利用BP神经网络剔除多波束测深数据粗差

针对多波束单ping水深数据多呈现较为复杂的曲线形式的现象，提出了基于逆传播（back propagation，BP）神经网络的多波束测深数据粗差剔除方法，即依据BP神经网络具有从输入到输出的映射功能，构建适应多波束单ping水深数据复杂曲线的训练学习算法进行曲线拟合。考虑地形之间的延续性进行相邻ping水深数据间的相关性分析，纵向检查定位并剔除粗差。通过实测多波束测深数据验证该方法的有效性，并与不确定性与测深学联合估值滤波以及交互式滤波方法进行比对分析，结果表明该方法可以有效剔除多波束测深数据中的粗差。     

多波束测量误差分析

结合波束测量系统在海洋水深测量中的实际应用,系统分析多波束测深数据的误差来源与性质,对保证多波束测深系统必要的精度和数据质量有重要的实际意义。     

便携式多波束测深系统波束形成快速算法与试验数据处理

便携式多波束测深系统既要保证测深精度的基本要求,又要尽可能减小设备体积、降低造价。FFT波束形成技术作为一种有效提高波束数目的手段,能够在DSP上实现,并且有很高的计算效率,有效解决了这一问题。本文对FFT波束形成算法进行了仿真,通过处理湖试数据,验证该算法的有效性,为解决多波束测深系统的小型化问题提供了技术支撑。     

基于Ping的多波束测深精度评估方法研究

为了反映多波束测深成果质量,需要对测深数据进行精度评估。交叉检查是有效的多波束水深精度评估方法。在传统的基于面的交叉检查方法基础上,提出基于Ping(脉冲击发)的交叉检查方法,对多波束测深数据进行精度评估,并对精度超限的数据进行误差分析。通过实例分析表明,基于Ping的交叉检查方法较传统方法更为可靠,该方法还能够发现测深数据中残存的不同类型的系统误差。     

多波束数据质量等值线的水深不确定度表征法

采用不确定度理论进行评估是目前多波束测深数据质量的一个新的研究热点。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;提出了基于多波束测深数据水深不确定度的数据质量等值线表征法。通过采用实例进行分析与评定表明,该方法为准确直观地评估多波束测深数据质量提供了理论依据和参考。     

基于消声水池的多波束测深不确定度检测方法

目前国内多波束测深系统质量检验不够成熟,仪器质量和测量数据的可靠性和准确性都无法得到保证,为此,提出一种基于消声水池的多波束测深不确定度检测方法。通过建立基于消声水池的测深声呐检测硬件、软件平台,削弱了由于实验环境带来的各种误差及不确定度因素的影响,提高了检测的精度与可信度。对R2 Sonic2024型多波束测深仪进行几何指标检定实验和精度评定分析,精度较高的中央波束水深值总误差服从正态分布,计算其置信区间及落入置信区间的概率,剔除不符值,使其满足置信度为95%,并计算比对差均值。实验结果表明,该多波束测深不确定度检测方法切实可行,能比较客观地用于多波束测深不确定度检测。     

考虑自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法

针对传统趋势面滤波法在多波束测深数据粗差探测方面存在曲面拟合函数不确定、滤波不彻底以及部分水深点被不合理剔除的问题,通过引入散乱水深点局部最小范围——自然邻点影响域的概念,提出一种基于自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法。首先,通过对自然邻点影响域内的局部曲面进行分析,构造了影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数;然后,利用该统一曲面拟合函数按照所提传递式迭代趋势面滤波法进行顺次迭代,逐步滤除影响正常水深点判定的粗差数据;最后,根据突变地形边界点在其相邻邻域地形内连续性不一致的特性,建立了面向突变地形边界点的判断准则。试验结果表明：该改进算法可适应不同复杂程度的海底地形,有效剔除多波束水深数据中的粗差点,同时对实际海底地形中的正常水深点和各种特殊水深点进行保留,显著提高了海底地形表达的精度。     

基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术应用研究

多波束测深系统因为具有测量面积大、速度快、精度高、成图自动化等诸多优点,而得到广泛应用。但是传统多波束系统作业需要进行验潮,因而受客观条件以及人员配备等因素影响较大。笔者以自身参加的项目为例,对基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术作业方法、测量精度等进行了介绍,为该技术的推广应用得出了一些有益的结论。     

多波束与单波束测深数据的融合处理技术

本文在全面分析和总结多波束海洋测深主要误差源的基础上，提出通过相邻条带测深数据融合处理进行多波束测深系统偏差补偿方法；并提出以单波束测深数据作为控制，进一步提高多波束测深整体测量精度的数据处理方案；详细讨论了数据融合处理中的数值解算可行性和稳定性问题，相应提出了两步平差方法。本文最后使用我国自行研制的条带测深系统实测数据验证了上述方法的有效性和可靠性。     

四、P229 海洋测量学

CH20021361 多波束与单波束测深数据的融合处理技术/黄谟涛(天津海洋测绘研究所)…∥测绘学报.—2001,30(4).—299～303 分析和总结了多波束海洋测深主要误差源,提出了通过相邻条带测深数据融合处理进行多波束测深系统偏差补偿方法,并提出以单波束测深数据作为控制,进一步提高多波束测深整体测量精度的数据处理方案;讨论了数据融合处理中数值解算的可行性和稳定性问题,相应提出了两步平差方法。以我国自行研制的条带测深系统实测数据验证了上述方法的有效性和可靠性。     

多波束测深表层声速误差的动态影响及改正方法

表层声速不准确会对多波束测深波束的归位产生影响,对于平面换能器阵,使波束角产生偏差,从而影响波束最终位置,但Snell常数保持不变;对于曲面换能器阵,虽然波束未束控不产生波束角偏差,但Snell常数发生改变,会使波束在传播过程中出现折射误差,对深水环境测量不利。对于表层声速误差带来的水深误差,外部波束比内部波束受到的影响更严重。当表层声速无法实时准确获取时,根据内外部波束对水深的影响大小识别表层声速误差的存在,通过逐步调整表层声速值,计算波束指向角差值,再重新进行声线跟踪,计算改正后的波束位置,消除其带来的水深的影响,完成表层声速误差的改正。文中用实测数据进行了验证,对多波束测深数据质量的改善有一定的参考意义。     

深水多波束测深系统现状及展望

多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次能够给出几十个甚至上百个深度,获得一条一定宽度的全覆盖水深条带,大大提高了海底地形探测效率。本文首先介绍了多波束测深的基本原理和系统组成,然后系统介绍了L3 ELAC Nautik、Teledyne(原ATLAS)和Kongsberg等公司的深水多波束测深系统,并以中科院声学所深水多波束系统为例,分析了国内发展情况,最后展望了深水多波束测深系统的发展趋势是更高的测深分辨率、更高的测深精度、更大的覆盖范围、更强的水体探测和更便捷的探测成图。     

声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的应用

现如今单波束测深系统及多波束测深系统已经在长江河道水下地形测绘中广泛应用,人们对于内河航道水下地形数据的精度要求也越来越高,声惯一体单波束测深系统很好地解决了传统单波束测深精度不高及多波束测深系统安装操作复杂且对测量水域条件要求较高等问题。本文针对声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的实际应用情况,与传统单波束及多波束测量数据进行对比分析,结果表明声惯一体单波束测深系统能够很好地满足长江河道高精度测量的需求。     

基于RTK三维水深测量技术实现多波束测深系统动态潮位改正

现有多波束测深系统采用RTK三维水深测量时,一般都是使用HYPACK、PDS2000、EVA、QINSY等商业软件进行外业采集后,内业通过CARIS、HYPACK、QINSY等软件自动进行潮位改正。商业软件在RTKS三维水深测量时外业设置比较烦琐容易出现问题,不易在后处理进行纠错改正,同时内业RTK水位异常检查也不方便、直观。本文通过外业直接采集RTK的WGS-84三维坐标数据,内业以Visual C#为开发工具,实现自动生成水深基准转换方案、RTK水位编辑处理及自动转换生成动态潮位文件,使用此动态潮位文件按照单站改正方式对多波束水深进行潮位改正,从而便捷、准确地实现多波束测深系统的RTK水位改正。此技术成功用于连云港赣榆10万吨级航道检测测量,从而进一步验证了此技术的可靠性。     

多波束与RTK三维水深测量技术的联合应用

介绍多波束测深系统的构成、工作原理、作业方法,以及RTK三维水深测量技术的理论依据,通过在渤海湾航道水深测量的工作实践,证明使用多波束系统结合RTK三维水深测量技术联合作业,可以得到令人满意的测量精度。     

基于Skyline的水下多波束测深数据应用

探讨了多波束测深数据的获取方式及处理流程,通过程序开发将其转换为Skyline点云数据格式,采用二次开发的方式,完成了"水下点云数据管理应用系统",实现了水下多波束测深数据在Skyline大场景中的应用。     

一种基于LM算法的多波束横摇残差改正方法

针对多波束测深系统由于存在运动残差而产生横摇误差,从而导致数据条带边缘呈现“波浪”状周期性起伏的问题,提出了一种基于列文伯格-马夸尔特（Levenberg-Marquardt,LM）算法的多波束横摇残差改正方法。该方法首先建立水深与横摇残差之间的函数关系式,然后采用非线性最小二乘LM算法并结合剖面趋势线构建思想进行横摇残差提取,最终实现对海底地形的改正。实例计算结果表明,改正后地形过渡更加平滑,趋近真实海底;左、右舷剖面水深标准差降低约50%,而剖面水深均值则几乎不变;对两组横摇序列进行相似性计算,初步判断横摇残差包含延时与杆晃影响。所提方法能够较准确地提取系统横摇残差,改正后海底地形起伏相对标准差明显降低,有效地削弱了运动残差对多波束测深数据的影响。     

MF多源测深数据融合方法及大洋水深模型构建

针对全球深海测深数据来源复杂、精度差异大、难以融合构建高精度数字水深模型（digital bathymetric model，DBM）的问题，提出一种适用于深水区多源水深数据融合的MF法（merge-fusion），并将其应用到马里亚纳海沟"挑战者深渊"的DBM构建中。该方法通过"合并-融合"的技术路线，将多波束、单波束、电子海图数据与通用全球海洋地形数据（general bathymetric chart of the oceans，GEBCO）有机地融合在一起，在保留高分辨率地形细节特征的同时，合理填补了数据空白区。使用该方法构建"挑战者深渊"高精度DBM并与GEBCO数据进行对比，结果表明，该方法融合的DBM能更好地反映精细的地形特征信息，具有重要的实际应用价值。     

基于多波束测深数据的GRID_DDM构建方法评估及分析

系统分析了现有格网数字水深模型(GRID_DDM)插值数学模型的优劣,针对高精度、高密度多波束测深数据,采用不同的建模方法进行GRID_DDM构建,定量评估相关插值方法的精度与效率。实验表明,剖分插值和自然邻点插值方法构建的GRID_DDM精度较高,且效率可被接受,是多波束测深数据GRID_DDM构建的优选方法。     

声速剖面精简运算的改进D-P算法及其评估

声速剖面在多波束测深中不可或缺。为解决原始测量的声速剖面数据量大而影响工作效率问题,本文进行了声速剖面的精简与优化研究。提出一种适用声速剖面数据精简运算的改进D-P算法(MOV方法),并通过射线追踪法和误差百分比分析法评估精简前后的声速剖面对测深精度的影响,并利用实测声速剖面数据对该算法进行了验证。结果表明,通过优选算法阈值,声速剖面数据的简化率可达90%以上,可控制水深标准差百分比在0.1%以内,优化后的声速剖面可大幅提升多波束勘测与数据处理工作效率,具有重要的工程实际应用价值。