基于Surfer的芦潮港水闸附近河床变形分析

河床地形观测是水闸变形监测的重要内容,其对水闸的安全运行评估具有至关重要的作用,常规的河床变形分析,以水深测量的数据为基础,通过南方cass等软件,绘制水下地形图及断面图作为最终成果,无法做到直观、准确、全面地了解河床变化。以芦潮港水闸附近河床变形观测为例,基于Surfer软件,以等值线渲染图、典型剖面图、冲淤分析图3种分析手段相结合,详细分析了该水闸两期的河床变形情况,并对不同分析手段进行了优劣性总结,对类似的水下地形监测具有很好的借鉴意义。     

利用无人船测量系统检测钱塘江护岸工程水下块石

水下块石检测与识别作为钱塘江海塘护岸工程的关键环节,对保障板桩施工工效至关重要。本文首先在研究无人船测量系统岸基通信、数据采集核心技术基础上,推导了NORBIT多波束声呐分辨率估计模型及附加块石粒径约束条件的最大波束开角、最小数据更新率、最大航速间的关系式和推荐值;然后结合钱塘江水下多波束扫测点云数据三维特性,对区域生长算法进行改进,以实现块石点云识别和提取。工程实践结果表明,优化的无人船测量系统多波束声呐参数可实现水下细小块石精准检测,能如实反映水下块石及周边微地形地貌真实情况,改进的区域生长算法能从众多河床点云数据中高效提取水下块石点云,为板桩施工提供准确的块石分布情况,具有很好的工程应用意义。     

海洋测量技术在输水隧洞进水口检测中的应用

本文以某输水隧洞进水口岩塞爆破后水下检测为例,综合利用多波束声呐、水下机器人、彩色图像声呐等声学和光学相结合的海洋测量技术,获得高精度、全覆盖、高时效性的输水隧洞进水口测量数据。检测结果显示：多波束声呐水下地形测量地形分辨率达1.25 cm,实现输水隧洞进水口岩塞爆破后的形状、尺寸、平面位置、高程及洞口周围边坡高精度检测;水下机器人深入隐蔽复杂的隧洞水底环境,搭载的彩色图像声呐剖面扇扫可拟合隧洞进水口岩塞段、锁口段和集渣坑断面,高清水下摄像呈现了爆破后洞身衬砌质量和集渣坑内块石堆积状况。本文综合利用海洋测量技术,实现了复杂环境水下隧洞的安全、高效、全覆盖检测,其技术手段可为相关水下工程测量提供借鉴。     

声呐检测系统在排水管道淤积调查中的应用

城市排水管道担负着城市排涝除渍、治污环保的职能,排水管道淤积极易导致严重内涝。声呐探测系统通过声呐探头发射声波和接收反射回波判断管道断面的管径、沉积物形状和变形范围,适用于充满度高的污水管道。通过采用声呐检测系统调查污水管道冒溢原因,管道淤积检测结果与人工量测埋深结果一致,并利用管道沉积状况纵断面图估算管道淤积量。由于其具有检测简单、成本低、效果好等优点,可有效指导和评估日常管道疏捞养护工作。     

侧扫声呐系统和网络RTK技术在人工鱼礁探测中的应用

侧扫声呐系统因可连续、全覆盖地获取海底地形和水下目标的声学图谱影像,在海洋测量、海洋工程勘探和水下考古等领域得以广泛应用。本文以大连西沙坨子周边海域的人工鱼礁投礁区为实例,在网络RTK技术的支持下,详细介绍了侧扫声呐系统探测人工鱼礁的方法和过程,并将侧扫测量结果与投礁区投礁前的海底地形侧扫数据进行了对比,同时,与投礁后潜水员下潜投礁区拍摄的影像资料进行了印证。结果表明,该方法获取的侧扫声呐声学图像不仅能直观、形象、准确地对人工鱼礁进行判读和提取,还能确定人工鱼礁的空间位置和掌握人工鱼礁在海底的空间布局,是一种行之有效的人工鱼礁探测方法。     

侧扫声呐图像精处理及目标识别方法研究

侧扫声呐(side scan sonar ,SSS)系统,作为水下地貌图像的获取设备,因价格低廉、分辨率高等优点在海洋工程、水下目标探测和识别等领域得到了广泛的应用.而目前SSS水下目标探测和识别均依靠人工判读,效率低下且精度难以保证.据此,论文开展了侧扫声呐数据精处理及目标识别方法研究.     

定点扫描声呐在海底管道维护治理工程工效评价中的应用

主要介绍了定点扫描声呐系统(MS1000)的扫测原理,以及在海底管道维护治理工程工效评价中的应用。为了解决海底管道隐患治理工程工效检查、评价技术手段不足等问题,提出使用定点扫描声呐技术来提高功效评价客观性和准确性的方法。通过侧扫声呐系统、多波束系统、扫描声呐系统分别对同一区域进行地貌调查,对其扫测图像以及10个特征点的绝对坐标进行对比分析,得出扫描声呐效果最佳的结论。此外,通过对两个工程应用实例的分析,发现定点扫描声呐在海底管道维护治理工程功效评价应用中优势明显,在浑浊水域依然具有高分辨率,尤其适用于渤海胜利油田水域。     

侧扫声呐数据采集与地貌图像构建

针对水下航行器基于地形匹配实现自主导航时需要在线提取环境地形特征的需求,本文重点研究侧扫声呐实时数据采集与地貌图像构建方法。根据侧扫声呐的工作原理及其JSF文件格式,提取侧扫声呐扫描波束所对应的80数据帧,并完成数据解析;建立声呐扫描声强与灰度级转化模型,并构建环境地貌声学图像;通过海试试验结果与侧扫声呐专用软件所生成的地貌图像对比,验证本文方法的有效性和可行性。     

侧扫声呐识别沉船影像的迁移学习卷积神经网络法

侧扫声呐海底沉船图像识别是水下障碍物核查和失事船只搜救中的一项重要工作.针对传统侧扫声呐图像人工判读存在效率低、耗时长、资源消耗大及主观不确定性强和过分依赖经验等问题,本文尝试引入卷积神经网络的方法,同时考虑到侧扫声呐沉船图像属于小样本数据集,提出一种基于迁移学习的卷积神经网络侧扫声呐沉船图像自动识别方法.通过归一化处理、图像增强等方式扩充样本数据,并以4:1的比例划分训练集和测试集,同时参照经典VGG-16模型,根据侧扫声呐沉船数据集特点设计了改进的模型,然后将在Ima geNet图像数据集上训练好的改进模型在小样本侧扫声呐沉船数据集上采用冻结和训练、微调两种迁移学习方式进行学习和试验,并与全新学习进行比较分析,结果表明,3种方法对侧扫声呐沉船图像识别的准确率分别为93.71％、84.49％ 和90.58％,其中第1种迁移学习方法准确率最高,模型收敛速度最快,且AP值最高为92.45％,分别比第2种迁移学习方法和全新学习高了8.06％ 和3.06％,在提高模型的识别能力和训练效率方面效果更佳,验证了该方法的有效性与可行性,具有一定实际指导意义.     

光声结合对水下环境的测量研究

正通过在无人机下方安装"光声机载声呐系统",可以进行空中水下测量和深海的高分辨率地图的绘制。斯坦福大学的工程师已经开发出一种航空成像方法,通过将光和声音结合,突破空气-水交界处看似无法逾越的障碍物,来对水下物体成像。这是一种用于水下遥感和成像的机载声呐系统。研究人员设想,他们的混合光声系统有一天能被用于在空中进行的基于无人机的生物海洋测绘,对沉没的船只和遇难飞机进行大规模空中搜索,并以在地球表面测绘的速度和细节水平来绘制海洋深度地图。他们的"光声机载声呐系统"在IEEE Access杂志上发表的最新研究中有详细介绍。     

基于多波束声纳数据与反射模型的水下地形重建

利用多波束声纳数据重建水下地形,构建高空间分辨率的数字高程模型(DEM)对于在复杂水下区域的物质勘探、目标检测等方面有重要实用意义.然而,多波束声纳系统直接获得的测深数据空间分辨率有限本文基于多波束声纳系统采集的稀疏测深数据(空间位置)和密集回波强度数据(图像性质)来构建水下复杂地形高空间分辨率数字高程模型.利用采集的...     

GPS无验潮多波束水下地形测量技术的分析与应用

介绍了GPS无验潮多波束水下地形测量的基本原理及方法要点。以琼州海峡跨海通道工程水下地形测量为例,对GPS潮位修正及多波束水深测量结果进行了分析。结果表明,综合运用GPS RTK和多波束测深技术进行宽水域水下地形测绘,可有效提高测量精度和工作效率。     

TLS在复杂钢结构特征获取中的应用

随着建筑行业的飞速发展，全国各地新建了大批复杂钢结构，其结构复杂，建筑体量巨大，在钢结构建筑施工的过程中，为了进行精确的钢结构拼接和方便其他部件的安装，需要获取钢结构部件上的特征信息。传统钢结构建筑物的安装与检测获取特征信息困难，延误施工工期。三维激光扫描可以通过大范围密集扫描快速获取钢结构的点云数据，经过处理可以获取钢结构的特征信息。本文以周口店北京人遗址大型钢结构圆盘构件节点坐标获取为例，介绍了钢结构点云数据的获取和数据处理流程，提出了基于几何位置关系的构件节点坐标提取方法。结果表明，采用三维激光扫描技术可以快速准确地获取工程坐标系下的钢结构构件特征，从而满足工程精度的要求。     

水下声图像多分辨率融合研究

针对水下特殊环境的声图像特点,提出了一种基于梯度金字塔的图像融合算法。首先,对已经配准的源图像进行梯度金字塔分解;然后,在多分辨率下对两幅图像构建基于局部邻域的显著性量测和匹配性量测。在构建显著性量测中,针对高分辨率层采用局部梯度,低分辨率层采用局部方差;在构建匹配性量测中,针对高分辨率层利用局部相关性,低分辨率层利用局部方差比,并且利用图像的局部特征指导融合策略。最后,经过合成模块和多分辨率逆变换得到融合图像。声纳图像融合实验结果证明了所提方法的有效性.     

多波束合成孔径声呐技术研究进展

随着近年人们对海洋科学研究的迫切需要,水下目标精细探测与成像声呐技术逐步成为国内外研究的热点。本文重点分析了国内外主流多波束测深声呐技术与合成孔径技术的发展现状和趋势,并结合二者技术优势提出了一种多波束合成孔径声呐探测机理。研究讨论了多波束合成孔径声呐关键技术的研究进展,通过试验,初步验证了其探测机理的有效性和提升水下目标分辨能力的潜力。     

基于移动三维激光扫描的地铁盾构环片提取与分析

随着我国轨道交通的不断发展，城市轨道交通已成为公共交通的重要组成部分。目前我国轨道交通安全主要采用全站仪和站式扫描仪等设备进行监测，具有监测效率低、监测点布设困难、对管片衬砌有损伤等缺点。移动三维激光扫描是一种新型轨道交通结构安全检测技术。本文采用移动三维激光扫描技术获取隧道内部完整结构点云数据，对移动三维激光点云进行环片提取分析，对获取的断面点云进行处理分析，得到环片变形情况。试验结果表明，该方法不仅能够获取准确的环片变形结果，而且实现了逐环提取分析，大大提高了环片监测的效率。     

新型移动三维激光扫描技术在盾构管片椭圆度检测中的应用

铁运营阶段对隧道结构的变形监测保证了地铁运行的安全，而椭圆度检测是地铁隧道结构检测的重要工作。本文简单介绍了传统椭圆度检测的基本方法，分析了新型移动三维激光扫描检测系统基本原理及隧道椭圆度检测的方法和处理流程。通过工程案例实际应用以及对检测结果的综合分析，证明了移动三维激光扫描技术在盾构管片椭圆度检测中的优势。     

依托航空模拟平台的激光雷达技术课程实践教学装备

为了能更好地理解激光雷达技术工作原理与三维信息采集全过程,规避现有激光雷达技术,尤其是机载激光雷达,在实践教学中受场地限制的不利条件,本文依托于中国矿业大学(北京)沙河校区的航空模拟平台,自主研发了一套基于单线激光雷达与行程测距仪集成的三维激光扫描装备,阐述了该装备集成的数学原理,设计了三维数据采集实践教学方法,并进行了三维数据采集的实践体验与数据质量评价。结果表明,该装备采集三维点云的精度优于99%,可为激光雷达技术的实践教学、创新训练及本科毕业设计等环节提供有效的硬件支撑,并可在仓储方量核算等工程应用方面进行推广。