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。     

关于信息化海洋测绘问题的探讨

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。     

多波束声速剖面的动态选取方法

在顾及水体声速变化规律与空间位置及时间相关性的前提下,以时间最近法与距离最近法为基础,利用平均声速模型获得深度误差比,再利用深度误差比分析时间最近法与距离最近法的优劣,从而动态选取声速剖面,同时针对动态选取方法的不足进行扩展。实验结果表明,在削弱声速误差影响方面,当参照的水体声速变化规律与实际情况相符时,扩展后的动态选取方法要优于常用方法。     

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。     

多波束后向散射数据地形校正的算法研究

利用多波束反向散射数据进行海底底质分类是目前多波束声纳系统应用的一个热点研究方向.然而,由于海底不规则地形的影响,多波束声纳接收的反向散射信号,往往不能够真实表达海底底质的性质.因此,消除地形对多波束反向散射数据的影响是提高海底底质分类精度的一个重要步骤.本文基于多波束系统的特点,在详尽分析了地形对多波束反响散射数据影...     

全球海底地形精细建模进展与发展趋势

精细的海底地形模型在海底板块构造运动、水下载体航行保障、海洋资源勘探等方面具有重要作用。回顾国内外海底地形探测技术和模型构建的发展,讨论当前全球海底地形精细建模的研究现状和面临的主要挑战,总结今后全球海底地形精细建模的发展趋势,认为基于卫星测高技术的海洋重力场反演仍是未来全球海底地形精细建模的主要技术手段,并且新体制测高卫星如双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)二维海面高测量任务将为进一步提升海洋重力场以及海底地形模型精度提供数据源,结合地形复杂度优化海底地形反演理论方法有望带来理论创新,探索人工智能技术用于海底地形精细建模值得关注。     

海底入射角对多波束反向散射强度的影响及其改正

综合考虑测船姿态、声线弯曲和海底地形对入射角的影响,推导了计算多波束海底入射角的实用模型。根据Lambert法则,改正海底入射角对反向散射强度的影响。实例计算结果表明,所述模型能精确地计算波束在海底的入射角,有效地改正其对反向散射强度的影响。     

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.     

影像的数字畸变模型

阐述了建立各类成像系统通用数字畸变模型并提供对应内方位元素的原理与方法,并以鱼眼数字相机所摄影像的全处理过程为例,证实了本文方法的正确性。     

多波束的校准方法及其成果分析

多波束的校准是水深测量过程中的最重要的环节之一,测量成果的精确度与多波束的校准质量密切相关。多波束探头的结构特点、校准参数间的关联性决定了多波束的校准方法。通过实例详述了多波束参数的校准方法及各参数间的关联性,提出了Fansweep20多波束参数校准顺序与成果分析要点。     

Investigating Effects of Seafloor Topography on Sea Surface Currents in the Caspian Sea and Northern Indian Ocean

Seafloor topography certainly has an impact on ocean circulation in different ways. Due to this assumption, the sea surface currents calculated by optical flow (Horn–Schunck) and geostrophic currents methods are analyzed to observe this impact. Pair of sea surface temperature imageries, calculated sea surface height and sea level anomaly are showed beside depth map in areas with meaningful bathymetric features such as underwater mountains and pools. The reason for the formation of some eddies in the Caspian Sea and Indian Ocean is concluded from the location of pools and knolls. In this study, in addition to introducing new time span for calculating geostrophic currents, Ocean Surface Current Analyses Real-Time (OSCAR) currents are applied to validate our estimated currents. Variety of products such as sea surface temperature imageries, OSCAR currents, depth map, calculated results like sea level anomaly and absolute dynamic topography and estimated currents via optical flow and geostrophic currents have been collected in this paper to make very detailed investigation on depth effect on mentioned water parameters. Results show that impacts of knolls and pools are meaningfully clear in optical flow and geostrophic currents in shaping and rationing water motions.     

求解普通相机径向畸变系数的一种简便方法

根据相机光学畸变使得空间直线在像片上的构像变成曲线的这种现象,探讨如何通过空间直线的曲线构像恢复成直线的过程来求解相机径向畸变的k1系数。该方法经过实例计算证实简便可行,且得到较好的结果。     

三调正射影像生产中道路扭曲的快速纠正方法

土地调查中数字正射影像(DOM)底图生产是开展资源与环境监测、国情普查的基础.针对正射纠正后影像中存在大量扭曲区域,特别是道路区域,本文提出全新作业模式,即通过编辑道路扭曲区域数字高程模型(DEM),进行实时局部正射纠正来实现.高分辨测绘卫星影像高分二号和北京二号两组实验数据生产表明,该方法实现了影像道路扭曲区域的快速纠正,纠正后道路区域边缘地物没有出现明显错位现象.同时,一定数量道路区域控制点的局部纠正前后精度对比,表明该方法很大程度提高了道路扭曲区域的纠正精度,平面精度优于4 m,满足我国1:1万正射影像生产精度要求.      

适用于大尺度速度场建模的MQ-B新模型

基于MQ-B方法的基本数学原理提出沿大地线度量距离构造核函数,得到一种适于大尺度范围速度场建模的MQ-B新模型,该速度场在参考椭球面上建立。将适于标量场的MQ-B方法推广到适于矢量场,拓宽了多面函数拟合方法的应用领域。实际算例表明,提出的基于大地线核函数的多面函数拟合模型与传统的通过经纬度坐标差构造核函数的多面函数拟合模型在中国区域内精度相当,但理论上更完善,可用于大尺度速度场建模。     

利用多波束反向散射强度角度响应曲线的底质特征参数提取算法

提出了一种基于多波束反向散射强度角度响应曲线的底质特征参数提取算法。根据多波束单ping反向散射强度数据的变化规律,给出了获取平均反向散射强度角度响应曲线的ping数确定方法;分析角度响应曲线与底质类型的相关性,由于曲线上残留误差难以消除,采用容差性强的非线性最小二乘拟合算法,结合Hellequin参数模型,提取底质相关特征参数。实例计算结果表明,提取的特征参数在抑制多波束海底反向散射强度误差影响的基础上,有效保留了底质类型相关的反向散射强度随入射角变化信息,保证了多波束海底底质分类的能力及可靠性。