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。     

一种利用回波时间反演多波束横摇角度的方法

针对传统多波束测深系统中对横摇偏差进行改正,存在校准后仍在航行过程中受外界因素干扰,以及改正模型未考虑声速不同导致声线跟踪法计算过程中的水层分层与声线弯曲影响,直接利用深度值进行计算使得改正精度不高的问题.提出了以检测线中央波束数据作为真实海底地形的参考,通过声线跟踪得到主测线在不同入射角度的回波时间,进而利用入射角度和回波时间的关系,反演得到横摇偏差角进行改正的方法.实验表明:利用回波时间对多波束测深数据的横摇偏差进行改正,通过声线跟踪结合检测线中央波束,能够进一步提高横摇偏差改正的精度.     

多波束测深异常数据检测与剔除方法研究综述

针对多波束测深数据处理在测深异常数据检测与剔除方法上存在的不足,综合分析了近几十年国内外研究人员在多波束测深异常数据检测与剔除方法方面的研究成果,根据工作原理将其分为基于数据统计理论和基于函数或统计推值比较两类方法,选取中值滤波、小波分析、CUBE算法、趋势面滤波、最小二乘支持向量机滤波法等典型的多波束异常数据检测方法进行重点介绍,并通过列表的方式对不同检测方法进行优缺点对比分析。最后总结了多波束测深异常数据检测与剔除方法研究的现状和趋势。     

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。     

多波束测深精度检定方法

针对目前多波束测深仪缺乏检定的情况,设计了多波束测深检定系统,并对SeaBat8101型多波束测深仪进行测深精度的检定实验,利用最小二乘原理对实验结果进行拟合.实验结果表明,被检定多波束测深精度良好,实验设计可行,可以用于多波束测深系统的多次重复性检定.     

多波束换能器吃水误差在分层计算的影响分析

针对传统多波束测深系统中对于换能器吃水改正中,存在误差影响下的声速剖面运用不当,并且未考虑声速分层影响,使得最终水深计算精度不高的问题。该文提出对多波束换能器吃水误差在水深分层计算中的影响进行探究,利用声速分层的计算方式结合吃水误差建立水深计算模型,设定不同吃水改正误差,得到观测偏差与吃水误差间的关系曲线并进行分析。实验表明:实际观测与理论观测深度的差值,受吃水误差的影响,增大速率随着吃水误差的增加会越来越快。     

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。     

基于GDI+的多波束测深数据可视化研究

多波束测深数据的可视化处理是提高数据处理效率和精度的有效途径。本文针对多波束测深数据的密集、数据量大的特点,探讨了基于GDI+实现多波束测深数据处理可视化的基本流程和关键步骤,给出了几种实用的坐标变换模式,提出基于图像的绘图模式实现了多波束测深数据的快速绘制和刷新,提高了绘制和刷新速度,满足了测深数据可视化处理的要求。     

多波束测深系统误差来源分析、精度评估和解决方法

由于多波束测深系统的复杂性,其误差来源有多种。通过对各主要误差源及其影响进行分析,获得相应的解决方法,并对测量结果进行精度评估,有助于提高成果质量。     

面向多波束测深数据的双向布料模拟自动滤波算法

针对现有多波束测深数据的滤波算法需要人工干预且难以实现自动滤波的问题,在布料模拟滤波基础上,提出了一种基于双向布料模拟(bidirectional cloth simulation filtering, BCSF)的多波束测深数据滤波算法。首先,基于二次曲面（Levenberg-Marquardt）算法拟合构建传递式迭代趋势面,消除海底负异常数据;然后,构建BCSF修正模型,确定最终海底滤波面,解决海底凹凸地形或具有成簇噪点的复杂海域地形容易产生的过度滤波问题;最后,对分类海底点与非海底点的距离阈值进行了自适应优化与估计,进一步提高BCSF滤波结果的准确性。将所提算法应用于实测多波束测深数据,实验结果表明,与布料模拟滤波相比,所提算法不仅克服了过度滤波的缺陷,而且实验区域的整体测试数据的噪点剔除率从12.87%下降到0.76%,局部测试数据的噪点剔除率从15.29%下降到1.09%;与基于不确定度理论的多波束测深滤波相比,所提算法更加简洁,易于技术实现,人工干预很少,保留了更多的地形细节,具有较好的鲁棒性和应用前景。     

多波束测深系统时延偏差探测及校正方法

在利用多波束测深系统进行高精度海底地形测量时,各传感器之间数据采集时间不同步的问题,即存在时延偏差,这将会直接影响多波束测深数据质量,为此提出了一种基于最小二乘原理的多波束测深时延偏差探测及校正方法,给出了时延偏差探测及校正计算模型,设计了时延偏差探测及校正流程,通过实例分析,验证了所提方法的适用性和有效性。     

多波束与侧扫声呐图像的迭代自适应配准方法EI北大核心CSCD

针对目前多波束与侧扫声呐图像配准方法未顾及图像形变细节信息及二者尺度差异,存在局部纹理失真的问题,本文提出了结合小波变换、仿射变换和Demons配准算法的迭代自适应配准方法。利用小波变换提取侧扫声呐图像低频信息并重构图像,先后采用仿射变换和Demons算法将重构图像与多波束图像进行迭代自适应配准,获取配准变换模型,利用该模型对侧扫声呐原图像进行整体配准变换,获得多波束图像地理坐标约束的侧扫声呐图像。实例验证结果表明:该方法能有效实现多波束与侧扫声呐图像配准,获得位置准确且纹理丰富的融合声呐图像。     

Data fusion technique for multibeam echosoundings

On the basis of an analysis of the error sources in multibeam echosounding system, a data processing method for compensating systematic errors in multibeam survey is proposed. In order to improve the accuracy of overall swath, a data fusion technique using single beam survey data as control information for single beam and multibeam echosounding is then presented. Some questions involved in solving the adjustment problem, such as its feasibility and the numerical stability, are discussed in detail, and a two-step adjustment method is suggested. Finally, a practical survey data set is used as a case study to prove the efficiency and reliability of the proposed methods.     

Data Fusion Technique for Multibeam Echosoundings

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｍｕｌｔｉｂｅａｍｅｃｈｏｓｏｕｎｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓｈａｌｌｏｗ＿ｗａｔｅｒｍａｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ,ｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｒａｐｉｄｌｙｆｏｒｖａｒｉｏｕｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ .Ｔｈｅｍａｉｎｍｏｔｉｖａｔｉｏｎｆｏｒｇｏｉｎｇｆｒｏｍｓｉｎ ｇｌｅｂｅａｍｅｃｈｏｓｏｕｎｄｉｎｇｔｏｍｕｌｔｉｂｅａｍｅｃｈｏｓｏｕｎｄｉｎｇｉｓｔｈｅｃａｐａ ｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇｍａｐｓｏｆｍｕ…     

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。     

一种由粗到精的机载激光测深信号检测方法

针对机载激光测深（airborne lidar bathymetry,ALB）中不同环境下波形的差异性较大,且信号检测精度受限于系统采样间隔等问题,提出一种由粗到精的机载激光测深信号检测方法。该方法首先利用接收波形的有效长度快速估计水深;粗检测依据水深近似值,分别采用理查德森-露西去卷积法（Richardson-Lucy deconvolution,RLD）和平均差方函数法（average square difference function,ASDF）对波形预处理,通过包含距离、导数和极值约束的逐级检测确定信号的初始位置;精检测以粗检测结果为初值,利用改进的二阶多项式指数函数模型,并在模型参数求解中引入信赖域优化算法以实现波形的精确拟合,进而获得信号的精确位置。实测数据和模拟数据的试验结果表明,粗检测能够根据波形的特点采取相应的处理方式为精检测提供可靠的初值;精检测可将检测结果精确至子采样间隔并在粗检测基础上进一步提高精度。与极大值检测、ASDF、RLD和四边形拟合法等传统方法相比,本文方法正确率平均提高10%左右,精度平均提高约30%。     

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。     

二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题,基于乱石区测深数据特点,提出二次CUBE滤波算法,给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法,以及顾及地形梯度的二次水深估计模型,综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明,本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除,提高了传统CUBE算法水深估值的精度,算法效率和抗差性更强,形成的地形特征更加准确。     

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。