LS-SVM算法中优化训练样本对测深异常值剔除的影响

在验证趋势面滤波是最小二乘支持向量机算法取特定参数解的基础上,利用 LS-SVM 所构造的海底趋势面对测深异常值进行剔除。 为了克服 LS-SVM 解非稀疏性的缺点,同时抑制偏差较大的训练样本对海底趋势面构造的影响,提出并实现了一种基于局部样本中心距离的训练样本优化方法。 为了检验该算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,结果表明在训练样本优化的基础上,通过调整 LS-SVM 的参数可以得到更为合理的海底趋势面,测深异常值地剔除也更为有效。     

稀疏LS-SVM算法在海底趋势面模型构建中的应用

利用最小二乘向量机(LS-SVM)算法构造海底趋势面的过程中,由于算法解缺乏稀疏性,使得异常测深训练样本对最终构造的函数模型也产生影响。为了解决该问题,在对留一样本交叉检核法研究的基础上提出了LS-SVM稀疏算法,由于留一样本交叉检核法求解的残差序列可以有效地表示函数预测值偏离实际水深的程度,因此利用该原则重新修剪后的样本数据不仅使算法具有稀疏特性,而且构造的函数模型更合理。为了检验算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明留一样本交叉检核法能够合理地筛选出对函数模型构造贡献程度大的测深训练样本,使得构造的函数模型更合理。     

最小二乘支持向量机构造海底趋势面研究

为了解决海底趋势面的构造问题,提出了利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)重构海底趋势面的方法,并将该方法与趋势面滤波方法进行了分析和比较,同时利用定理证明,趋势面滤波所构造的趋势面只是LS-SVM取特定参数时的解。通过实测算例表明,在构造海底趋势面的过程中,可以通过调整LS-SVM的参数,使其构造的趋势面具有更好的适用性及稳定性,更能反应海底地形的实际情况。     

基于趋势面的多波束测深数据滤波方法

简要的介绍了基于统计特性进行多波束测深数据滤波的方法,并对这些滤波方法的特点及实际应用效果进行了对比分析,在此基础上,提出了趋势面滤波法,并对其进行了实践验证,取得了理想的效果。     

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。     

多波束测深数据中系统偏差改正方法研究——以 2003 年 SeaBat900X 东海调查数据为例

多波束测量过程中,受到多种因素的影响,不可避免地存在各种误差,其中系统某个部件出现故障也不少见,如换能器、行波管、大功率微波开关或表层声速仪等器件功能不正常,引起多波束每 ping (一个发射接收周期） 数据中部分固定波束号的测深结果发生系统性偏移,以 2003 年东海调查 SeaBat900X 数据为例,其在垂直航向正投影平面上出现类似“W”字型的系统误差。本文基于该批次数据,系统分析了该类型系统偏差成因及外观表现,针对性提出基于等均值-方差拟合模型的改正方法,首先对异常区域和正常区域分别拟合地形趋势线,统计其均值和方差;然后以正常区域为基准,对异常区域内数据进行压缩和移动;最后通过面积差法,对数据中存在的折射残差进行消除,从而有效去除“W”型残差。文中实测数据验证了本文算法的有效性和可行性,对多波束其他类型的测深系统偏差处理具有一定的参考意义。     

基于多面函数的局域地磁场建模方法研究

基于多面函数,研究了局域海洋地磁场建模的理论和方法,并对建模中数据质量的控制问题、适用于地磁场建模的核函数的选择问题、平滑因子的选择以及建模数据的选择等关键问题进行了研究,并根据地磁数据变化剧烈的特点和多面函数的特性,提出了分区建模的设想.将该方法与传统的 Taylor 多项式、Legendre 多项式和曲面函数建模方法进行了比较,表明该方法具有较高的精度和可靠性.     

多波束测量边缘波束测深精度分析与评估

根据多波束测深系统边缘波束采集的异常数据云图,判别分析多波束测深系统的各误差源对边缘波束测深的影响,从理论上探讨声线折射所引起的测深误差与边缘波束角之间的关系,通过多波束测深工程实例的精度验证,结果表明:换能器安装的牢固程度和校准精度、测船定位和姿态改正与测深的时间同步性,对边缘波束的测深精度影响较大;声线剖面误差使得中央波束和边缘波束的测深偏浅或偏深,各波束的测深误差曲线呈现"哭脸"状或"笑脸"状,但对于各波束测深的综合精度,中央波束精度相对较高,两侧边缘波束精度相对较低。     

序统计滤波估计检测海洋测深异常数据

根据海洋水深数据处理的要求，构建了海洋水深数据的序统计滤波模型，并根据水深异常数据的特点，提出了离差法判定水深异常数据，在遵循“舍深取浅”这一基本海洋数据处理原则基础上，设计了海洋水深异常数据检测的序统计滤波方案。实例分析表明，该滤波方案能够有效地检测并剔除零水深、负水深、孤立突跳水深，保留连续（个数多于（含）3个的）异常水深，在序统计滤波异常数据检测的基础上剔除粗差，能大幅提高粗差检测的效率。     

表层声速误差对多波束测深数据的影响分析

针对多波束水深测量中未明确定义表层声速限差范围,导致在数据采集过程中无法实时监控表层声速误差的问题,结合多波束数据采集与归算流程,分析并推导了 SSP误差影响下的波束指向角与点位归算误差模型.结合数值计算,研究了不同水深下测深误差随SSP之间的变化规律与量级大小,从而针对SSP限差范围提出合理化建议,对提高数据质量具有...     

多波束测深趋势面系数的主成分估计

在多波束测深趋势面滤波构建趋势面模型的过程中,其模型变量线性相关时,系数阵存在复共线性,因此将主成分估计的方法应用于趋势面模型系数的求解,从而避免了复共线性的影响,最后通过实测数据进行实验,分别利用最小二乘算法和主成分估计求解二次趋势面模型。比较计算结果,验证了主成分估计算法的有效性。     

基于严密波束归位模型的多波束测深点不确定度改进方法

利用不确定度可有效对多波束测深成果质量进行评估,针对现有不确定度计算模型因近似或简化导致一定误差的问题,本文提出一种基于严密波束归位模型的多波束测深点不确定度改进方法。首先分析了多波束测深过程中的各项误差源,基于误差传播定律与严密波束归位模型,详细推导了各误差源在波束归位各阶段的误差传播情况,最终得出了多波束测深成果不确定度的计算模型。文中利用实测数据计算了每个测深点的不确定度,绘制了单Ping扇面及条带的不确定度分布图,有利于直观、全面地了解所有测深点的误差变化趋势;计算结果与常用HGM不确定度模型进行了对比,表明本文方法更具合理性,对多波束测深成果的质量评估具有一定的参考价值。     

SeaBeam2100多波束系统的声速误差分析

声速是多波束测深系统进行水深测量的重要参数。以SeaBeam2100多波束系统为例,结合实测资料,以MB-system多波束处理软件为辅助,对声速数据进行了分析,并深入探讨了声速剖面对SeaBeam2100多波束系统测深精度所产生的影响。研究表明,声速(尤其是表层声速)对所测水深的精确度起着关键作用。合理的声速剖面是获得高精度多波束测深资料的基本保证。     

Bragg scattering of centimeter electromagnetic radiation from the sea surface: The effect of waves longer than Bragg components

The effect of sea surface waves longer than Bragg components on the backscattering of centimeter electromagnetic radiation is studied on the basis of data on direct field measurements of sea-surface slopes. A situation in which waves with wavelengths greater than 10 cm are longer than the Bragg components is considered. The increase in the backscattering cross section that is due to the presence of long waves is numerically estimated for sounding at horizontal and vertical polarization. Nonlinear effects in the field of surface waves result in the departure of the distribution of sea-surface slopes from a Gaussian distribution and lead to a change in the backscattering cross section. At a sounding angle of 35°, this change may reach 15% with respect to the cross section calculated for a Gaussian surface.     

应用交叉检查数字地形模型评估多波束测深精度

为有效评估多波束测深数据精度,结合Sea Bat 7150深水多波束测量系统在海洋调查工作中的应用实例,参考传统的基于面的交叉检查方法,引入了基于DTM的交叉检查精度评估方法。应用检测线测量数据与主测线DTM进行交叉点计算,对误差进行统计分析,评估多波束测深精度。实践证明,该评估方法快速有效,可操作性强,可在外业调查现场对深水多波束测量数据快速进行精度评估。     

Sequential Filtering for Surface Wind Speed Estimation from Ambient Noise Measurement

Many research results show that ocean ambient noise and wind speed are highly relevant, and the surface wind speed can be effectively inverted using ocean noise data. In most deep-sea cases, the ambient noise of medium frequency is mainly determined by the surface wind, and there is a conventional relationship between them. This paper gives an equation which shows this relationship firstly, and then a surface-wind inversion method is proposed. An efficient particle filter is used to estimate the speed distribution, and the results exhibit more focused close to the actual wind speed. The method is verified by the measured noise data, and analysis results showed that this approach can accurately give the trend of sea surface wind speed.     

察尔汗盐湖采卤过程中晶间卤水水位时空变化规律的趋势面分析

应用趋势面分析对1991年1月-1994年12月期间察尔汗盐湖晶间卤水水位的时空变化进行了研究，结果表明，1、2次趋势面反映了察尔汗盐湖晶间卤水水位变化的背景，3-5次趋势面能够较确切的反映察尔汗盐湖采卤过程中晶间卤水水位的变化规律，1次剩余分析所反映的正、负异常带和5次趋势分析所反映的高、低水位带在研究区的分布规律，充分说明了随着采卤的不断进行，晶间卤水的低水位带逐渐向研究区的南部移动同抽卤有关，研究区通过东西方向上晶间卤水的补给明显大于南北方向的补给。     

基于不确定度的多波束测深数据质量评估方法

目前采用不确定度理论对多波束测深数据质量进行评估已成为一个新热点。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,研究了多波束测深数据不确定度的计算模型,并进行了分析与评定,为准确评估多波束测深数据质量提供了理论依据和参考。     

黑潮延续体区域多源观测资料的海洋涡旋的统计对比分析

本文首次利用海面温度、海面高度异常和表面漂流浮标数据等多元观测资料定量比较了获取的涡旋特征要素。结果表明：虽然不同数据源得出的涡旋统计特征具有一定的差异,但具有相似的分布特征。在此基础上,还发现该研究区域存在异常涡旋（逆时针旋转的暖涡和顺时针旋转的冷涡）。     

一种基于数据层次性分析的水深综合研究

在分析和借鉴传统的水深综合理论和方法的基础上,开展水深数据的层次性分析,对水深数据进行分类、定级和聚合等处理方法研究。在满足制图综合规范的基础上,按照水深分类数据的重要性和特征性排序,重组综合方法使用顺序和结构,从而构建层次水深综合模型。该模型能够实现水深综合的流程控制,兼顾水深综合的质量要求,为进一步开展水深自动综合的实用性研究提供了理论和技术支持,具有一定实用价值。