姿态修正技术在黄河河口测验中的应用

为了解决黄河三角洲附近海区测验中测船姿态对单波束数字测深数据的影响，本文利用姿态传感器对测船的姿态进行了有效改正。试验结果表明，姿态修正技术对数字测深仪瞬时水深进行改正后，其测深结果与传统的人工水深曲线改正后成果比较，中误差为0.089 m，试验段面0 m线以下面积相差不超过0.22%，符合国家规范要求，提高了海区测验中测深成果的精度，为数字技术在海区测量的应用提供了技术保证。     

水下地形测量误差分析及对策

水下地形测量的精度主要来自平面精度和水深测量精度,本文分析回声测深仪测深误差来源主要为声速改正、时间测定、波束角影响引起的水深测量误差,深度基准面确定、潮位站水尺零点的测定、潮位观测、潮位改正引起的水面高程传递误差及测量船身摇摆引起的测深误差;差分GPS平面定位、系统延时、船体摇摆引起的定位误差,并提出克服对策。     

海洋测深空间结构及其数据处理

高精度海洋测深是21世纪海洋测量发展的 主要方向之一,本文系统地提出了高精度海洋测 深的空间结构及其数据处理理论与方法.主要内 容是: 基于陆地及海洋测量的界面测量模式,给出 了海洋测深基本空间结构及3种深度场的转换 公式. 讨论了瞬时测深的空间结构及基本原理,探 讨了瞬时测深的各项改正及数据处理方法.对测 深仪波束角效应,提出了一套改正方法.对定位 与测量的延时效应进行了分析,提出了探测和改 正系统性延时效应的方法.对定位中心与测深中 心的偏移效应进行了讨论,分析了在测船纵、横 及首尾摇情况下的偏移效应及改正方法.探讨了 波浪对测深的影响,提出了消除或减弱这些影响 的方法.讨论了船速对测深影响的直接效应和间 接效应.讨论了瞬时水深值的数字化选取技术. 对影响瞬时测深值的各种效应进行了综合分析 讨论.     

水下地形测量误差分析及对策

水下地形测量的精度主要来自平面精度和水深测量精度，本文分析回声测深仪测深误差来源主要为声速改正、时间测定、波束角影响引起的水深测量误差，深度基准面确定、潮位站水尺零点的测定、潮位观测、潮位改正引起的水面高程传递误差及测量船身摇摆引起的测深误差；差分GPS平面定位、系统延时、船体摇摆引起的定位误差，并提出克服对策。     

多波束测深瞬时姿态误差的改正方法

详细分析多波束测深瞬时姿态误差对水深的影响及在3维地形图上的外观表现,针对性地提出相应的改正措施.将测量的水深数据去除地形趋势信号,得到受姿态误差影响的水深误差数据,采用其是否与横摇变化率和横摇测量值具有线性关系判断属时延还是尺度引起的姿态误差,再搜索确定时延值或尺度系数,以此参数对受影响的区域进行改正.从实测数据处理结果来看,改正结果较理想.     

机载LiDAR测深中海底地形坡度的影响及改正EI北大核心CSCD

机载LiDAR测深ALB(Airborne LiDAR Bathymetry)是测量沿海地区地形图和水深图的最有效的技术之一,其通常是利用ALB海面和海底反射回波的峰值位置来计算水深值。然而,当绿色(532 nm)激光光束到达海底时,光斑范围内的具有坡度的海底地形会导致海底反射回波波形展宽、峰值位置偏移等现象,从而产生海底位置的不确定性,进而直接影响海底地形测量的准确性。为了减小这种影响,本文提出了一种机载LiDAR测深的海底地形坡度影响改正方法。通过考虑ALB激光光斑内海底地形的连续性,基于ALB激光光斑范围内局部地形参数模型FTPM(Footprint-scale Topography Parameters Model)构建ALB海底反射回波模型,通过定量分析不同水深、不同海底地形坡度所引起的海底反射回波峰值位置变化,以确定海底地形坡度对ALB测深的影响规律,进而构建ALB测深误差方程针对性地改正海底地形坡度引起的测深误差。本文采用中国南海甘泉岛附近海域所测ALB和多波束测深数据对所提方法进行了验证。结果表明,海底地形坡度影响改正后,平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)和中误差RMSE(Root Mean Square Error)分别减小到9.4 cm和12.3 cm,较改正前分别降低了35.6%和33.5%,对ALB测深数据处理具有参考意义。     

基于无人船测深技术的淀浦河纵横断面测量

基于无人船测深技术,对上海市松江区淀浦河部分河段进行了水下地形纵横断面测量。断面测量利用测量型无人船获取水底高程,通过数据处理完成断面绘图。实验证明,无人船断面测量具有较高的效率与精度,主测线水深与检测线水深较差合格率达到98.2%,满足了行业规范要求;同时该项较差可满足偶然误差分布规律,表明无人船测量精度已得到有效控制,因此是一种高效率可靠的水下地形测绘方法。延迟误差是无人船测量的瓶颈,因此,施测前需采用适宜方法对此项误差进行有效改正。     

海洋测深中的船移效应研究

海洋测深大多是在移动的测量船上进行的,测量船的移动则不可避免地产生船移效应,因而船移效应是影响海洋测深精度的因素之一.在系统推证海洋测深中的船移效应模型基础上,对几种典型船速、水深、海底坡度和波束角情形下的船移效应进行了数值计算,研究了船移效应的影响规律和量级,揭示了船移效应的非对称性影响.根据海洋测深的IHO最低标准...     

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。     

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.     

海洋测深中的船移效应研究

海洋测深大多是在移动的测量船上进行的,测量船的移动则不可避免地产生船移效应,因而船移效应是影响海洋测深精度的因素之一。在系统推证海洋测深中的船移效应模型基础上,对几种典型船速、水深、海底坡度和波束角情形下的船移效应进行了数值计算,研究了船移效应的影响规律和量级,揭示了船移效应的非对称性影响。根据海洋测深的IHO最低标准要求,提出了采用窄波束和限制船速的降低测深船移效应影响的有效方法。     

海洋测深中凸形海底测量数据失真与改正

在海洋测深中,由于回声测深仪波束角效应的影响,对凸形海底的测量会带来较大的失真.在数学意义上推证了波束角效应在凸形海底地形的作用规律与海底地形是否连续可导有关,结合测深仪的测量机制和海底底质对声波反射特点,在物理意义上分析了实际测量中波束角效应的影响为近似"双曲线增伪效应".针对波束角效应改正中出现的定位点错位问题,提出了凸形海底地形波束角效应改正模型的补充原则,能够较好地处理改正后定位点错位的问题.     

利用RTK技术确定海道测量船质心位置

根据海道测量对姿态传感器安装位置以及观测点姿态改正对质心坐标系的要求,提出了一种利用GPS-RTK测量技术确定测船质心位置的方法,并给出了静态锚泊情况下测船质心位置的确定模型。实验结果表明,该方法能够以较高精度求定测船的质心,适用于海道测量船质心位置的确定。     

数学测深仪的波束角效应仿真系统的设计与实现

本文为形象地展示波束角效应的作用原理及其对测深的影响,基于回声测深仪测深原理,利用Matlab语言设计与实现了波束角效应仿真系统.利用设计的三维数学测深仪,能够仿真多种海面环境下的水深测量,深化对测深理论的研究.     

一种多波束换能器横摇角度偏差二次校准方法

针对多波束测量换能器校准不完善问题,提出了一种基于加权最小二乘的多波束换能器横摇偏差二次校正方法。基于平坦海底的多波束回波数据,采用加权最小二乘法拟合海底地形,进而计算海底倾角,即可得到换能器横摇偏差角度,将得到的角度偏差作为修正值,对测船模型中换能器横摇偏差进行校正。实验结果表明,较之改正前,校正后的水深数据在条带交叉区域具有较小的不符值,证明校正后的多波束水深数据具有更高的精度。     

多波束和机载激光测深位置归算及载体姿态影响研究

我国继研制成功多波束测深系统后,正在着手研制机载激光测深系统。本文根据以上两种测深新技术的特点,全面推导了条带式深度测量位置归算的严密计算公式及其相应的精度估算公式,在推演过程中,充分顾及了海洋测量的动态效应即载体姿态的影响。本文最后还结合我国自行研制的实际系统参数数据,对位置归算改正的量值大小进行了数值计算和精度评定。     

海洋大地基准点位置标定误差影响因素分析

针对海洋大地基准点位置标定的各项误差影响因素难以直接线性化为数学模型的问题，该文基于我国首个深海海底大地基准点的标校试验数据(水深3 000 m),利用公式推导结合数值方法定量分析了主要误差因素对海底定位精度的影响。声速误差对海底定位精度的影响很大，其中影响约为0.3 m的声速短周期时变误差难以消除；航迹几何结构对称性会对定位结果精度造成分米级影响；测船位置的系统偏差对海底定位结果具有等量级的影响(小于0.2 m);测船姿态的系统偏差在5°以内时影响小于0.4 m;观测值时标误差在0.5 s以内时影响为厘米级；时延测量值系统偏差小于0.1 ms时仅在垂向造成0.11 m的影响。为实现准确度优于2 m的海底绝对定位目标，测船航迹结构应保持对称，声速剖面精度应优于0.1 m/s,测船位置精度应优于0.1 m,时延观测值精度应优于0.1 ms,并对姿态测量安装角、杆臂矢量偏心值和观测数据时标偏差进行严格标定。     

多波束勘测运动传感器偏移的改正方法

系统分析多波束勘测时运动传感器偏移造成的姿态误差的特点,以及对波束归位的影响,根据水深误差受横摇误差影响更大、运动传感器偏移带来的横摇误差主要受纵摇决定的规律,借助三维光照水深图、傅立叶或小波分析工具、纵摇与水深误差关系图判断是否存在运动传感器偏移,然后通过消除纵摇与水深误差的线性关系取得运动传感器的偏角,最后对测区所有波束重新归位,完成运动传感器偏移改正,对浅水多波束勘测质量的提高有一定的意义。     

海洋测深数据的抗差Kalman滤波

从线式测深模式要求出发,构建了海洋水深测量过程中的测船位置滤波模型和深度数据的滤波模型,并在此基础上,给出了测线上位置数据和深度数据Kalman滤波的一般解和抗差解,并结合海洋水深测量特点,构建了满足水深数据剔除异常值的截断权函数和滤波方案,实例分析表明,抗差滤波方法能够有效地控制测船位置粗差,在选择截断权函数情况下,抗差滤波方法能够有效地剔除水深跳点和假水深。     

感潮水域水深测量数据处理中的水位改正

水深测量中感潮水域通常采用分带法进行水位改正。利用水位站与测点的平面位置逐点进行水位改正，不需进行分区，同时能有效提高水深测量的整体精度。新方法有利于计算机编程实现。