海道测量多波束声速改正精确模型研究

在严格推导常梯度声线跟踪法的基础上,提出了基于常梯度声线跟踪法的多波束声速改正精确模型,并初步推证了CARIS软件的声速改正方法。计算结果表明,精确模型计算结果与CARIS 6.1计算结果一致,并通过声线姿态改正算法比较,给出了声线姿态补偿法和直接法的适用角度范围。     

多波束数据处理软件的应用与启示

介绍了目前国内多波束系统后处理软件的使用现状，阐述了CARIS HIPS软件的工作环境和特点，详细介绍了CARIS HIPS软件工作流程，最后简述了应用该软件得到的几点启示，在软件设计方面为我国自行研制开发多波束系统后处理软件提出了有益的建议。     

一种Kongsberg EM多波束后向散射强度波束指向性残余改正方法

Kongsberg EM多波束声呐的波束指向性与出厂标定存在偏差,导致后向散射强度呈现与扇区耦合的辐射畸变,针对这个问题提出了一种基于波束指向性模型的多扇区指向性残余改正方法。该方法首先在分析波束收发过程的基础上,构建EM声呐多扇区指向性辐射模型;然后选取特定测线,采用经验性声学模型估计后向散射强度-角度曲线,分离各扇区指向性残余信号;最后对回波强度进行指向性残余改正,得到与采集扇区无关的后向散射强度。实例计算结果表明：该方法能有效降低多扇区指向性残余对后向散射强度测量的干扰,提高EM系列多波束声呐在海底底质分析中的使用价值。     

声速剖面EOF表示对多波束水深数据的影响研究

基于实测数据,将测区内声速剖面进行EOF表示,进而采用常梯度分层声线跟踪法对EOF表示的声速剖面和实测声速剖面进行比对,统计有效波束比。比对结果表明:采用EOF表示的声速剖面进行的水深数据改正能够满足多波束水深测量的精度指标要求,论证了采用EOF方法表示多波束勘测水深声速剖面场的有效性。     

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。     

内波对多波束测深影响仿真研究

为了研究内波对多波束测深的影响,通过对内波建模,分别对四个区间的声线跟踪情况进行了研究分析。在此基础上,推导了针对曲线型梯度结构的声线跟踪模型,并根据该模型进行了仿真分析。仿真简单模拟了采用常梯度声线跟踪模型对曲线型梯度结构声速剖面进行声速改正的声线跟踪过程。采用仿真数据绘制了声线跟踪前后的声线示意图,并对归算前后的波束脚印位置进行了比较分析。仿真结果说明内波会给多波束的边缘波束带来大量尖峰状的浅点,而这些浅点难以用传统的声速改正模型消除。推导的针对曲线型梯度结构的声线跟踪模型可为内波的进一步研究提供理论依据,最后对未来的研究进行了展望。     

一体化姿态传感器支持下多波束测深系统偏差处理

根据一体化姿态传感器的特点和多波束水深点计算的实际需要,重点讨论了多波束探头安装偏差的处理,提出了把综合偏差输入姿态传感器,利用其偏差校准处理功能,实现多波束探头坐标系的横摇、纵摇和航向的直接输出,简化数据处理提高作业效率的设想;给出了姿态传感器安装偏差与多波束探头安装偏差进行合并获得综合偏差的方法。     

平面拟合法校正多波束换能器横向安装偏差

针对多波束测深系统换能器横向安装偏差校正不完善的问题,提出了一种以近似平面估算换能器横向安装偏差的方法。分析了横向安装偏差对海底地形测量的影响,采用选权迭代的方式对子区平坦海底进行平面拟合,以平面拟合系数求解模型作为计算平面方程的推值模型,利用两近似平面夹角确定换能器横向安装偏差,将计算结果带入CARIS软件船配置文件中,完成对换能器横向安装偏差的二次校正。实验结果表明,该法能有效探测换能器横向安装偏差,且经二次校正后的主检测线交叉区域水深值具有较好一致性,满足海道测量规范要求。     

多波束测量边缘波束测深精度分析与评估

根据多波束测深系统边缘波束采集的异常数据云图,判别分析多波束测深系统的各误差源对边缘波束测深的影响,从理论上探讨声线折射所引起的测深误差与边缘波束角之间的关系,通过多波束测深工程实例的精度验证,结果表明:换能器安装的牢固程度和校准精度、测船定位和姿态改正与测深的时间同步性,对边缘波束的测深精度影响较大;声线剖面误差使得中央波束和边缘波束的测深偏浅或偏深,各波束的测深误差曲线呈现"哭脸"状或"笑脸"状,但对于各波束测深的综合精度,中央波束精度相对较高,两侧边缘波束精度相对较低。     

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。     

CARIS汉字问题解决方法探讨

详细介绍了CAR IS系统中汉字的显示、处理机制,解决了变形汉字的处理难点及输出至印刷出版文件的问题。     

MAPGIS点文件数据自动导入CARIS的研究

详细介绍了MAPGIS点文件数据与CARIS系统注记数据的属性以及数据之间的对应关系,通过程序读取MAPGIS中点文件数据,并写入CARIS批处理文件,最后导入CARIS系统,实现了MAPGIS点文件数据在CARIS系统中的自动导入。     

在CARIS HIPS中实现多潮位站水位改正

多波束测深系统以其高精度、宽覆盖的作业特点在海道测量中得到了广泛的应用,但多年来,多验潮站的潮位改正问题成为制约其在大区域应用的瓶颈。主要阐述了在最为常用的多波束数据后处理软件CARIS HIPS中如何实现多验潮站潮位改正,并以条带测量区域为例验证了其精度。     

ADCP测量数据深度值的正确解析

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流和测深的基本原理,着重论述了汇整ADCP测量的层深、水深数据的误差来源、判读和校正方法,并给出了实用的计算公式。本文研究的方法对于船载、向下观测的走航、定点ADCP测量深度数据的处理,精确定位海流测量结果、保证海流测量结果反映真实海洋环境状况,具有实际的应用价值,同时能够为锚系ADCP测量层深与水深数据的处理提供可参考的技术依据。     

海洋短排列多道反射地震数据观测系统重定义与沉放深度校正

短排列多道反射地震接收缆较短，无水鸟、磁罗经、尾标等定位定深设备，给常规数据处理带来诸如观测系统定义等棘手问题；另外，无定深设备会造成接收缆不同接收段的沉放深度不同，破坏反射数据理论双曲线时距曲线关系。针对短排列多道反射地震数据，本文充分利用现场导航数据，计算实际激发点轨迹，再通过反距离比线性插值算法计算检波点的轨迹坐标，获得整个排列的实际观测系统参数。对因沉放深度不一致造成的扭曲时距曲线反射波，文中利用理论双曲线先计算共中心点道集的理论反射波位置，再推算排列中各接收道不同沉放深度处的静校正量，通过静校正拟合运算，消除接收排列非一致深度引起的反射波同相轴扭曲现象。将上述处理方法应用于南极海域短排列多道反射地震数据，最终获得了高分辨率叠加剖面，为后续地质解释提供了保障。     

我国海区SeaWiFS资料大气校正

利用光谱辐射传输理论，结合海上同步实测资料，开发出我国海区SeaWiFS资料大气校正模型。经卫星资料处理结果比对，本模型在一类水体，基本消除了412nm和443nm波段离水辐射率小于0的现象；在二类水体，利用临近一类水体的大气条件进行了有效的大气校正；同时建立了670nm,765nm,865nm波段的大气校正模型，这三个面适用于高浓度悬浮泥沙的信息提取。本模型用于处理我国海区的SeaWiFS资料比美国NASA模型更适合我国海区特定的大气和海洋环境，为SeaWiFS资料海洋水色信息提取和我国海洋一号（HY－1）及风云一号（FY－1C）卫星资料的大气校正研究提供了技术基础。     

山东邻海长周期分潮对深度基准面的影响分析

利用潮汐模型NAO.99Jb和FES2014确定了山东邻海的深度基准面模型并对其精度进行了评估,结果表明,NAO.99Jb模型确定的深度基准值L10的中误差为23.28 cm,FES2014模型确定的深度基准值L13的中误差为34.37 cm,长周期分潮的相对误差过大导致加入长周期分潮改正项后深度基准值中误差分别增大了11.04 cm和12.38 cm,较其他分潮对深度基准值精度的影响更明显,所以基于潮汐模型构建深度基准面模型时,长周期分潮部分必须加入实测数据改正。进一步采用山东邻海13个长期验潮站实测数据,定量地分析了长周期分潮对深度基准面确定的影响,结果表明,长周期分潮改正项的量值介于13.89~22.39 cm,平均改正值为18.03 cm,在深度基准值中占比达到15.15%。因此,长周期分潮改正对深度基准面的精确确定研究贡献较大,准确的长周期分潮模型是构建高精度深度基准面模型的基础。