CN104457901B

CN104457901B - 一种确定水深的方法及***

Info

Publication number: CN104457901B
Application number: CN201410713468.5A
Authority: CN
Inventors: 董昌明; 李俊德; 丁涛; 梁楚进
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology; Second Institute of Oceanography SOA
Current assignee: Second Institute of Oceanography SOA
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN104457901A

Abstract

本发明提供了一种确定水深的方法及***，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。

Description

一种确定水深的方法及***

技术领域

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***。

背景技术

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。

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。

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

有鉴于此，本发明的目的是提供一种确定水深的方法及***用以获得精确的测量仪器相对于平均海表面的深度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种确定水深的方法，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压力的第一压力之和、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压力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。

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：

其中，-D(t)为水深，ρ(t,z)为海水密度，_g(z)为重力加速度。

优选的，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，Δg(z)为水深的函数，Δρ(t,z)为海水温度、盐度和密度的函数。

优选的，根据所述垂直位移Δh(t)范围与所述Δg(z)和Δρ(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：

优选的，根据所述第二预估值及下述公式获取所述垂直位移：

优选的，所述方法还包括：

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。

优选的，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：

一种确定水深的***，所述***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压力的第一压力之和、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压力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。

优选的，所述***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，Δg(z)为水深的函数，Δρ(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Δh(t)范围与所述Δg(z)和Δρ(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。

优选的，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：

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的确定水深的方法简单而且容易实现，通过初始水深与初始时间与终止时间内垂直位移相减，消除在确定水深过程中由于波浪、潮汐和海流等环境因素引起的误差，直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。由于本发明提供的确定水深方法中的误差是不随着时间的变化而变化的，因此该误差是可预见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种确定水深的方法的一种流程图；

图2为本发明实施例提供的一种确定水深的方法的另一种流程图；

图3为本发明实施例提供的一种确定水深的***的一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种确定水深的***的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种确定水深的***的一种子结构示意图。

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。

请参考图1，本发明实施例提供了一种确定水深的方法的一种流程图，可以包括以下步骤：

步骤100：获取初始水深。

步骤101：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压力的第一压力之和、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压力的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。

步骤102：分别确定第一压力之和与初始压力的差值，获取第一数值，确定第二压力之和与终止压力的差值，获取第二数值。

步骤103：确定第二数值与第一数值的差值，获取第三数值。

步骤104：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。

步骤105：确定初始水深与垂直位移的差值，获取终止水深处的水深。

本发明提供的确定水深的方法，通过初始水深与初始时间与终止时间内垂直位移相减的方法，消除在确定水深过程中的误差，直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。由于本发明提供的确定水深方法中的误差是不随着时间的变化而变化的，因此该误差是可预见的。

请参考图2，其示出了本发明实施例提供的一种确定水深的方法的另一种流程图，可以包括以下步骤：

步骤200：获取初始水深。

设定初始水深为h(t₀)，其中初始水深h(t₀)可以通过LP方法或者根据测量仪器在初始时刻布放的在锚系上的位置来确定。

需要说明的是，LP方法是通过加入一个订正项来实现的。

步骤201：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压力的第一压力之和、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压力的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。

其中，第一压力之和是通过坐底压力传感器测量的，具体地是将压力传感器置于海底或者接近海底的调查装备上，由于海洋底部受环境因素的影响较小，坐底压力传感器中的坐底压力计可以精确测量监测点的水位变化，故坐底压力传感器可以测量精确的终止水深。需要说明的是，第二压力之和的获取方法与第一压力之和的获取方法相同。

将时刻t₀设为初始时刻，其中在初始时刻，坐底压力传感器所测得的压力为海表大气压P_a与海底以上单位面积海水引起的压力之和P_b(t₀)。由于P_-h(t)表示水深为-h(t)处利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP.Acoustic Doppler Current Profiler)、温盐深仪(Conductivity Temperature and Pressure)或者其他测量仪器所得到的压力。即在初始水深-h(t₀)处，由测量仪器在初始水深处获取的初始压力为P_-h(t₀)。

步骤202：分别确定第一压力之和与初始压力的差值，获取第一数值，确定第二压力之和与终止压力的差值，获取第二数值。

步骤203：确定第二数值与第一数值的差值，获取第三数值。

步骤204：获取第三数值的第一预估值。

步骤205：获取第二预估值。

步骤206：根据第二预估值获取垂直位移。

步骤207：获取第三预估值，第三预估值用于确定垂直位移的预估值。

需要说明的是，第三预估值的获取可以通过如下方式实现：

一是确定海水密度与重力加速度的表达式相乘结果的倒数。

二是将倒数值进行一阶泰勒展开，并对进行泰勒展开的公式作一阶近似，便可获得预估的第三预估值。

步骤208：确定初始水深与垂直位移的差值，获取终止水深处的水深。

其中，本发明得到的是测量仪器相对于平均海表面的深度，相对于现有技术中获取到的自由海表面的深度，本发明获取到的终止水深处的水深值更精确。

需要说明的是，在不考虑压力传感器精度的情况下，坐底压力传感器所测的压力P_b为海表大气压P_a与海底以上单位面积海水引起的压力之和，其表达式为：

其中，η(t)表示海表高度起伏，ρ(t,z)表示海水密度，g(z)表示重力加速度。

在水深为-h(t)时，利用测量仪器测得的压力P_-h(t)的表达式为：

其中，h(t)为测量仪器相对于平均海平面的水深。

其中，上述的测量仪器可以采用ADCP或者CTD，同时也可以采用其他测量仪器进行压力测量。

利用式(1)减去式(2)，得到公式：

其中，水深h(t)的表达式为：

h(t)＝h(t₀)-Δh(t) (4)

其中，h(t₀)为t＝t₀时刻测量仪器所在的水深，Δh(t)为测量仪器相对于t＝t₀时刻的垂直位移。

当测量仪器固定在海洋锚系上时，由于受到水平海流的影响，测量仪器将在水平方向产生运动。又由于锚系锚定在海底，故测量仪器在水平方向产生运动的同时又将产生垂直方向的位移，即垂直位移。

将式(4)代入式(3)，得到：

将t＝t₀，代入式(5)，得到：

利用式(5)减去式(6)，得到：

由于海洋底部海流较弱，海水流动非常缓慢，故可以认为坐底压力计保持在一个固定的水深(通常只有几米的变化)，即D(t)为常数。

假设t-t₀＜＜T，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，故式(7)中右边的第一项可以忽略，即可获得第一预估值。

由于海水的密度ρ(t,z)和重力加速的g(z)的表达式可以分别写为：

ρ(t,z)＝ρ(t₀,h(t₀))+Δρ(t,z) (8)

g(z)＝g(h(t₀))+Δg(z) (9)

其中，ρ(t₀,h(t₀))表示初始时刻水深h(t₀)处的海水密度；g(h(t₀))表示初始时刻水深h(t₀)处的重力加速度。

将式(8)和式(9)代入式(7)，得到式(7)中第二项的表达式为：

其中，在一个固定的位置，Δg(z)仅仅是水深的函数，每米的变化约为1.092*10^- ⁶m*s^-2。根据海水状态方程，Δρ(t,z)为海水温度、盐度和密度的函数。当测量仪器的垂直位移变化小于10米量级时，Δρ(t,z)和Δg(z)的变化范围分别为：10kg*m^-3和10^-4m*s^-2。

与式(10)中第一项相比，其最后三项可以估计为：

由于最后三项所引起的误差最大为1％，忽略误差项，即可得到第二预估值，如下式所示：

将式(14)代入式(7)可以得到：

因此，

在式(16)中，ρ(t₀,h(t₀))和g(h(t₀))可以分别写为：

ρ(t₀,h(t₀))＝ρ₀+Δρ(t₀,h(t₀)) (17)

g(h(t₀))＝g₀+Δg(h(t₀)) (18)

其中ρ₀＝1020kg*m^-3和g₀＝9.8m*s^-2分别为参考海水密度和重力加速度。

将式(17)和式(18)代入式(16)中右边的第二项，同时利用一阶泰勒公式展开可以得到：

在海洋中，ρ(t₀,h(t₀))和g(h(t₀))的变化范围分别为20kg*m^-3和0.1m*s^-2。在式(19)中，一阶项的估计表达式分别为：

其中，式(20)、(21)、(22)中一阶项的最大误差为3％，忽略海水密度和重力加速度所引起的误差，得到第三预估值，如下式所示：

综合式(15)及式(23)即获得了垂直位移的预估值，如下式所示：

综上得到终止水深处的水深的表达式为：

其中，初始水深h(t₀)可以由LP方法或者根据测量仪器在初始时刻布放在锚系上的位置来确定。

因此，根据式(25)，如果给定t时刻坐底压力传感器和测量仪器的压力，便可以得到测量仪器所在水深h(t)。

本发明实施例提供的确定水深的方法，在利用该方法进行海洋底部压力换算海洋水深的过程中，利用小扰动法进行理论推导，预估误差，直接得到相对于平均海平面的水深，降低环境因素对计算的影响。其中初始水深引起的误差为一次偏移误差，不会在计算过程中随着时间的变化而变化。当初始水深给定时，以上方法的误差主要来源于测量仪器在垂直方向的位移而引起的海水密度和重力加速的变化，根据上述的理论分析可知垂直位移引起的相对误差不会超过4％，且该误差不随时间的变化而变化。

与上述方法实施例相对应，本发明实施例还提供了一种确定水深的***，应用于海洋调查中，确定水深的***的结构示意图请参考图3所示，包括：第一获取单元11、第二获取单元12、第一确定单元13、第二确定单元14、第三获取单元15和第三确定单元16。其中：

第一获取单元11，用于获取初始水深。

设定初始水深为h(t₀)，其中初始水深h(t₀)可以通过LP方法或者根据测量仪器在初始时刻布放在锚系上的位置来确定。

需要说明的是，LP方法是通过加入一个订正项来实现的。

第二获取单元12，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压力的第一压力之和、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压力的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。

其中，第一压力之和是通过坐底压力传感器测量的，具体地是将压力传感器置于海底或者接近海底的调查装备上，由于海洋底部受环境因素的影响较小，坐底压力传感器中的坐底压力计可以精确测量监测点的水位变化，故坐底压力传感器可以测量精确的终止水深。同理，第二压力之和的获取方式与第一压力之和的获取方式相同。

第一确定单元13，用于分别确定第一压力之和与初始压力的差值，获取第一数值，确定第二压力之和与终止压力的差值，获取第二数值。

第二确定单元14，用于确定第二数值与第一数值的差值，获取第三数值。

第三获取单元15，用于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。

第三确定单元16，用于确定初始水深与垂直位移的差值，获取终止水深处的水深。

请参考图4，其示出了本发明实施例提供的一种确定水深的***的另一种结构示意图，在图3的基础上，还可以包括：第一预估单元17、第二预估单元18和第三预估单元19。其中：

第一预估单元17，用于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：

由于海洋底部海流较弱，海水流动的非常缓慢，故可以认为坐底压力传感器保持在一个固定的水深。当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时，可以在第一预估单元内对第三数值进行预估，以获得第三数值的第一预估值。

第二预估单元18，用于根据所述垂直位移Δh(t)范围与所述Δg(z)和Δρ(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19，用于确定所述垂直位移的预估值。

此外第三预估单元还可以采用如图5所示的结构示意图，可以包括：第五计算单元231、第六计算单元232和第四确定单元233。其中：

第一计算单元231，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232，用于将倒数数值进行一阶泰勒展开。

将在第一计算单元231中计算得到的公式利用泰勒展开公式进行展开，并对其进行一阶近似，根据一阶近似获取第三预估值。

第四确定单元233，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：

本发明实施例提供的确定水深的***，利用小扰动法进行理论推导，预估误差，直接得到相对于平均海平面的水深，降低环境因素对计算的影响。其中初始水深引起的误差为一次偏移误差，不会在计算过程中随着时间的变化而变化。当初始水深给定时，以上方法的误差主要来源于测量仪器在垂直方向的位移而引起的海水密度和重力加速的变化，根据上述的理论分析可知垂直位移的误差不会超过4％，且该误差不随时间的变化而变化。

最后，还需要说明的是，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

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；

确定所述第二数值与所述第一数值的差值，获取第三数值；

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：

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其中，-D(t)为水深，ρ(t,z)为海水密度，g(z)为重力加速度，D(t₀)为初始时刻水深，h(t₀)为初始时刻测量仪器所在水深。

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：

<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&ap;</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>z</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&ap;</mo> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>z</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> <mo>+</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&Delta;</mi> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>z</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

其中，Δg(z)为水深的函数，Δρ(t,z)为海水温度、盐度和密度的函数，Δh(t)为t时刻测量仪器相对于初始时刻的垂直位移。

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Δh(t)范围与所述Δg(z)和Δρ(t,z)的变化关系，及所述第三数值的第一预估值，按照下述公式获取第二预估值：

<mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&ap;</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>z</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> <mo>&ap;</mo> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>

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：

<mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&ap;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow>

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：

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：

确定所述海水密度与所述重力加速度的表达式相乘结果的倒数；

将所述倒数进行一阶泰勒展开，按照下述公式获取所述倒数的第三预估值：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&ap;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>O</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <mi>&Delta;&rho;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>O</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <mi>&Delta;g</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&ap;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <msup> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msup> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <msup> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <mi>O</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <mi>&Delta;&rho;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <msup> <mi>&Delta;g</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&ap;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>0</mn> </msub> <msub> <mi>g</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>.</mo> </mrow>

8.一种确定水深的***，其特征在于，所述***包括：

第一获取单元，用于获取初始水深；

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括：

<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&ap;</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msubsup> <mi>&rho;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>t</mi> <mo>,</mo> <mi>z</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>z</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>z</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&ap;</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mo>-</mo> <mi>h</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> 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其中，Δg(z)为水深的函数，Δρ(t,z)位海水温度、盐度和密度的函数，h(t₀)为初始时刻测量仪器所在水深，Δh(t)为t时刻测量仪器相对于初始时刻的垂直位移；

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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***，其特征在于，所述第三预估单元包括：

第二计算单元，用于将所述倒数进行一阶泰勒展开，按照下述公式获取所述倒数的第三预估值：

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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为：