一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法

摘要

本发明公开了一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，包括以下步骤：S1、利用在复杂水域内观测的有代表性的分时段水位，并确定水位个数；S2、对水侧测点进行记录；S3、对每个测点记录采集数据时间点上各个水位站的水位进行计算；S4、对测点与水位站的距离进行计算；S5、对每个测点的水位进行计算；S6、对水下测点高程值进行计算，本发明涉及海洋测绘水深测量技术领域。该顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法通过该水域内水位分时序列和不同空间观测，通过水下测点的时间和空间，从而获得水位和水下测点“时间—空间”数学公式关系模型，实现对由瞬时的水深场、瞬时的水位场到稳定的深度场的精确计算。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋测绘水深测量技术领域，具体为一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法。

背景技术

水下地形测量多采用单波束测深系统测量，主要是GNSS定位、回声测深仪测量水深，由于使用需要，有时候需要将水下测点的测深值转换成具体要求的高程值(即水位改正)。

在现有技术中，目前都采用单一的“水位综合值”来改正，但推算具体测点的水位时，与水位相关的位置、时间等均是相关的，应根据测点的位置、时间、水位站的位置、水位值的时间对每个测点采用不同的水位值，相对于内河水域水位值的不确定性，业界目前普遍没有一个相对成熟固定的模型和公式，改正水位的方法各不相同，导致水位改正的值略有差异。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，解决了由于河水域水位值的不确定性，水位改正的值存在差异的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，包括以下步骤：

S1、利用在复杂水域内观测的有代表性的分时段水位，并确定水位个数；

S2、对水侧测点进行记录；

S3、对每个测点记录采集数据时间点上各个水位站的水位进行计算；

S4、对测点与水位站的距离进行计算；

S5、对每个测点的水位进行计算；

S6、对水下测点高程值进行计算。

进一步地，在所述步骤S1中，利用在复杂水域内观测的有代表性的分时段水位，其布设的水位个数视该水域流态情况而定,一般情况下≥3个,这些水位随着时间推移成非线性的变化。

进一步地，在所述步骤S2中，水位开始时间应在所有水下测点之前,水位的结束时间应在所有水下测点之后；每个水位应有时间序列观测值(含时间和水位值)和空间位置坐标；每个水下测点的记录内容包含瞬时坐标值、水深值、和时间值。

进一步地，在所述步骤S3中，按照公式

进一步地，在所述步骤S4中，按公式

进一步地，在所述步骤S5中，每个测点的水位计算式为

进一步地，在所述步骤S16中，水下测点的高程值计算式为Z

进一步地，还包括对水水位现场勘测数据采集用的记录装置包括记录组件，所述记录组件包括基板，所述基板的顶部设置有书页夹，所述基板的一侧开设有凹槽，所述凹槽的内部设置有纸张；防护组件，所述防护组件固定于所述基板上，所述防护组件包括第一魔术贴和第二魔术贴；卡紧组件，所述卡紧组件固定于所述基板的顶部，所述卡紧组件包括底座，所述底座的顶部开设有弧形槽，并且所述底座的顶部转动连接弧形卡板，所述弧形卡板的顶部固定连接有倾斜导向块，所述弧形槽内壁的底部固定连接有张力弹簧，所述张力弹簧的顶部固定连接有弧形杆；写字笔，所述写字笔设置于所述卡紧组件上。

进一步地，所述第一魔术贴固定于所述基板的顶部，所述第二魔术贴固定于所述基板的底部，所述第一魔术贴和所述第二魔术贴相适配。

进一步地，所述底座固定于所述基板的顶部，所述弧形杆的一端和所述弧形卡板固定连接，所述弧形卡板共设置有两个，两个所述弧形卡板分别设置于所述写字笔的两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、该顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，通过该水域内水位分时序列和不同空间观测，通过水下测点的时间和空间，从而获得水位和水下测点“时间—空间”数学公式关系模型，实现对由瞬时的水深场、瞬时的水位场到稳定的深度场的精确计算，从而获得精度较高的稳定的深度场。

(2)、该顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，通过顾及时间序列和空间结构的水下测点水位改正方法通过公式推导和数学关系有效的解决了复杂水域水位再现和推算问题，大大地提高了水下地形图的成图精度，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为顾及时间序列和空间结构的水下测点水位改正方法第一实施例的水位改正基本结构；

图2为本发明水位改正空间结构；

图3水位站布设及测点空间结构；

图4时间序列水位差值示意图；

图5为顾及时间序列和空间结构的水下测点水位改正方法第二实施例的结构示意图；

图6为图5所示基板侧视部分的结构示意图；

图7为图6所示A处的放大图。

图中：1-记录装置、11-基板、12-书页夹、13-凹槽、14-纸张、2-防护组件、21-第一防护组件、22-第二魔术贴、3-卡紧组件、31-底座、32-弧形槽、33-弧形卡板、34-倾斜导向块、35-张力弹簧、36-弧形杆、4-写字笔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，包括以下步骤：

S1、利用在复杂水域内观测的有代表性的分时段水位，并确定水位个数；

S2、对水侧测点进行记录；

S3、对每个测点记录采集数据时间点上各个水位站的水位进行计算；

S4、对测点与水位站的距离进行计算；

S5、对每个测点的水位进行计算；

S6、对水下测点高程值进行计算。

水下数据获取：对提前到现场进行实际勘测，根据勘测数据方便确定设备安装位置和安装数量，并进行记录，再安装测深仪，利用具有照准竖丝的全站仪、经纬仪、水准仪辅助安装，使得测深仪换能器在船舶静止状态下竖直，安装GNSS天线，利用具有照准竖丝的全站仪、经纬仪、水准仪或垂球辅助，实现GNSS天线相位中心与测深仪相位中心在竖直方向同位，量取换能器吃水深，测定水体声速，如水体有温度梯度，应测定声速剖面数据。

水位数据获取：可根据已有地形资料或者网上电子地图，在观测水域范围内预设水位站，选取的水位站点应能控制该水域的水位变化情况为宜，采用如下表的方式进行水位变化记录：

水位记录观测表

日期：2020.05.20 河段名称:河段1

水位记录观测表

日期：2020.05.20 河段名称:河段1

水位记录观测表

日期：2020.05.20 河段名称:河段1

水位记录观测表

日期：2020.05.20 河段名称:河段1

在所述步骤S1中，利用在复杂水域内观测的有代表性的分时段水位，其布设的水位个数视该水域流态情况而定,一般情况下≥3个,这些水位随着时间推移成非线性的变化。

通过该水域内水位分时序列和不同空间观测，通过水下测点的时间和空间，从而获得水位和水下测点“时间—空间”数学公式关系模型，实现对由瞬时的水深场、瞬时的水位场到稳定的深度场的精确计算，从而获得精度较高的稳定的深度场。

在所述步骤S2中，水位开始时间应在所有水下测点之前,水位的结束时间应在所有水下测点之后；每个水位应有时间序列观测值(含时间和水位值)和空间位置坐标；每个水下测点的记录内容包含瞬时坐标值、水深值、和时间值。

在所述步骤S3中，按照公式

在所述步骤S4中，按公式

在所述步骤S5中，每个测点的水位计算式为

在所述步骤S16中，水下测点的高程值计算式为Z

第二实施例

请结合参阅图5-7，基于本申请的第一实施例提供的一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法，本申请的第二实施例提出另一种顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法的不同之处在于，顾及时间序列和空间结构河道水位改正方法还包括对水水位现场勘测数据采集用的记录装置包括记录组件1，所述记录组件1包括基板11，所述基板11的顶部设置有书页夹12，所述基板11的一侧开设有凹槽13，所述凹槽13的内部设置有纸张14；防护组件2，所述防护组件2固定于所述基板11上，所述防护组件2包括第一魔术贴21和第二魔术贴22；卡紧组件3，所述卡紧组件3固定于所述基板11的顶部，所述卡紧组件3包括底座31，所述底座31的顶部开设有弧形槽32，并且所述底座31的顶部转动连接弧形卡板33，所述弧形卡板33的顶部固定连接有倾斜导向块34，所述弧形槽32内壁的底部固定连接有张力弹簧35，所述张力弹簧35的顶部固定连接有弧形杆36；写字笔4，所述写字笔4设置于所述卡紧组件3上。

基板11是有硬质塑料制成，方便进行书写记录，通过凹槽13即可以方便纸张14的存放，又可以将对基板11的质量，方便携带基板11，使用书页夹12可以将纸张14夹紧在基板11上，方便通过写字笔4进行现场勘测内部的记录，便于数据的采集和整理，无需连接网络，即使在一些较为偏僻网络较差的地区也可以进行很好的数据记录。

所述第一魔术贴21固定于所述基板11的顶部，所述第二魔术贴22固定于所述基板11的底部，所述第一魔术贴21和所述第二魔术贴22相适配。

通过将第一魔术贴21的一端粘合在第二魔术贴22上，可以对凹槽13进行遮挡，防止纸张14掉落，又可以快速分离第一魔术贴21和第二魔术贴22，方便纸张14的取出和存放。

所述底座31固定于所述基板11的顶部，所述弧形杆36的一端和所述弧形卡板33固定连接，所述弧形卡板33共设置有两个，两个所述弧形卡板33分别设置于所述写字笔4的两侧。

张力弹簧35为压缩状态，张力弹簧35通过弧形杆36向上推动弧形卡板33通过弧形卡板33对写字笔4进行卡紧，由于弧形卡板33的底部为弧面，使得用力向上拉动写字笔4时可以使得两个弧形卡板33向相互远离的方向移动，方便取出写字笔4，当需要将写字笔卡入两个弧形卡板33之间，向下按压写字笔4，写字笔4会挤压两个倾斜导向块34的斜面，使得两个弧形卡板33相互远离，操作简单，方便将写字笔4快速卡入两个弧形卡板33之间。

工作原理：

在河道水位变化复杂水域，水域内水位存在上下游落差和左右岸横比降，且随着时间推移成非线性的变化，因不同时间和不同的空间，不可能对每一个测点进行实时的水位观测，为了获得稳定的深度场，需要对瞬时水深场进行水位改正，即在每一个测点观测的瞬时，对该瞬时的水位场进行再现。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。