无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术

为提高水陆一体化测量系统的作业精度和性能,开展无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术研究。借助仿真分析手段,对艇型及设备布置进行优化研究,并开展多传感器集成、时间同步、盲区无缝和实时拼接技术研究,设计并集成了无人艇载水陆一体化测量系统。实验表明,无人艇载水陆一体化测量系统获得的水上水下数据的平均垂直误差为0.12m。所提出的无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术是可行的,可为测绘艇和水陆一体化测量系统集成提供理论依据。     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

无人水面测量艇技术研究(三):自动导引挂接起吊回收系统

在利用无人水面测量艇进行水深测量作业过程中,如何提高测量艇在回收过程中的效率,保证在测量海域回收无人遥控测量艇的安全性成为当前亟待突破的关键技术问题。结合无人水面测量艇三体结构特点,研制出自动导引挂接起吊回收系统,该系统利用吊臂缆卡锁结构件实现对无人遥控测量艇的自动回收,整个回收过程可以在岸边或母船通过遥控实现,从而保证了测量作业人员的人身安全。     

无人船声学探测设备集成设计优化方法研究

常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制造,最终实现实船所测数据满足95%置信区间小于0.25,达到IHO44特优级标准,充分证明提出的关于无人船声学探测设备集成设计方法的研究是可行的,具有推广和深入研究的意义。     

船载多传感器综合测量系统点云实时显示技术

船载多传感器综合测量系统集成了三维激光扫描仪、多波束测深仪、GNSS、IMU、传感器稳定平台等传感器,采用非接触式的测量方式同步获取水上水下地形,在海岸带和海岛礁测绘中有巨大的应用价值。由于测量瞬时数据量大,系统点云实时显示是采集软件的重要组成部分。在有效地控制时间同步的前提下,优化数据融合效率,采用VTK(visualization toolkit)技术实现了海岸线上下一体化点云实时显示,有效地提高了系统的信息挖掘能力和现场决策支持能力,最终实现了水上水下一体化测量。     

极地海洋多波束测量测线布设系统设计及实现

针对目前多波束测量缺少专门的测线布设软件问题,考虑极地海域海冰对多波束测量的影响,本文设计并实现了极地海洋多波束测量测线布设系统。首先针对航前与现场作业等场景,设计了系统技术路线、架构和主要功能,特色功能包括建议测线方向计算、测线自动与手动生成、多波束现场处理数据导入和结果可视化评价等。阐述了系统功能实现的关键技术,包括测线自动生成、条幅制作与信息统计等。系统采用Python语言以及第三方开源工具包开发,最后开展不同场景下的应用试验并对结果进行了讨论。试验结果表明,系统可以快速、方便地进行多波束测量测线布设并对布设结果进行评价,能够有效提高多波束测量方案的设计效率,有利于极地海底地形地貌调查工作的开展。     

基于无人机和无人船的岛礁地形测绘技术

无人岛礁及其周边环境复杂、基准不一,对其进行高精度测绘存在诸多困难。介绍了一种基于无人机和无人船的测绘系统,融合大地测量、无人机航空遥感、无人船水下测绘等多源观测技术获取无人岛礁一体化测绘成果。并在广东省珠海市的三角岛进行实地测量,获取了海岛水上水下一体的三维点云、等值线、DOM等数据,陆上成果精度达厘米级,水深测量成果符合相关规范要求,该成果可广泛应用于海洋、国土、测绘、规划、建设等领域,有助于解决无人岛礁缺乏控制点造成的数据精度低、各部门需求数据多次采集耗时费力等问题。实践证明该技术具有一定的工程意义。     

全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中,利用“科学”轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题,提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施,有效地提高了海山区多波束数据采集质量,并提高了作业效率。获得的高品质地形数据,为多学科协同研究奠定了基础,为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

三维侧扫声呐技术在海洋测绘中的探测性能评估及应用分析

当前,海洋的价值越来越被人类重视,海洋开发活动对于国家发展日益重要,其中海底地形测量在海洋开发中有着举足轻重的地位.相较于应用多波束测深系统或侧扫声呐系统测量海底地形的传统方式,三维侧扫声呐将多波束测深系统与传统侧扫声呐系统的特点融为一体应用于海洋测绘生产,极大地提高了作业效率,减小了作业成本.本文以3DSS-iDX-...     

SeaBeam2112多波束测深资料处理与解释

精确的海底地形测绘技术成果是人类研究海洋，开发海洋折基础，长期以来，我国海底地形测绘一直采用效率低，成图精度差的单波束回声测量技术，已远远不能满足当今研究海洋、开发海洋的需要，１９９４年地矿部广州海洋地质调查局引进美国ＳＥＡＢＥＡＭ公司生产的ＳｅａＢｅａｍ２１１２多波束测量系统是当今世界先进的海底地形，地貌多波速宽幅测量系统，本文介绍多波束测量系统的特点、功能及资料处理方法、流程和参数。     

面向地形匹配的多波束测深数据抽稀方法研究

基于多波束测深的地形定位是水下潜器导航技术研究和发展的重点,多波束测深数据的高精度快速重采样是水下地形匹配定位的前提。传统的实时抽稀方法因对多波束测深数据模型的过分简化而效果欠佳。参考Douglas-Peucker算法和点云数据抽稀方法,采用角度-弦高联合准则对多波束每ping数据进行抽稀处理,参考导航地形图对抽稀后的多ping数据基于点云离散度进行二次抽稀处理,从而实现多波束测深数据的高精度快速抽稀处理。典型的数学仿真地形和实测多波束条带数据实验表明:文中提出的抽稀方法数据抽稀率仿真地形在85%以上,实测地形在90%以上,数据抽稀前后点云构成的曲面DEM误差在3%以内,并且算法实时性较好。     

基于声呐图像的深海采矿车组合定位导航算法

实现高精度的定位导航是深海采矿车完成海底工作任务的基础条件。在采矿车行进过程中,声呐设备生成的图像信息能够反映海底场景的变化,从而体现采矿车本身的运动,由此建立了一种声呐图像里程计,并将其与轮式里程计和USBL测量数据相结合提出了一种深海采矿车组合定位导航算法。首先对多波束前视声呐图像进行预处理,然后使用Canny算法进行特征检测并对特征点云进行配准,再结合声呐成像原理构建了声呐图像里程计运动模型,最后通过轮式里程计运动模型推导预测方程、声呐图像里程计运动模型和USBL测量数据推导更新方程,利用EKF（extended Kalman filter）算法实现基于多传感器融合的定位与姿态估计。海试数据验证了该组合定位算法能实现轮式里程计、声呐里程计和超短基线在速度、位置、艏向角估计、定位速率的精度互补,具有一定的有效性和精确性,该算法为深海采矿车的定位与导航算法研发提供了参考。     

基于移动车载测量模式下的测绘一体化应用

介绍了一种以机动车为设备搭载和作业平台,搭载测绘保障通用设备、卫星导航、数据传输和测量数据处理系统,实现数据采集、传输、处理、检核、发布与服务的测量内外业一体化应用,改变了传统测绘技术手段单一、分散及内外业相互脱节的作业模式。     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

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。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中,由于波浪和潮汐的影响,调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术,以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先,使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据,通过低通滤波剔除波浪信息,而获得海平面高程。然后,基于潮汐表和无人船海平面高程,构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法;在常规的海洋调查中,该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后,利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系,计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域,利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验,以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

科研鱼探仪数据的解编及地球物理应用

目前常规海洋测绘手段主要包括电子海图、单波束、多波束、侧扫声呐等,这些方法的单独使用会存在诸如数据样本稀疏、施工成本昂贵、难以获取确切深度等局限之处。基于超声波回声原理的科研鱼探仪广泛用于渔业资源调查与评估中,是渔业领域的主要统计手段,具有数据体量大、来源丰富、采集成本低的特点。超声回波数据在刻画鱼群数量、方位的同时,携带有海底地形与海水温盐结构信息,可以作为常规海洋测绘方法的补充。特别是数据解编后得到的高精度水体数据,可以用于海洋地球物理等研究,故针对科研鱼探仪数据的解编工作亟待进行。本文针对科研鱼探仪(SIMRAD EK80)的采集数据进行解编处理,并基于对道头信息的分析,实现对数据文件的重新分类,提取与海洋地球物理领域相关的位置、样点能量值等数据信息进行分析研究,旨在丰富海洋地球物理研究数据来源,为常规海洋探测工作提供借鉴,提升数据利用效能。     

远海多波束水深测量中声速剖面获取方法研究

声速剖面正确与否直接影响多波束测深系统测量结果的精度和可靠性,为了获得准确可靠的多波束测深数据,必须努力获取正确的声速剖面数据,来对测深数据进行声速校正。为进一步解决如何高效、准确地获取深远海声速剖面问题,在介绍几种声速剖面获取方法及特点基础上,重点对比了几种方法在远海多波束水深测量中获取的声速剖面数据,并给出了声剖数据的质量检查方法和声剖获取的一般要求,可为同类测量工作提供参考。     

多波束安装校准中各参数关联性分析

多波束测深系统安装校准是多波束测量的关键环节,其安装和校准的好坏直接影响测量精度。在校准和测量过程中,各种误差参数是同时存在且相互影响的。正确分析其相互关联性,采取合适的校准方法,可以削弱其误差的影响,提高校准精度。论述了多波束安装参数校准的作业方法和误差分析,并对各校准参数的关联性进行了详细的论证和量化分析,提出了削弱各参数关联性的方法。