一种顾及各向异性的数字水深模型插值方法

提出了一种顾及各向异性的数字水深模型插值方法,通过局部水深信息解析海底地形的微地貌结构特征,构建了顾及距离和方向的水深插值模型。实验证明,所提方法较距离反比例平方加权法能更多地保留地形信息,同时具有更高的插值精度和插值稳定性。     

基于水深分段选择因子的多光谱影像反演水深

岛礁周边海底地形精密测量是海洋测绘的难点问题之一,利用多光谱卫星能精确测定岛礁周边水深地形,是传统岛礁水深测量有效的补充方式之一。本文以蜈支洲岛周围水域为研究区域,提出了基于BP神经网络水深分段选取反演因子的方法,利用WorldView-2数据和多波束实测数据建立多模型,整合预测的各段水深获得海底地形。实验表明,本文方法能充分利用水体的光谱特性,与单一BP神经网络模型结果相比,MRE降低了6.4%,RMSE降低了1.2 m,是一种可行的多光谱水深反演的方法     

基于改进缓坡方程的波浪传播数值模拟

用变分原理导出考虑底坡一阶导数平方项和二阶曲率项影响的缓坡方程,对传统缓坡方程作了改进,提高波浪在海底地形变化剧烈、水深较浅时数值模拟精度。数值计算与已有实验室试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟有剧烈变化的海底地形的波浪传播,比传统缓坡方程模型计算结果在精度上有明显提高。     

基于BP神经网络的海底地形复杂度自动分类方法研究

针对海底地形复杂程度分类问题,在考虑传统水深均值的基础上引入坡度和起伏度两个地形因子作为表征海底地形复杂程度的分类指标并进行量化,对水深数据空间分辨率进行统一,建立包含18种典型海底特征的海底地形复杂度分类库,利用BP神经网络对建立的分类库进行训练学习。为验证该方法的有效性和适用性,选取地形复杂度不同的4块实验区分别采用统计学方法和BP神经网络算法进行海底地形复杂度进行分类,对比发现该方法可以实现海区海底平坦、一般、复杂三种地形的自动识别与分类,并保留实验区海底地形复杂度细节信息。     

顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法

水深是反映海底地形地貌的最基础要素,对缺失的水深点进行准确的插值能帮助有效地表达海底地形地貌起伏形态。针对海底地形变化复杂的区域,传统的反距离加权插值法存在只考虑样本水深点与待插值水深点之间的距离,而忽略了样本水深点之间的空间相关性的问题。本文提出了一种顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法。该算法首先对离散的水深点构建特征水深线,在特征水深线的基础上,提取特征水深线上的特征点作为特征水深点;然后在所有样本水深点到待插值水深点距离之和不变的约束下,提出距离重分配的量化指标;最后构造出一个顾及特征水深点距离重分配的IDW插值算法模型。实验结果表明,在海底地形变化复杂的区域,顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法与传统的IDW、自然邻域插值、样条函数插值算法等相比,能有效提高水深点的插值精准度。     

海底沙波特征线的最优方向剖面自动识别方法

海底沙波是发育在近海陆架上的一种常见海底地貌类型,海底沙波特征与运动规律的研究具有重要的科学意义与工程应用价值,沙波脊线与谷线是表征海底沙波的最基本特征,也是精确描述沙波运动的基本参量。本文提出了一种基于复合数字水深模型的沙波特征线自动识别方法——最优方向剖面法,基于水深曲面归算得到最优剖面方向,再依据最优剖面方向求导并判定极值,自动提取沙波形态特征点,最终形成沙波脊线和谷线。以台湾浅滩复合型沙波为例进行对比实验研究,结果表明,该方法能基于不同分辨率的数字水深模型自动准确地提取海底沙波脊线与谷线,勿需设置阈值,地形自动化识别程度得到进一步提升,具有重要的实际应用价值。     

海底抛石声学探测方法——以渤海湾人工岛抛石检测为例

通过水深测量和参量阵浅地层剖面测量相结合方法,从声学探测角度对海底抛石的检测方法进行探讨,结合渤海某人工岛抛石检测项目中应用实例,解释了抛石的厚度和分布情况.得出海底抛石厚度的分析应结合人工岛的侵蚀和淤积的分布情况判断,位于冲刷区的海底抛石厚度可以直接利用海底地形变化量判断,位于淤积区海底抛石厚度应为海底地形变化量减去...     

渤海海底地形特征

基于2004—2010年渤海海底地形地貌调查资料,结合前人对渤海海底地形的认识,对渤海海底地形5个区(辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中央盆地和渤海海峡)的地形及微地形,进行了全面的分析描述。并与1985年出版的渤海地形图进行比较,寻找渤海地形近几十年来的变化并分析其原因。分析表明:渤海海底地形平缓,从辽东湾、渤海湾和莱州湾三个海湾向渤海中央盆地及东部渤海海峡倾斜,平均水深18m;由于环境变化和人类活动,导致部分近岸海域的水深比40多a前的水深变浅,而渤海中央盆地发生侵蚀,水深加深。     

强冲刷侵蚀岸段水深地形变化成因分析

海底地形变化是海洋动力变化的直接表征之一,强冲刷侵蚀岸段水深地形变化,主要是由于风暴潮等恶劣天气而形成的波浪扰动起海底表层物质成分,并由海流和风完成了对悬沙的运移所致.风暴潮引起海浪在海岸浅水处破碎,卷破波的水舌向下冲击时,在海底形成很大的旋涡,把泥沙掀动起来,在风流潮和的作用下,致使侵蚀冲刷快速的呈现,造成了水深地形的变化.一般情况下,水深地形变化较大地段由于泥沙的自然盈亏影响较小,人为的因素改变了自然平衡发生变化是重要因素.而冲刷侵蚀岸段的水深地形变化与海洋动力紧密相关,因此,研究分析海洋动力与水深地形变化的成因,对海岸工程及其防护至关重要.     

基于三角网构建海底DEM的抽稀算法

为压缩海量水深数据,实现在高分辨率下快速、完整和准确地表示海底地形,提出了一种基于三角网拓扑结构的数据抽稀方法。该方法利用Delaunay三角网的模型优势,快速寻找与水深点相关的区域。根据水深点对区域贡献度大小决定取舍。实验表明,该方法充分顾及海底地形变化趋势,能有效识别海底地形特征点,并且抽稀速度快、失真小、精度高。     

顾及水深复杂度的自适应网格DDM构建方法

针对传统网格数字水深模型(DDM)存在不能根据海区水深变化情况自动调节内插水深间隔的不足,提出顾及水深复杂度的自适应网格DDM构建方法.建立了水深复杂度评估指标,挖掘了水深复杂度、网格间距与网格DDM精度的内在关联规律,构建了顾及水深复杂度的自适应网格DDM.实验证明,与传统的网格DDM构建方法相比,所提方法可根据DD...     

不同尺度DDM的深度保证率变化规律研究

针对当前高密度多波束水深数据抽稀后所构建数字水深模型(digital depth model,DDM)的航海安全性缺少估计这一问题,分别以最浅点法、最近点法和平均值法3种常用方法抽稀水深数据并构建DDM,在此基础上,分析不同抽稀方法所构建DDM随尺度变化的深度保证率变化规律,采用统计分析的方法建立DDM深度保证率与抽稀尺度、海底地形复杂因子之间的数学回归模型。实验表明:该回归模型不仅可用于估算基于不同抽稀方法所构建DDM的深度保证率,也为确定满足适合的DDM深度保证率所需要的抽稀尺度提供了理论依据。     

基于改进反距离加权算法的海底DEM建模方法

为了实现海底地形三维可视化,首先需要对海量多波束离散水深数据进行DEM建模处理。其中,基于反距离加权网格化的内插法原理简单、效率较高,生成的DEM模型较为贴近海底实际底面,适用于海底地形数字建模。但本文在实际建模过程中发现传统反距离加权算法在理论上存在缺陷,因此本文引入圆形窗口和夹角权因子对插值算法进行进一步改进。实例表明,改进反距离加权算法可以有效提高海底DEM的建模效率与精度。     

海洋测深综合效应的多测线改正技术

提出了水深测量综合效应的多测线改正技术,通过分析水深测量中的波束角效应、地势效应及载体姿态变化对测深的影响,给出二维数字测深仪的详细设计方法,建立描述水深改正的指标,并用实际地形进行仿真。结果标明,该方法实用性强、改正效果明显。     

连续深度基准面构建及通航水深服务模式研究

通航水深是船舶在某时段沿着一定航线通过特定区域的最浅水深,对船舶的安全航行具有重要意义。海图测绘时将水深归算至深度基准面,由验潮资料求得,而潮汐值是通过临近区域发布的潮汐表来进行推算,由此获得的通航水深精度不 高,且不同港区之间采用深度基准不统一,所以无法为船舶提供精确、连续的通航水深。本文提出了一种基于高精度 GNSS的通航水深测量方法,直接测量海底高程,通过精密数值模型模拟海面高程,由此获得通航水深,并提出了实时通航水深的应用模式。为了建立与陆地地形相衔接的海底地形模型,以 CGCS2000 参考椭球面为垂直参考基准面,深度基准面采用 POM（Princeton Ocean Model） 模式进行潮波数值模拟的方法构建。实验结果显示：数值模型精度较高,构建的深度基准面误差在5 cm 以内。本文提出的方法改变了传统的通航水深测量及服务模式,提供高效率、高精度通航水深、海图水深数据,可为船舶用户提供实时动态水深服务。     

基于半参数回归的DDM内插方法

提出了一种基于半参数回归的数字水深模型(DDM)内插方法。将原始水深数据误差和内插函数的逼近误差分别视作数字水深模型的偶然误差和系统误差部分,构建DDM内插的半参数回归模型;基于距离法与L曲线法,分别确定正规化矩阵R与平滑因子α;采用按方位取点的加权平均法,估计内插函数在任意节点处的逼近误差。实验结果表明:所提方法提高了DDM的构建质量;海底地形复杂程度越大,所提方法对DDM构建质量的提高程度越大。     

Identifying Rocky Seabed Using GIS-Modeled Predictor Variables

Mapping the seabed along the Norwegian coast is costly and time consuming. Hence, finding a modeling method to separate rocky seabed from other substrate types will provide digital maps that may be used to develop cost-effective sampling designs to predict species and habitat distribution. Our approach was to use geophysical data that were quantitative and objectively defined, generalized additive models (GAMs), and Akaike information criterion (AIC) to develop statistical models and select among them. We found that slope, terrain curvature, wave exposure, and depth predicted rocky seabed occurrence with a high degree of certainty.     

Evolution history and trend of the modern Huanghe River Delta

The evolvement history of modern Huanghe River Delta tidal flat, coastline and underwater terrain were studied based on the analysis of remote sensing images and water depth data. Based on the analysis of seafloor terrain evolution on different historical stages, a formula simulating the erosion and deposition evolvement model of subaqueous Huanghe River Delta slope was proposed, and the evolvement trend of the subaqueous delta terrain was predicted. The result shows that the equilibrium transition zone is near the water depth of 12 m with seabed erosion in shallower water and accumulation in deeper water during the first 150 a after the river channel was deserted. In the meantime, the underwater slope became gentler and the coastal erosion rate became slow gradually. Then, the subaqueous delta slope changed to up concave from upper convex, and the shape of subaqueous delta disappeared. The coast type changed to silt-mud coast about 100-150 a after the river course was deserted. The erosion depth in the foot of the seawall is calculated based on the formula.