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。     

声速剖面对多波束测深影响的新认识

介绍了声速剖面对多波束测深的影响，并得出了当声速剖面的某一节点偏大时，对边缘多波束的影响使水深偏浅，而对中央部分的波束使水深偏深；当声速剖面的某一节点偏小时，结果反之。该结果对野外资料采集及声速剖面编辑具有特别实际的指导意义。最后指出：当声速剖面出现误差时，中央波束的测深精度并不一定比其他波束的测深精度高。     

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。     

深水多波束测深系统测深性能综合评估

多波束测深系统越来越被广泛应用于深海调查,并逐渐成为远海综合调查船的标配仪器。利用其开展水深测量作业前对其测深性能进行有效而全面地评估是极为关键的一步。利用2套SeaBeam3012深水多波束测深系统、1套HY1690深水单波束测深系统,在不同条件海域开展一系列系统性试验,并对测深数据分别开展"线与线"、"线与面"及"面与面"的内符合及外符合对比,通过误差统计分析,对待评估多波束测深系统相对精度、绝对精度、波束质量等测深性能展开综合评估,形成一套评估方法。结果证明,上述评估方法是现行技术条件下深水多波束测深系统测深性能综合评估的有效方法。     

基于等效声速剖面法的多波束测深系统声线折射改正技术

多波束测深技术是近几年比较流行的海洋勘测手段之一,其具有全覆盖、无遗漏、高精度和高效率等特点。多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点的最终位置的归算带来较大的误差。针对多波束数据后处理方法,介绍了利用等效声速剖面法对多波束测深系统的声线折射进行改正的一种新方法,并通过试验对比,证明了该方法可以提高多波束测深系统的整体测量精度。     

多波束测深系统声线跟踪方法对比分析

多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点位置的计算带来较大误差。针对多波束数据后处理常用的几种声线跟踪方法,通过模型分析,仿真实验,对比分析得出了各个方法的优缺点,估计了各种跟踪方法的模型精度,证明等效声速法与常梯度法应用价值较高。     

多波束测深系统的精度评估方法研究

在分析了多波束测深系统测量误差来源的基础上，讨论了多波柬测深系统静态精度、相对精度和绝对精度的系统精度评估方法。采用的静态精度评估方法就是在多波柬测深系统静止的条件下考核其对同一位置测量深度的误差；相对精度评估方法就是布设多条交叉重叠的测线，考核交叉重叠点的测深误差；绝对精度评估方法是在多波束测深的同时利用高精度的测深仪测量同一区域，用此参考地理模型来检验多波束测深的精度。根据误差理论，三种精度评估的方法分别从系统稳定性、自符合性和系统误差方面确定各误差源的综合误差，它们是检验多波束测深系统精度是否符合海道测量标准的有效方法。文中给出了系统试验数据的重要结果及设备验收的方法。     

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。     

多波束安装校准中各参数关联性分析

多波束测深系统安装校准是多波束测量的关键环节,其安装和校准的好坏直接影响测量精度。在校准和测量过程中,各种误差参数是同时存在且相互影响的。正确分析其相互关联性,采取合适的校准方法,可以削弱其误差的影响,提高校准精度。论述了多波束安装参数校准的作业方法和误差分析,并对各校准参数的关联性进行了详细的论证和量化分析,提出了削弱各参数关联性的方法。     

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.     

HY1621多波束测深仪的性能分析

基于HY1621多波束测深仪的多次研制试验,利用不同水域的测试数据,重点分析了HY1621多波束测深仪的测深稳定性、边缘波束稳定性以及测量精度。通过对比分析HY1621和T50-P多波束对新安江水库区域的水下地形扫测成果,以及对HY1621多波束在长江三峡库区的水下地形扫测成果所做的分析,验证了HY1621是一款达到预期性能设计指标的多波束测深仪。     

多波束测深技术在海底管道检测中的应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用多波束测深技术。介绍了多波束的系统组成、调查方法和数据处理等内容。重点对数据处理进行了论述,提出了确定海底管道位置和掩埋状态的分析方法,并对影响多波束检测效果的频率、波束角和水深等因素进行了探讨。通过分析认为,与单波束相比,多波束在海底管道检测中具有直观、高效和高分辨率的特点,具有较好的工程应用前景。     

顾及水深的单波束测深系统误差改正方法

为解决单波束测深系统利用单一延迟值改正往返断面位移精度低的问题,在分析单波束测深系统误差产生原理基础上,得出往返断面位移是由系统延迟引起的固定差和换能器偏角引起的与深度相关比例误差共同作用的结果,通过建立水深与往返断面位移之间的数学模型,证实水深与断面位移具有极高相关性。利用求取单波束系统延迟及换能器偏角参数,对同一测深系统各断面形态断面进行位移改正,断面往返测数据具有良好的吻合性。证实顾及水深的单波束系统往返断面位移改正方法具有良好的系统适用性,能提高测深精度。     

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。     

浅水多波束系统及其最新技术发展

针对目前国际上8家公司生产的16种新型浅水多波束系统的技术指标,对它们的技术性能,包括采用的波束形成方法、频率范围、测深量程、深度分辨率、最大测幅、单位时间（s）内的采样次数、波束宽度、侧扫功能、测深精度、测量航速、声线弯曲改正、姿态传感器及设备寿命等给予了评价,并展望了浅水多波束技术的发展前景.     

应用交叉检查数字地形模型评估多波束测深精度

为有效评估多波束测深数据精度,结合Sea Bat 7150深水多波束测量系统在海洋调查工作中的应用实例,参考传统的基于面的交叉检查方法,引入了基于DTM的交叉检查精度评估方法。应用检测线测量数据与主测线DTM进行交叉点计算,对误差进行统计分析,评估多波束测深精度。实践证明,该评估方法快速有效,可操作性强,可在外业调查现场对深水多波束测量数据快速进行精度评估。     

顾及横向分辨率的目标探测极限深度计算

横向分辨率是多波束系统探测分辨率的主要决定因素,当进行水下目标探测时,其直接影响着探测极限深度的选择。探讨了顾及横向分辨率的水下目标探测极限深度的计算,并以SeaBeam3030型多波束系统为例,给出了等角和等距两种模式的极限深度计算方法,通过仿真计算与分析,验证了计算方法的有效性。结论表明:无论是等角还是等距模式,横向分辨率由中央向外分辨率逐渐增大,并且在等距模式下,探测目标在横向上边缘失真明显,数据不能用于成图。给出的顾及横向分辨率的极限深度计算方法,可为不同类型的多波束测深系统进行水下目标探测提供依据参考。     

温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律分析

在多波束测深中,温盐深剖面数据的准确性对测量精度起到非常重要的作用,而在实际测量中,温盐深误差又不可避免地存在。为了分析温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律并将其影响值量化,本文在声速剖面间接测量数据的基础上,选择精度较高、适应性较强的声速经验公式推导其误差公式,计算温盐深变化所引起的声速误差值,并且在常梯度声线跟踪模型的基础上推导出声波旅行轨迹的水平位移和垂直位移误差公式,然后结合声速剖面计算出声速误差对波束脚印坐标的影响程度。实验结果表明,温度变化对声速的影响最大,盐度和深度依序次之;温度、盐度、深度3个参量的变化引起波束脚印Z坐标的变化量均大于X、Y坐标,最高可达变化前深度的0.6%。温度和盐度的变化引起的三轴坐标值变化量随入射角的增大而减小,而深度变化引起的三轴坐标值变化量几乎不随入射角的变化而变化。本文研究结果可为温盐深误差对多波束测深精度评估工作提供借鉴作用。