基于GIS的多波束和浅地层剖面数据集成技术研究

依据同一测区地球物理资料的空间地理坐标参照关系,利用 ArcView 对栅格、矢量等多种空间数据格式的支持及内置语言Avenue 强大的二次开发功能,实现了多波束和浅地层剖面数据的集成.主要流程包括多波束测深数据的预处理和浅地层剖面的生成、元数据的获取;ArcView GIS 中编程实现浅地层剖面测线的分段矢量化;运用两个 Avenue 程序实现多波束和浅地层剖面的关联展示等.在此基础上,对多源地球物理数据的集成前景作了进一步的展望.     

用于海底目标识别与底质分类的多波束水体波形预处理

多波束水体数据是多波束系统获取的最原始数据,记录了波束从发射到接收整个过程全部的反向散射强度信息,可以为目标识别、水下栖息环境探测等提供重要的数据支撑。目前,针对多波束水体强度时间序列所表现的波形信息的处理及研究仍处于起步阶段,另外水体波形数据易受噪声影响,且存在明显的入射角效应问题,对此,本文提出了一种基于分区异构的多波束水体波形拟合算法。首先,根据不同波束入射角范围的水体波形特性,将水体数据划分为3个区域;然后利用不同函数(中央波束区域—双指数函数、漫反射区域—广义高斯与线性函数叠加、边缘波束区域—高斯与多项式叠加)分别对不同分区的反向散射强度波形进行拟合。采用台湾海峡的多波束水体数据进行验证,结果表明:不同分区拟合相关系数及拟合优度均达到0.95以上,相比简单函数拟合,均方根误差由3.39 dB降到1.5 dB以下,达到了较好的拟合效果,可为多波束水体目标识别和海底分类提供参考。     

多波束数据融合方法研究

针对大型多波束地形调查中存在的多波束测量重叠区和接边区水深的不一致,研究了多波束测量重叠区和接边区的多波束数据的融合方法,分别采用反距离加权法、移动平均法和最小曲率法进行数据融合,比较3种方法的融合精度,认为最小曲率法是这3种方法中最适合用来进行重叠区多波束数据融合的方法.     

基于二维经验模态多波束测深插值算法比较

针对多波束水深数据非线性、非平稳性的特点,尝试将二维经验模态分解方法(BEMD)引入到多波束水深数据处理中,考虑不同包络面插值方法对二维经验模态分解结果的影响,比较了几种不同插值方法对于包络面插值精度以及筛分的标准偏差结果影响,并经过实测多波束水深数据的实验验证与分析,总结出适合应用于多波束水深数据二维经验模态分解方法的包络面插值方法。     

GeoSwath相干多波束系统原始数据的解析

通过分析GeoAcoustics公司的GeoSwath相干多波束系统的二进制原始文件结构,使用VC 6.0设计出各传感器字段的数据结构,并编程实现相干多波束数据的提取和图形可视化。该技术方法对于GeoSwath系统多波束数据的提取和分析处理有参考意义。     

Hdrosweep DS多波束数据的精细后处理

我们开发了一套名为“MB－SEystem”的新软件包，用来处理和显示由R／V Mau-rice Ewing船采集的Hdrosweep DS多波束数据，这套新软件所包含的工具有：模式化声速剖面；根据声速剖面，利用射线追踪，由声波传播时间计算多波束测深值；对多波速测深值的人工交互和自动编辑；以及运算和显示多波速数据的其它各种工龄，一个模块化的输入／输出库允许MB－system程序存取和运算数据，这些数据可以是任何一种刈幅成图声纳数据格式所支持的数据，它可以收以下设备采集；Hdrosweep DS、“古典式”SeaBeam、SeaBeam2000、SeaBesm2100、H-MR1、Simrad EMl2及其它声纳设备。本文提供了一个利用该软件对最近由R/V Maurice Ewing船采集的Hydrosweep数据进行处理的应用实例。     

多波束测深数据出现失真的因果分析

分析了多波束测深系统在外业数据采集和内业数据后处理过程中出现失真的多种因素，列举了几种多波束测量数据失真的图例，并提出避免多波束测量出现失真的建议。     

多波束UNB数据文件格式的解析及应用

对多波束UNB数据文件格式进行了解析,阐述了UNB文件格式的内部记录结构,即系统参数记录、声速剖面记录、导航记录和测深记录等。设计了能读取UNB文件所包含的船参数、声速剖面、导航信息和多波束各波束信息的原始多波束数据格式读取模,经与CTD实测声速剖面得到的数据进行对比可知,读取的结果准确、可靠。     

多波束数据处理系统技术研究

针对当前多波束测深数据成果现状,探讨以Oracle 9i数据库为基础,搭建ArcGIS 8.3的SDE为空间数据引擎的多波束水深空间数据库,结合ComGIS技术开发多波束数据处理系统。系统功能包括测深数据的输入、管理、分析、显示、制图和绘图输出,改变了一般基于文件方式的多波束水深数据处理方式,成功的将空间数据库技术融入系统中,并有效运用了ComGIS开发系统前端平台,丰富了系统功能,具有一定的参考价值。     

多波束反向散射强度数据处理研究

在探讨多波束测深系统反向散射强度与海底底质类型的关系基础上,研究影响反向散射强度的各种因素,主要分析了海底地形起伏、中央波束区反射信号对反向散射强度的影响,并给出了消除这些影响的方法;将处理后的“纯”反向散射强度数据镶嵌生成海底声像图,为海底底质类型划分以及地貌解译提供了基础数据和辅助判读依据.     

多波束水深测量规范框架研究

根据海洋测量需求和国外测深规范与数据格式标准发展状况，研究了多波束测深规范与数据格式标准内容框架，对宽幅测量的要求、误差改正和数据处理等技术要点进行了分析。     

多波束测深数据确定声速剖面方法研究

分析了声速剖面测量方法及其误差对多波束测深数据精度的影响.根据多波束测深仪45°倾角渡束测深数据对声速剖面误差不敏感的现象,提出了利用多波束测深仪45°倾角波束测深数据确定声速剖面的A-法并结合检查线计算测线交叉区特征点声速剖面误差,为测区声速剖面的外推提供控制,从而减小声速剖面测量误差对多波束测深的影响提高测深数据精度.     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

一种改进的基于TIN的多波束测深数据抽稀算法

多波束测深数据具有海量性与冗余性特征,海量的多波束数据不利于海底DEM构建与海图生产。因此,对于离散的多波束测深数据,行之有效的抽稀算法在多波束测深数据处理与应用中尤为重要。文中分析了常用的数据抽稀算法在数据处理速度以及特征地形保留方面的缺陷,提出一种通过改进基于TIN的数据处理流程的抽稀算法,并对比分析了抽稀前后海底地形特征。实验结果表明,改进的抽稀算法在数据量增大时依然可以保持较高的抽稀速度,能有效地提高数据抽稀的效率,准确保留海底地形特征。     

在疏浚工程检测中的多波束数据后处理方法研究

在对多波束测深系统实际测量数据进行数据后处理时,由于采用不同的网格化处理方法,可能会使测量结果产生较大差异。通过对不同的网格化处理方法测量结果的影响分析,介绍了一种全新的网格化处理思路,在疏浚工程检测中,面对大量、密集的多波束测深数据,能更好地满足检测目的,使其能有效的指导疏浚工程施工或为工程竣工验收提供有力依据。     

多波束勘测的数据编辑方法

仪器自噪声、海况因素或多波束声纳参数设置不合理等因素导致多波束勘测中不可避免地存在噪音,而剔除假信息,恢复、保留起初信息,是后处理精确成图的必要前提。作者根据使用不同多波束系统的经验,并结合７６３计划海洋领域多波呸后处理软件研制的最新成果,提出用趋势面拟合法和投影法对海量多波束勘测数据进行编辑,在投影法的基础上,进上步提出用“水深分层法”、“相邻波束及相邻测线对比编辑”和“参考地形变化趋势编辑”等     

基于回波时间的多波束测深与声纳数据匹配方法

以多波束精确的水深数据为参照源,采用原始回波时间对多波束测深数据与其同源声纳数据进行匹配,从而获得高精度和高分辨率的海底影像数据,并避免了传统声纳图像处理过程中斜距改正所带来的几何形变。匹配结果采用光照图输出,并与三维水深图、原始声纳图像和CARIS处理后的声纳图像进行比较分析。该方法有效地提高了多波束数据的利用率,增强了对海底地形的探测分辨率。     

顾及地形变化的多测线粗差剔除方法在一体化水深测量中的应用

单波束测深仪是现代海洋和内河水下地形测量中使用最为频繁的测量仪器。硬件设备固有特性和水下复杂的特殊环境,易导致单波束测深仪在实际使用中产生各类型的粗差。单波束采集时按照每条测线进行处理,在数据处理上往往存在不同船只、不同测线难以一体化处理的问题。文中针对水深值粗差的特点,设计了单波束数据采集和处理一体化方法,在区域处理单波束数据的基础上,提出一种顾及地形的单波束水深测量数据多测线粗差检测方法,并针对上海周边实测区域对单波束测深数据采集和处理进行全方位的验证,结果表明应用本方法不但提升了数据精度和数据处理可靠性,而且大幅提高了作业效率。     

基于多波束数据的海底地形建模技术

比较了基于多波束数据的几种建模技术，针对多波束数据量大的特点，提出了通过建立空间索引数据块并结合MQS插值方式来构建海底DEM模型。实验结果表明，该技术可实现多波束数据海底地形的建模与实时渲染。     

多波束与侧扫声纳海底目标探测的比较分析

侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。对多波束和侧扫声纳进行了比较分析,并着重探讨了影响多波束分辨率的各种因素。结果表明:多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。