多层常梯度声速剖面的测深误差改正方法

声速剖面(SVP)是多波束测深重要参数。为提高观测数据质量,在复杂水域地带往往通过声速剖面加密观测法或数据内插法,但始终会产生不同程度的折射误差。本文通过分析声速对测深系统的影响和构建常梯度等效声速模型进行了推导,提出了常梯度声速剖面改正模型,较好地解决了声速代替误差或声速剖面不准确带来的影响。试验结果表明,该模型后处理解析的地形边缘数据具有更好的一致性,定量成果优于传统声速剖面改正算法。     

多波束测深系统水下地形测量声速改正研究

多波束测深系统在进行水下地形测量过程中误差源来自多个方面,其中声速是影响数据精度的主要因素之一。声波在水中传播速度受到温度、电解质、压力以及水文条件等因素的影响,传播速度和方向发生着梯度变化。如果不对声速加以改正会产生深度和水平误差,使水下地形失真。因此,精确测定水下声速剖面,并对测量数据加入声速改正,有利于提高测量数据精度,保证水下地形真实有效。本文以辽宁省大中型水下地形测量项目为例,基于IMAGENEX DT101多波束测深系统,对声速在水下传播规律进行了系统研究,提出了建立动态声速改正格网方案,并利用AML Minos. X SVP水下声速剖面仪精确测定了水下剖面声速,在HYPACK MAXHysweep测深数据处理软件中加入声速改正值对数据进行声速改正,提高了水下地形测量精度。     

多波束勘测声速剖面场的EOF表示方法

提出了根据实测声速剖面,利用经验正交函数建立了声速剖面场的数学模型,得到了任意点位的声速剖面对边缘波束数据进行声线折射改正的方法。该方法对提高多波束勘测效率和精度具有重要意义。     

一种多波束声速剖面反演与海底地形校正技术

为了解决在多波束测深中声速剖面代表性误差会造成平坦海底地形凹凸变形的问题,提出了一种基于海底观测值的声速剖面反演与海底地形改正技术。该技术利用波束入射角以及单程回波时间信息,建立波束位移与误差声剖的函数关系,采用间接平差与LM（Levenberg-Marquardt）法反演得到与实际声速剖面相近的改正声速剖面,从而达到校正海底畸变地形的目的。海上实验数据验证表明:与含有误差的海上声剖值相比,反演改正后的声剖值更接近海上实际声剖值;水深改正的相对标准差降低50%以上,有效地削弱了畸变海底地形的影响。     

利用模拟退火算法反演多波束测量声速剖面

针对多波束测量声速剖面站点布设密度不够而引起的声速剖面代表性误差问题,提出一种利用模拟退火算法反演声速剖面的方法。首先,对测区已有声速剖面序列进行经验正交函数（empirical orthogonal function,EOF）分析,利用声速扰动矩阵和前几阶EOF求得EOF重构系数及其变化范围。其次,采用模拟退火算法对EOF重构系数进行迭代优化,以多波束测得的海底地形畸变量大小为依据构建目标函数,并设定合理的退火控制参数。最后,得到待反演区域的声速剖面数据。实例分析表明,该方法反演的声速剖面较时间就近原则选取的替代声速剖面更接近真实声速剖面,且利用反演声速剖面改正后的海底地形更接近真实地形,有效削弱了声速剖面代表性误差的影响,显著提高了多波束测量精度及数据处理效率。     

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。     

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。     

浅水多波束勘测数据精细处理方法

系统分析多波束勘测水深的误差表现,针对性地提出相应的改正措施,首先去掉勘测质量差的重复覆盖条带,改正横摇校准残差,然后根据提出的浅水常梯度声速模型,搜索确定模型参数,以此模型参数及波束到达角和旅行时对每个波束重新进行归位计算,接着自动删除多余边缘波束,最后网格化水深数据并以对应的波束号确定中央和边缘波束位置,对格网中边缘波束进行强制微调,得到光滑的格网水深数据。从实测数据结果来看,本文算法物理意义明确、切实可行、后处理速度较快,改正结果较理想。     

表层声速对多波束系统测量的影响

根据多波束系统通过声线跟踪反演波束测点的空间位置。在声线弯曲改正中换能器表层声速对波束指向角、波束脚印在船体坐标系下的平面位置和水深、测量覆盖宽度等都有着直接的影响,尤其是对边缘波束的测量精度影响特别大。在从理论上分析表层声速对多波束系统测量影响的基础上,利用实际测量的数据论述表层声速对多波束系统的重要性,以及在实际测量中应实时采集表层声速的必要性。     

多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演

提出了一种多波束测量声速剖面反演方法。即采用EOF(empirical orthogonal function)算法,对测区实测声速剖面数据进行模态向量提取,以多波束测量声速改正不完善引起的地形畸变程度为依据构造适应度函数,通过遗传算法优化声速剖面的重构系数,实现声速剖面反演。实验结果表明,反演的声速剖面能有效改正声速误差引起的海底地形失真,显著提高了多波束水深测量数据精度和处理效率。     

多波束测深系统校正参数求解方案及可视化实现

换能器和电罗经的安装误差以及GPS的导航延迟等因素往往造成多波束测深系统存在系统内部误差,参数校正是消除内部误差的有效方法.本文详细分析了各项校正参数的海试方案和计算模型,结合科学计算可视化技术给出了各项校正参数的可视化交互求解思路和模型,实现了校正参数的快速、直观求解.     

GPS-RTK无验潮测深精度影响因素分析

针对目前GPS-RTK联合单波束无验潮测深虽然从理论上消除了潮位模型误差的影响,但未顾及测量船受风浪、海流、潮汐等作用引起的姿态影响、GPS与测深仪信号不同步的影响、测深仪信号延迟和水中声速变化的影响等问题,为了提高海洋测深成果的精度,文章在分析这些影响因素产生机理的基础上,结合当前常用的外业作业设备,仿真模拟了各种测深作业状况,并分别定量计算了各种状况下上述因素引起的定位和测深误差,然后依据分析计算结果,给出了相应的解决办法,可为测深外业作业人员区分误差量级,进而优化作业方案提供参考。     

基于聚类分析的多波束测深数据滤波方法研究

现有的多波束测深数据滤波方法,在滤波效果和有效信息的保留问题上还不够完善。文中提出对测深数据滤波时,先设定小阈值,尽可能地剔除错误数据,再对滤出数据作聚类分析回收有效信息,防止信息丢失。     

数字海图水深注记的自动选取

水深注记作为表示海底地形地貌特征的主要制图要素,它的正确选取对于保证航海安全、反映海底地貌起伏具有重要意义。针对传统的水深注记方法,该文提出一种顾及多重约束条件的水深注记选取方法。在总结水深注记综合约束条件基础上,以Vononoi图为支撑几何构造,对水深注记综合涉及的地形特征、空间分布特征、邻近特征3个方面的综合约束进行了形式化定义;借鉴人工选取的思想,在水深综合约束条件重要性排序的基础上,通过反映地形、空间分布、邻近关系等主体特征的重要水深的依次选取,以及背景水深的抽稀实现水深注记选取;最后以实测数据进行实验,验证该方法的有效性。     

基于邻域投票和Harris-SIFT特征的低空遥感影像匹配

文中提出一种基于邻域投票和改进的Harris-SIFT特征的低空遥感影像匹配方法。首先用NMS算法提取多尺度的Harris-SIFT特征并对其进行方向描述,然后根据最近邻与次近邻特征点距离之比确定初始匹配点对,最后通过近邻域选择投票的方法剔除候选点中的虚假匹配点,进而实现低空遥感影像的配准。实验表明该算法在获得充足匹配点且保证匹配精度的同时,明显提高影像匹配的效率。     

一种后向迭代的森林生物量遥感特征选择方法

森林生物量的估算对于全球碳平衡和环境保护至关重要。通过遥感等手段提取与森林生物量相关的单波段特征、植被指数、纹理特征、地形因子等特征参数,特征数量往往较多,影响预测精度。该文提出了一种后向迭代的随机森林(RF-RFE)特征选择方法,即利用随机森林算法计算特征重要度,采用后向迭代的方法逐步简化特征参数。以内蒙古大兴安岭地区的激流河林场为研究区域,以实验区2012年"资源三号"遥感影像和森林资源3类调查的样地数据为数据源,使用RF-RFE算法进行特征选择分析。实验结果表明,在森林生物量遥感反演过程中的RF-RFE特征选择不但能降低时间复杂度,而且保证了特征选择的精度。     

空间核密度的城市域雨量监测计选址方法

针对雨量监测计传统选址方法未顾及城市域复杂环境的问题,该文探索了城市域雨量监测计的选址条件,提出了基于空间核密度分析的雨量监测计选址模型。以空间核密度分析方法实现雨量计选址较好地平衡了城市域选址的地理环境约束;以雨量计设备信号传输等属性信息辅助并结合GIS缓冲区分析实现了雨量计选址的优选;利用3次实测降雨数据结合交叉验证方法验证了雨量计选址的合理性。实验结果表明,所制定选址条件及选址方法在城市域中具有较好适用性,对水文设备(积水计等)的选址分析具有较好的借鉴意义。     

结合ReliefF、GA和SVM的面向对象建筑物目标识别特征选择方法

提出结合ReliefF算法、遗传算法(Genetic algorithm,GA)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的高分辨率遥感影像建筑物目标识别特征选择算法。首先使用ReliefF算法进行初步的特征筛选,然后将SVM参数和特征子集编码到GA染色体中,以SVM识别精度构建适应度函数,同时优化特征子集和SVM参数。实验结果表明,将文中算法应用于建筑物目标识别,能以较小的特征子集和较短的优化时间达到较高的识别精度。