一种确定水深的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种确定水深的方法及系统，所述方法包括：获取初始水深；分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压力之和、测量仪器在初始水深处的初始压力、终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力；分别确定第一压力之和与初始压力的差值，获取第一数值，第二压力之和与终止压力的差值，获取第二数值；确定第二数值与第一数值的差值，获取第三数值；确定第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值，获取垂直位移；确定初始水深与垂直位移的差值，获取终止水深处的水深；该方法消除了在确定水深时的误差，直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。
【专利说明】一种确定水深的方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海洋动力学【技术领域】，更具体地说，涉及一种确定水深的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 海洋调查是用各自测量仪器直接或间接对海洋的物理学、化学、生物学、地质学、 地貌学、气象学即其他海洋状况进行调查研究的手段。在海洋调查中，测量仪器在海洋中的 精确水深位置是研究人员开展研究工作，获得高质量观测数据的前提。
[0003] 在海洋界，一般通过将海洋中测量仪器测量的压力换算成水深来计算测量仪器在 海洋中的精确位置。传统的海洋底部压力换算水深的方法是基于流体静态学方程和海水状 态方程推导的经验公式的。利用推导的经验公式，最终将获取的压力转换为所得水深，即测 量仪器到自由海表面的深度。
[0004] 但是现有方法在推导过程中需要考虑到重力加速度随着水深和纬度的变化及海 水温度、盐度对海水密度的影响。由于纬度不随时间变化，纬度对重力加速度的影响也就不 随时间变化，但是海水的温度和盐度随时间的变化较大，海水密度也将随时间发生变化，即 现有的压力转换水深的方法在每个时刻均会存在误差，且这个误差是随时间的变化而变化 的。在实际测量过程中，波浪、潮汐和海流等海洋环境因素对海水压力的测量均会产生影 响，而现有的方法中压力转换所得的水深为测量仪器到自由海表面的深度，因此这些因素 所引起的误差将直接影响最后的转换结果。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种确定水深的方法及系统用以获得精确的测量 仪器相对于平均海表面的深度。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] -种确定水深的方法，所述方法包括：
[0008] 获取初始水深；
[0009] 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压力之和、测 量仪器在所述初始水深处的初始压力、终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起 的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力；
[0010] 分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值，获取第一数值，所述第二压 力之和与所述终止压力的差值，获取第二数值；
[0011] 确定所述第二数值与所述第一数值的差值，获取第三数值；
[0012] 确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值，获 取垂直位移；
[0013] 确定所述初始水深与所述垂直位移的差值，获取所述终止水深处的水深。
[0014] 优选的，确定所述第二数值与所述第一数值的差值，按照下述公式获取所述第三 数值：
【权利要求】
1. 一种确定水深的方法，其特征在于，所述方法包括： 获取初始水深； 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压力之和、测量仪 器在所述初始水深处的初始压力、终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第 二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力； 分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值，获取第一数值，所述第二压力之 和与所述终止压力的差值，获取第二数值； 确定所述第二数值与所述第一数值的差值，获取第三数值； 确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值，获取垂 直位移； 确定所述初始水深与所述垂直位移的差值，获取所述终止水深处的水深。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述第二数值与所述第一数值的差 值，按照下述公式获取所述第三数值：
其中，-D(t)为水深，P(t，z)为海水密度，g(z)为重力加速度。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据测量仪器测量的时间长度远远小于 层海水密度变化的时间尺度关系，按照下述公式获得所述第三数值的第一预估值：
其中，Ag(z)为水深的函数，ΛP(t，z)为海水温度、盐度和密度的函数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述垂直位移Λh(t)范围与所述 Ag(Z)和ΛP(t，z)的变化关系，及所述第三数值的第一预估值，按照下述公式获取所述 第二预估值：
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第二预估值及下述公式获取所 述垂直位移：
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取所述垂直位移后包括： 获取第三预估值，所述第三预估值用于确定所述垂直位移的预估值。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述第三预估值包括： 确定一与所述海水密度与所述重力加速度的表达式相乘结果的比值； 将所述倒数值进行一阶泰勒展开，按照下述公式获取所述倒数的第三预估值：
8. -种确定水深的系统，其特征在于，所述系统包括： 第一获取单元，用于获取初始水深； 第二获取单元，用于分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第 一压力之和、测量仪器在所述初始水深处的初始压力、终止时刻海表大气压与海底以上单 位面积海水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力； 第一确定单元，用于分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值，获取第一数 值，确定所述第二压力之和与所述终止压力的差值，获取第二数值； 第二确定单元，用于确定所述第二数值与所述第一数值的差值，获取第三数值； 第四获取单元，用于确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘 结果的比值，获取垂直位移； 第三确定单元，用于确定所述初始水深与所述垂直位移的差值，获取所述终止水深处 的水深。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括： 第一预估单元，根据测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时间尺度关 系，按照下述公式获取所述第三数值的第一预估值：
其中，Λg(z)为水深的函数，ΛP(t,z)位海水温度、盐度和密度的函数； 第二预估单元，用于根据所述垂直位移Λh(t)范围与所述Ag(Z)和ΛP(t，z)的变 化关系，及所述第三数值的第一预估值，按照下述公式获取所述第二预估值：
第三预估单元，用于确定所述垂直位移的预估值。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第三预估单元包括： 第一计算单元，用于确定海水密度与重力加速度的表达式相乘结果的倒数； 第二计算单元，用于将所述倒数值进行一阶泰勒展开，按照下述公式获取所述倒数的 第三预估值：
第四确定单元，根据所述第三预估值及下述公式确定所述垂直位移的预估值：
【文档编号】G01F23/14GK104457901SQ201410713468
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】董昌明, 李俊德, 丁涛, 梁楚进 申请人:南京信息工程大学