海道测量异常定位数据的实时检测技术研究

依据海道测量定位数据实时处理的要求和异常定位数据的特点,提出了将定位数据实时处理过程与异常数据检测过程相结合的思想,构建了一种用于海道测量异常定位数据的实时检测模型。分析结果表明,该模型能有效处理定位数据的异常值,对测线的异常定位数据具有良好的检测能力,适用于海道测量中的定位异常数据的实时处理。     

海洋测量误差处理技术研究

系统而扼要地介绍了十几年来坚持跟踪世界发展动态，灵活运用新理论和新方法，并从实际作业需要出发，致力于海洋测量误差处理理论及应用研究所取得的一些有理论意义和实用价值的成果，这些成果在海洋测量的各个领域，特别是在多波束测深、海洋重力和磁力测量数据处理中已经得到广泛应用。并对这一研究领域未来的发展方向作了展望。     

抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取中的应用研究

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是对海洋内波监测的有效手段,但受到仪器本身和复杂的海洋环境噪声等影响,走航式ADCP记录的海流数据存在大量噪声,且混有流速异常值。为了进一步提高海洋内孤立波的提取精度与准确性,本文针对走航式ADCP海流数据特点引入IGG3方法的权函数因子,设计了一种抗差Vondrak滤波器,并与快速傅里叶变换、小波分析和滑动平均3种传统滤波方法进行对比,以验证抗差Vondrak滤波方法的有效性与优越性。研究结果表明,抗差Vondrak滤波方法不仅可以有效地滤除流速噪声,还可以自适应剔除海流观测数据中的异常值,由其提取出的内孤立波准确且各层水平流速清晰。因此,与传统滤波方法相比,抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取方面具有一定的优越性。     

海洋磁力资料整理技术与软件实现

针对海洋磁力测量成果规范化整理与磁力异常计算软件开发问题,重点讨论了测线文件获取和畸变点剔除的可视化方法,提出了一种自动快速求取测线交点的方法,采用半系统差调差法进行测网平差和精度评定。在此基础上,依据海洋磁力调查规范,基于图形可视化技术开发了一套具有人机交互功能的海洋磁力资料整理软件。     

多波束测深异常的两种趋势面检测算法比较

利用三次样条插值算法模拟海底地形曲面,并加入高斯白噪声和不同数量的异常值作为多波束测深数据模拟值。分别基于最小二乘估计和高崩溃污染率抗差估计两种算法建立趋势面模型,通过各自的异常值标定准则对模拟数据进行测深异常检测,比较和分析了两种算法的处理结果,并得出相应结论。最后,利用上述两算法对多波束实测数据进行处理,结果表明,经高崩溃污染率抗差趋势面异常值检测后的数据能够更为准确地反映海底的真实情况。     

顾及地形变化的多测线粗差剔除方法在一体化水深测量中的应用

单波束测深仪是现代海洋和内河水下地形测量中使用最为频繁的测量仪器。硬件设备固有特性和水下复杂的特殊环境,易导致单波束测深仪在实际使用中产生各类型的粗差。单波束采集时按照每条测线进行处理,在数据处理上往往存在不同船只、不同测线难以一体化处理的问题。文中针对水深值粗差的特点,设计了单波束数据采集和处理一体化方法,在区域处理单波束数据的基础上,提出一种顾及地形的单波束水深测量数据多测线粗差检测方法,并针对上海周边实测区域对单波束测深数据采集和处理进行全方位的验证,结果表明应用本方法不但提升了数据精度和数据处理可靠性,而且大幅提高了作业效率。     

海洋地磁测量资料的虚拟检查线调差方法

在海洋磁力测量中,因受测量环境及各项改正的残余量等因素的系统性影响,不同测线间存在着不同程度的系统差,这种测线系统差会使测区磁场水平不统一,导致磁异常等值线图失真。为此,研究了基于虚拟检查线的海洋地磁测量数据调差方法,该方法尝试在不使用检查线数据情况下,沿垂直于测线方向选取一定数量的虚拟检查线,根据测线数据拟合出各条虚拟检查线上场的分布规律,并将测线方向拟合前后残差的平均值作为各条测线上的测线系统差,对各条测线数据进行改正。仿真计算与分析表明:对于磁异常变化较平缓的测区,该方法可以有效消除测线系统差;当磁异常变化剧烈时,该方法可以部分消除测线系统差。     

抗差Helmert方差分量估计在水下声学定位中的应用

水下声学定位观测数据中不可避免地存在粗差,随机模型解算广泛地采用等权模型,模型实现简单,但与实际不符,且不能抑制粗差影响。针对该问题,提出一种基于IGG3方案的抗差Helmert方差分量估计方法。该方法通过水深和观测距离将观测值分为两类,利用Helmert方差分量估计确定不同类观测值的权比,抗差解决了粗差导致Helmert方差分量估计模型失效的问题。实验结果表明,相比于传统解算方法,抗差Helmert方差分量估计方法可以合理确定各观测值权比,削弱粗差影响,提高水下定位精度和可靠性。     

利用多代卫星测高数据计算中国近海及邻域重力异常

为提高海洋重力场数据的精度和空间分辨率,联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域(0°~42°N,100°~140°E)2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4 mgal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

基于小波变换的潮位粗差探测定位方法研究

结合小波多尺度分析在粗差探测定位方面的优越性,提出了相应的潮位粗差探测定位方法,根据小波分解的原理,给出了潮位粗差的探测步骤;基于实测潮位数据设计了潮位离散粗差与连续粗差两类实验,并对系统性偏差的探测定位展开研究。结果表明:基于小波多尺度特性构建的粗差探测定位模型可以高效准确地探测定位潮位粗差。     

两种海洋重力平差方法的比较

海洋重力观测值除了含有通常的随机误差外,往往还含有一定大小的系统误差。因此,测网平差是海洋重力数据处理中非常重要的一步。在对南海某海区的重力数据进行平差处理过程中,通过对国内两种具有代表性的半系统差调整和最小二乘法的平差方法进行分析,从推导原理与计算结果两个方面证明了两种方法在规则海洋重力网平差过程中的作用是等效的。     

基于小波分析的海洋磁力测量数据调差方法

针对传统测线网平差法在测区检查线数据缺失或测线网不规则布设时,测线系统差难以调整的问题,研究了基于小波多尺度分析的海洋磁力测量资料调差方法,利用小波多分辨率分析的功能,从低频真实磁异常信息中分离出相对高频的测线系统差,并讨论了小波分解阶数的选择对调差效果的影响。仿真分析表明,当二维小波分解阶数为1,一维分解阶数为4时,调差效果最好,分离出的测线系统差与仿真误差差值的均方差仅为0.29nT,均值仅为-0.35nT,验证了小波多尺度分析法用于海洋磁力测量数据调差的可行性。     

几种插值法在海洋磁力测量数据格网化中的应用

为获得反映海区磁异常分布的磁异常图,海洋磁力测量数据处理中需要将离散数据通过插值方法进行格网化。给出了几种常用的数据格网化方法,并采用磁异常均匀分布和复杂分布情况对方法有效性进行了评价。结论表明:磁异常分布越复杂,对插值方法的要求越严格,无论是磁异常均匀分布还是复杂分布情况,Kriging法的效果最好,建议在海洋磁力测量数据处理中使用。     

基于中值滤波加权修正的多波束声呐测深数据趋势面滤波方法

针对传统趋势面滤波方法中多项式拟合曲面系数向量的求取和作为阈值的均方根误差的求取都受到异常数据的影响,使该方法在异常测深数据较多的情况下滤波效果不佳的问题,提出了一种中值滤波加权修正的改进方法。在构造趋势面之前,对水深数据进行加权修正,以前后两次修正后数据的拟合优度的变化量作为是否进行下一步水深修正的依据,利用最终修正后的水深数据求取多项式拟合曲面系数向量和均方根误差,大幅降低了异常数据的影响,具有很强的抗差性。经仿真模拟数据和多波束实测数据滤波试验,该方法在异常数据较多的情况下依然良好,能够保持良好的滤波效果,明显优于传统趋势面滤波;同时,该方法能够保持较高的运算效率,适用于海量多波束测深数据的自动滤波。     

一种两步抗差估计的设计及其解算

抗差估计的关键是选择适当的权函数和合理的调制因子，针对这两个重要问题，在研究当前调制因子取值方法的基础之上，提出了可动性调制因子这一新概念，并基于可动性调制因子、IGG方案权函数，设计了两步抗差估计。两步抗差估计解决了抗差估计中传统的调制因子、方差因子、初值三者取值时存在的一系列问题，尤其当三者取值不能协调配制时出现的秩亏问题，从而使抗差估计方法更具有实际意义和广泛意义。     

KSS32-M型海洋重力仪动态性能分析

采用测网交点差、重复测线和与KSS31-M型海洋重力仪重合测线对比的方法,利用近年来KSS32-M海洋重力仪的实测数据对KSS32-M海洋重力仪测量稳定性和数据可靠性进行分析。利用机动转向法验证重力仪阻尼延迟时间为70 s,基于70 s阻尼延迟时间计算的重力测网的测量准确度为0.65 m Gal,与KSS31-M型海洋重力仪采集的重力剖面对比结果看,重合测线相关性为高度相关,4条重合测线网的交点差绝对值最大为1.66 m Gal,准确度为0.59 m Gal,均达到国家标准要求的近海重力测网交点差均方根小于2 m Gal的技术指标。重复测线的幅值接近,相位吻合,匹配测点异常差的平均值小于0.9,均方根均小于0.8,相关性均在0.98以上。本研究表明KSS32-M型海洋重力仪动态测量性能稳定、测量数据可靠。     

利用多代卫星测高数据计算海洋重力场

联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域（0°~42°N,100°~140°E）2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4mGal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

海上地震勘探中震源阵列的定位算法研究

为了得到海洋地球物理勘探作业中震源阵列位置定位问题的解决方案,文中对航行作业过程中的地震勘探船只拖带的震源阵列实时位置计算方法进行了研究。首先,介绍了基于激光定位系统和相对GPS定位系统的震源阵列定位方法。为了解决相对GPS定位系统输出的定位数据粗差剔除、时间同步等预处理问题,提出了一种基于滑动缓冲区的多项式拟合粗差剔除和数据同步处理算法,满足了粗差剔除要求。并利用该模型函数实现了震源阵列放炮时刻观测值的内插,进而实现了放炮时刻和定位时刻的数据同步。在此基础上,研究了震源阵列导航定位模型,提出了以单个枪体为对象的卡尔曼滤波模型来描述震源阵列的运动状态,以满足海洋地球物理勘探震源阵列定位的需要。     

选权迭代抗差估计的初值选取方法分析

粗差探测是测量数据处理领域的重要研究课题,分别基于最小二乘(LS)、一次范数最小(L1)、最小平方中位数(LMS)和最小截平方和(LTS)方法选取选权迭代法的初值,联合IGGⅢ方案进行抗差估计。通过算例从筛选粗差个数、参数差值的平方和、验后单位权中误差等3个指标,对几种初值选取方法的的抗差能力进行比较分析。结果表明:LMS、LTS方法选取初值的方法效果最好,L1方法抗粗差能力次之,LS方法只能在粗差较少的情况下有效。     

海洋重力测量中系统误差的补偿研究

本文在分析总结海洋重力测量中的主要误差源基础上,从纯数学角度建立起能够反映海洋重力观测中系统误差变化规律的误差模型及其相应的测线网平差模型,分别提出两种补偿系统误差的解算方法,即自检校平差法和验后补偿法,并详细讨论了求解过程中的秩亏现象、误差模型的选择、附加参数权的确定以及系统误差补偿效果的显著性检验等一系列应用中的具体问题,最后本文使用一个实际观测网数据验证了两种补偿方法的有效性和可靠性。