海洋测深网质量的检核与评估模型

基于实测数据,构建了海洋测深网检核指标的计算模型,结合海道测量规范要求,对测深网某些定性指标实现了定量计算,构建了海洋测深网数据质量评估指标.实际算例表明,检核指标的计算模型能够有效地反映数据的质量,有助于实现数据评估的标准化与规范化.     

奇偶交叉样本检核在测深数据模型构建中的应用

利用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法构造稳健的海底趋势面需要对多波束测深数据进行筛选,得到反映测深数据整体变化趋势的训练样本。根据多波束测深数据采集的特点提出单个扇区测深数据奇偶交叉样本检核的方法,并利用选取的训练样本对测深数据模型进行构建,通过测试样本的交叉检核及调整核参数得到精确的模型。为了检验奇偶交叉样本检核法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明奇偶交叉样本检核法可以合理的选取测深训练样本,构建的测深数据模型更为有效。     

基于严密波束归位模型的多波束测深点不确定度改进方法

利用不确定度可有效对多波束测深成果质量进行评估,针对现有不确定度计算模型因近似或简化导致一定误差的问题,本文提出一种基于严密波束归位模型的多波束测深点不确定度改进方法。首先分析了多波束测深过程中的各项误差源,基于误差传播定律与严密波束归位模型,详细推导了各误差源在波束归位各阶段的误差传播情况,最终得出了多波束测深成果不确定度的计算模型。文中利用实测数据计算了每个测深点的不确定度,绘制了单Ping扇面及条带的不确定度分布图,有利于直观、全面地了解所有测深点的误差变化趋势;计算结果与常用HGM不确定度模型进行了对比,表明本文方法更具合理性,对多波束测深成果的质量评估具有一定的参考价值。     

机载激光测深精度外部检核方法

给出了单波束测深的原理,分析了单波束观测数据预处理模型,提出了采用单波束测深成果检核机载激光数据质量的技术方法,并以我国自行研制的机载激光测深系统为例,给出了该系统在某海区试验数据的外部检核结果.针对两种测深手段之间明显存在系统性偏差的问题,提出了以单波束测深成果为控制,对机载激光测深数据系统偏差进行校正和补偿的处理方...     

测深误差度量模型和精度指标对比分析与评价

为确保海洋测深成果质量,实现不同涉海部门海洋测深数据成果的共享和融合,系统分析了不同规范测深误差的度量模型与方法,探讨了测深数据的精度评估模型和流程,定量比对了不同规范的精度评定指标。在测深实践中,明晰所采用的误差度量模型与方法,可避免概念混淆引起的成果失真;实例表明在测深数据后处理中,应同样重视先验式精度评估可减少引入系统误差。该研究有助于为国内各标准规范更新提供理论依据,有助于数据的统一利用和综合评估,加强不同行业部门数据的共享兼容性。     

利用相邻测线重叠区域进行多波束测深横摇运动残差改正

针对多波束测深条带边缘波束易受到姿态和声速等多种误差影响、相对中央波束数据质量较低的问题,本文提出一种利用相邻测线重叠区域对多波束测深数据边缘波束进行横摇运动残差改正的模型,提高边缘波束测深数据的质量。使用沿航向的测深点匹配插值模型,完成中央波束测深点与边缘波束测深点的匹配,得到边缘波束测深误差值;使用横摇运动残差改正模型,实现顾及姿态角的条件下补偿波束入射角。计算实例表明：本文模型能够较为准确地提取边缘波束测深误差值,改正后的海底地形削弱了误差导致的上下起伏,有效地减少了影响边缘波束的多种误差,具有实际的工程应用价值。     

基于不确定度的多波束测深数据质量评估方法

目前采用不确定度理论对多波束测深数据质量进行评估已成为一个新热点。基于国际海道测量标准（S-44）,分析了适用于海道测量数据处理的不确定度评估方法,研究了多波束测深数据不确定度的计算模型,并进行了分析与评定,为准确评估多波束测深数据质量提供了理论依据和参考。     

水声环境资料质量检核评估标准规范研究

为规范水声环境资料质量检核评估工作,开展了水声环境资料质量检核评估标准规范研究,参照水声环境数据后期处理一般程序,梳理分析了原始数据、处理算法、模型运用及处理流程等数据质量误差来源;结合标准化水声环境资料处理程序及成果形式,研究了数据及数据处理全流程检核评估方法,给出数据文件、处理代码及配套文档资料应包含的内容及检查方法;研判了数据质量检核评估要求,给出三级验收制度、检核评估形式及提交的资料清单要求,对开展水声环境资料验收汇交规程及相关标准规范的制定、修订工作,具有较强的参考价值。     

稀疏LS-SVM算法在海底趋势面模型构建中的应用

利用最小二乘向量机(LS-SVM)算法构造海底趋势面的过程中,由于算法解缺乏稀疏性,使得异常测深训练样本对最终构造的函数模型也产生影响。为了解决该问题,在对留一样本交叉检核法研究的基础上提出了LS-SVM稀疏算法,由于留一样本交叉检核法求解的残差序列可以有效地表示函数预测值偏离实际水深的程度,因此利用该原则重新修剪后的样本数据不仅使算法具有稀疏特性,而且构造的函数模型更合理。为了检验算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明留一样本交叉检核法能够合理地筛选出对函数模型构造贡献程度大的测深训练样本,使得构造的函数模型更合理。     

条带拼接网平差参数的快速解算方法

由于多波束测深的海量数据,在基于ping的条带拼接网平差过程中,法方程的系数矩阵将会相当巨大,因此大型法方程的解算是实现条带拼接网平差的关键。结合条带拼接网中ping的分布特点,推导了按ping分段的序贯平差公式,并对此算法进行了优化。实际算例表明,此分解算法可以实现条带拼接网平差参数的快速有效解算。     

不确定度在多波束测深数据质量评估中的应用

在海道测量中,由于无法对测量数据进行多余和重复观测,因而不能精确测定各种误差,同时也几乎没有测量成果质量的控制指标,这正是多波束测深数据质量评估所面临的现实且急需解决的难题。基于国际海道测量规范S-44(5th)的要求,研究了不确定度在多波束数测深数据质量评估中的应用。通过实例分析可知,测量结果的可用性在很大程度上取决于其不确定度的大小,不确定度越小,说明测量结果质量越高,越具有可靠性。因此,将不确定度充分合理地应用于多波束测深数据处理和评估是一种最为理想的途径。     

风浪对众包测深数据的精度影响分析

针对当前众包测深数据精度难以掌控导致其难以应用的现状,通过构建船舶横摇姿态计算模型,分析了风浪这一重要海洋环境因素对众包测深数据精度的影响程度,得出了众包测深数据的推荐风浪条件和最低要求风浪条件。实验结果表明:①风浪等级增大,各测深点水深测量偏差随之加大,符合《海道测量规范》测深限差要求的测深点数量也随之减少,且在海底倾斜越严重的海域,表现更加明显;②3级风2级浪条件下的众包测深数据可满足限差要求;4级风3级浪时众包测深数据在不同海底倾斜程度下,满足限差要求的数据量不一样;5级以上风4级以上浪在海底倾斜程度超过7.5°时多数测深点不能满足限差要求。     

多波束测深边缘波束误差的综合校正

边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.     

多波束水深测量误差源分析与成果质量评定

结合多波束测深系统在海洋水深测量实际生产中的应用,分析了受复杂海洋动态环境以及仪器自身原因等内外部因素影响易产生的各种粗差和系统性偏差,探讨了适用于多波束测深系统获取的水深测量成果的质量控制和检验指标,制定了涵盖多波束测深数据采集、处理、成果制作、验收等全过程的质量检验方案。     

基于多波束数据的港珠澳大桥隧道基础检测分析

介绍了港珠澳大桥沉管隧道碎石基础结构测量控制内容,针对沉管隧道水下标高测量精度高的特点,通过对多波束测深数据的对比分析,验证了测深数据的精度及可靠性。并基于多波束数据量大、相对精度高的优点,提出特制单波束数据与多波束数据相结合的水下标高点面控制法和深水深槽结构物尺寸图上测量法,实现了沉管隧道碎石基础质量全面控制,并为管节安装快速决策提供依据。     

Reson8101增强型多波束的几项影响因素测试及分析

随着测量技术的不断进步,多波束测深系统以其高效率、全覆盖的特点,得到广泛认可并应用于海道测量工作中,然而不同型号的多波束测深系统,其信号质量在不同使用方法下有着显著的差异[1].针对影响Reson 8101增强型多波束数据质量的几项因素进行测试并分析,从而找出有效提高数据质量的方法.     

Combining historical and new hydrographic data

The NOAA National Ocean Service hydrographic surveys run between 1930 and 1965 have been digitized from the paper smooth sheets. The surveys since 1965 have been collected, processed, and stored in digital form. The new multibeam systems have been used since 1984 to cover over 100,000 square nautical miles of the Exclusive Economic Zone with overlapping swaths of digital soundings. Each of these multibeam surveys may contain millions of soundings. None of the above data has been assigned quality control tags by NOS, but they are stored by survey number, with indexes showing what younger data are available to supersede older data in any area.

Large digital databases, such as the Master Seaftoor Digital Database, are planned in connection with the Defense Hydrographic Initiative. It will be necessary to assign quality control ratings to the soundings in the databases. The detailed survey data may be indexed in the master database but maintained in distributed databases. The databases could supply historical sounding data in digital form for the planning, collection, processing, and evaluation of new survey data.

During the compilation of some bathymetric maps and nautical charts, it is necessary to junction and combine the newer multibeam surveys having total bottom coverage, with the more widely spaced historical data. Precedence is given to the newer hydrographic data, with some older data being removed as needed in order to provide a smooth transition between data sets. In applying multibeam data to nautical charts, it is necessary that actual soundings be positioned properly with respect to bottom contours, which may have been drawn using gridded values. The junctioning of historical and newer data sets is expected to be aided by the use of interactive cartographic workstations.