{(x₂₁、y₂₁)、(x₂₂、y₂₂)、…、(x_2Z、y_2Z)}；

进入第三条边各测点为：{(x₃₁、y₃₁)、(x₃₂、y₃₂)、…、(x_3Z、y_3Z)}

进入第四条边各测点为：{(x₄₁、y₄₁)、(x₄₂、y₄₂)、…、(x_4Z、y_4Z)}；

S302、利用各条边测点，拟合各边直线；

设第一条直线模型为 为进入各边测点集；/>设为直线函数对应点；/>为随机噪声；/>为拟合直线系数；

设Δ_1xx+Δ_1yy＝d₁，采用最大似然估计求解Δ_1x、Δ_1y、d₁；

式中，U(x₁₁,y₁₁,…,x_1Z,y_1Z|Δ_1x,Δ_1y,d₁)为随机噪声造成的概率分布函数，为偏差正态分布表达式，ψ₁为随机噪声方差；

S303、求解第一与第二，第三与第四条边交点坐标；

S304、受波束角效应影响，矩形各边长大于基准点平台，利用第一条边与第二条边，第三条边与第四条边交点坐标均值即为矩形中点坐标为(x_o'、y_o')，基准点平台中心的坐标为(x_o、y_o)；

将记录点坐标转换至与基准点平台坐标系，计算两坐标系平移量Δx、Δy与旋转量β如下式；

S305、归算各点至平台基准点坐标系坐标，分别记为(x₁'、y₁')、(x'₂、y'₂)、(x'₃、y'₃)、(x'₄、y'₄)；

S306、求取实测基准点各点坐标最大、最小值x_max、y_max、x_min、y_min。

S307、计算实测基准点平台矩形长L_长、宽L_宽

S308、由实测点拟合实测矩形，计算实测矩形中心点坐标(x_实测、y_实测)

S309、计算基准点中心与拟合矩形中心距离L_o实测；

S310、计算换能器安装垂直偏差角度大小α：

α＝arctan(L_o实测/E)

S311、计算垂直偏差角度方向

S312、则垂直偏差改正式为

S313、多次验证、调节换能器垂直安装偏差，直到安装偏角小于0.5°为止。

测深数据延迟f_延迟(V,Δt)采用不同船速实测断面偏移法计算，具体为：

S401、低速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_低＝V_低×Δt，其中，ΔL_低为低速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_低为低速的速度值；Δt为测深系统延迟值；

S402、高速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_高＝V_高×Δt；其中，ΔL_高为高速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_高为高速的速度值；

S403、排除垂直偏差引入误差，最终的延迟计算式为：

其中，(X，Y)为改正后坐标；(X′，Y′)为实测点坐标；V为测量船速；θ由前后两测点反算坐标方位角。

波束角效应改正后水深计算式的具体步骤为：

S501、地形坡度通过地形线两测点坐标计算；设前后测点三维坐标为(X₁、Y₁、H₁)、(X₂、Y₂、H₂)，两地形点间高差ΔH_1、2＝H₂-H₁，两地形间间距为地形坡度计算式为φ＝arctan(Δd_1、2/ΔH_1、2)；

S502、当1/2波束角视为小角，当地形坡度大于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

边缘波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为，式中，l₁为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₁＝tan(φ×π/180)×l₁，式中，ΔE₁实测水深与真实水深真值差值；

S503、当地形坡度小于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为l₂＝sin(φ×π/180)×E，式中，l₂为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₂＝tan(φ×π/180)×l₂，式中，ΔE₂实测水深与真实水深真值差值；

S504、则改正后水深计算式为：

最终耦合改正计算为：

利用测深基准线，对误差耦合改正的水深改正及水深与平面位置的匹配性进行精度评定。主要采用如下三种方法：

a、套合检查，利用耦合改正后测深成果与基准线成果套合检查。

b、利用改正后断面与基准线相同起点距高程较差中误差来评定精度。

设测深基准线断面数据集Q＝{(F₁,H_基1)、(F₂,H_基2)、…、(F_j,H_基j)}，式中，Q为基准线数据集，F_j,H_基j分别为基准线起点距及其对应高程，j为数据个数。设测深断面数据集W＝{(U₁,H_断1)、(U₂,H_断2)、…、(U_k,H_断k)}，式中，W为改正后断面数据集，U_k,H_断k分别为改正后断面起点距及其对应高程，k为数据个数。

按照一定采样间隔，分别插值改成后断面、基准线上各点起点距及对应高程，设插值后的基准线数据集为Q_插值＝{(T₁,G₁)、(T₂,G₂)、…、(T_p,G_p)}，Q_插值为基准线插值后数据集，T_p为插值起点距，G_p为对应高程，p为采样点个数；插值后改正后断面数据集为W_插值＝{(T₁,I₁)、(T₂,I₂)、…、(T_p,I_p)}，W_插值为基准线插值后数据集，I_p为对应高程。

计算起点距为T_p的基准线、改正后断面对应高程。

计算采样点基准线与改正后断面插值点高程较差γ_p，γ_p＝G_p-I_p。计算中误差，式中M_γp为断面高程中误差。

c、断面面积相对差。利用改正后断面与基准线相对面积差评定精度，计算式为式中，Δ_S面积相对差，S_断面为耦合改正后断面面积，S为基准线面积。面积限差见下式

式中Δ_S极限为面积相对差极限误差，S为断面图上面积，单位为mm²。/>

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求。

Claims (4)

1.一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、形成测深误差改正系统；

S2、利用测深基准点对测深仪静态误差进行改正；

S3、利用测深基准点对测深仪垂直偏差进行改正；

S4、利用测深基准点对测深仪测深延迟进行改正；

S5、利用测深基准面对换能器波束角进行改正；

S6、得出最终的耦合改正；

测深仪静态测深误差f_静态(a,b,E)改正方法为：

S201、对不同深度的A个基准点进行连续不间断测量水深数据，数据量样本量为n；设A个基准点测得河底高程数据集为H_A＝{H_A1、H_A2、…、H_An}，H_An为各测点数据；

S202、计算A个基准点的各测点水深转换后河底高程与基准点真实高程较差，Δ_HA1＝H_A真-H_A1；其中，H_A真为基准点的真实高程值，由控制测量测定；Δ_HA1为基准点的第一点与真实河底高程较差，分别计算各点水深较差数据集Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAn}；

S203、计算基准点的测量水深中误差，式中，σ_HA为基准点的水深中误差；

S204、水深较差服从正态分布，水深较差正态分布式记为：

S205、求取各河底，高程数据集均值，A个基准点数据均值为式中，/>为A个基准点测得河底高程平均值；

S206、制定置信区间，将置信区间以外的较差剔除；

所述置信区间计算式为：

所述置信区间为：其中，τ为置信区间取值；

式中，σ_极限为极限误差；

剔除大于极限误差后，A个基准点测深数据集为Δ_HA＝{Δ_HA1、Δ_HA2、…、Δ_HAm}，m为剔除粗差后水深个数；

S207、计算各基准点河底高程均值与基准点真值间较差，A个基准点较差为ε_HA为A个基准点测得河底高程均值与真值的较差；

S208、测深仪本身静态误差用固定误差及与水深成比例误差表达；

f_静态(a,b,E)＝a+b×E，其中，f_静态(a,b,E)测深仪本身静态误差；a为测深仪固定误差，b测深仪比例尺误差，E为水深；

S209、计算误差表达式系数及相关系数

所述S3具体为：

S301、从测深基准点四条边的垂直方向缓速依次进入基准点平台，基准点平台高于地面，当显示水深为基准点高程相符合，各方向分别测量Z次，

设进入第一条边各测点为：{(x₁₁、y₁₁)、(x₁₂、y₁₂)、…、(x_1Z、y_1Z)}；

进入第二条边各测点为：{(x₂₁、y₂₁)、(x₂₂、y₂₂)、…、(x_2Z、y_2Z)}；

进入第三条边各测点为：{(x₃₁、y₃₁)、(x₃₂、y₃₂)、…、(x_3Z、y_3Z)}

进入第四条边各测点为：{(x₄₁、y₄₁)、(x₄₂、y₄₂)、…、(x_4Z、y_4Z)}；

S302、利用各条边测点，拟合各边直线；

设第一条直线模型为为进入各边测点集；/>设为直线函数对应点；/>为随机噪声；/>为拟合直线系数；

设Δ_1xx+Δ_1yy＝d₁，采用最大似然估计求解Δ_1x、Δ_1y、d₁；

式中，U(x₁₁,y₁₁,…,x_1Z,y_1Z|Δ_1x,Δ_1y,d₁)为随机噪声造成的概率分布函数，为偏差正态分布表达式，ψ₁为随机噪声方差；

S303、求解第一与第二，第三与第四条边交点坐标；

S304、受波束角效应影响，矩形各边长大于基准点平台，利用第一条边与第二条边，第三条边与第四条边交点坐标均值即为矩形中点坐标为(x_o'、y_o')，基准点平台中心的坐标为(x_o、y_o)；

将记录点坐标转换至与基准点平台坐标系，计算两坐标系平移量Δx、Δy与旋转量β如下式；

S305、归算各点至平台基准点坐标系坐标，分别记为(x′₁、y′₁)、(x′₂、y′₂)、(x′₃、y′₃)、(x′₄、y′₄)；

S306、求取实测基准点各点坐标最大、最小值x_max、y_max、x_min、y_min；

S307、计算实测基准点平台矩形长L_长、宽L_宽

S308、由实测点拟合实测矩形，计算实测矩形中心点坐标(x_实测、y_实测)

S309、计算基准点中心与拟合矩形中心距离L_o实测；

S310、计算换能器安装垂直偏差角度大小α：

α＝arctan(L_o实测/E)

S311、计算垂直偏差角度方向

S312、则垂直偏差改正式为

S313、多次验证、调节换能器垂直安装偏差，直到安装偏角小于0.5°为止。

2.根据权利要求1所述的一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，其特征在于，测深数据延迟f_延迟(V,Δt)采用不同船速实测断面偏移法计算，具体为：

S401、低速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_低＝V_低×Δt，其中，ΔL_低为低速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_低为低速的速度值；Δt为测深系统延迟值；

S402、高速测量延迟引起的位置偏移计算式为ΔL_高＝V_高×Δt；其中，ΔL_高为高速测量延迟引起的基准面位置偏差；V_高为高速的速度值；

S403、排除垂直偏差引入误差，最终的延迟计算式为：

其中，(X，Y)为改正后坐标；(X′，Y′)为实测点坐标；V为测量船速；θ由前后两测点反算坐标方位角。

3.根据权利要求2所述的一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，其特征在于，波束角效应改正后水深计算式的具体步骤为：

S501、地形坡度通过地形线两测点坐标计算；设前后测点三维坐标为(X₁、Y₁、H₁)、(X₂、Y₂、H₂)，两地形点间高差ΔH_1、2＝H₂-H₁，两地形间间距为地形坡度计算式为φ＝arctan(Δd_1、2/ΔH_1、2)；

S502、当1/2波束角视为小角，当地形坡度大于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

边缘波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为式中，l₁为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₁＝tan(φ×π/180)×l₁，式中，ΔE₁实测水深与真实水深真值差值；

S503、当地形坡度小于1/2波束开角，波束角效应改正计算如下：

波束角偏离测深仪换能器正下方距离计算式为l₂＝sin(φ×π/180)×E，式中，l₂为偏离距离，E为水深值；

计算实测水深与真实水深真值差值，ΔE₂＝tan(φ×π/180)×l₂，式中，ΔE₂实测水深与真实水深真值差值；

S504、则改正后水深计算式为：

4.根据权利要求3所述的一种基于真环境基准场的测深误差改正方法，其特征在于，最终耦合改正计算为：