多源水深数据融合的近海数字水深模型构建

针对近海多源水深数据来源复杂,密度不均匀的特点,提出了构建近海数字水深模型的方法.首先选择合适的插值方法建立多分辨率的数字水深模型,然后采用叠加融合多分辨率网格的方法建立最终的高分辨率数字水深模型.以渤海海区的部分多波束、单波束数据为例,分别采用克里金法、连续曲率张力样条法和狄洛尼三角网法三种插值方法,结合模型融合建立...     

基于多源水深数据融合的海底高精度地形重建

本文在研究多源水深数据构建技术的基础上,分析了张力样条插值算法和“移去-恢复”法的多源水深数据融合处理技术,基于该方法选取实验区,利用多波束、单波束、历史海图等多源水深数据进行高精度海底地形融合试验,并针对多源水深融合技术缺少误差评估的现状,利用split-sample方法对融合结果进行水深不确定性评估,形成融合结果的可靠性空间分布。结果表明该方法无论是在数据稀疏区还是高密度区都达到了较好的融合效果,既保留了高分辨率水深数据的细节信息,又较真实的反映了研究区海底地形特征,且构建的海底地形精度可靠,误差百分比集中在0.5%。本文整套数据融合和结果评估方法可为多源水深数据融合的海底高精度地形构建提供借鉴和参考。     

多波束声呐图像条带中央和边缘残差处理方法

多波束声呐图像是进行海底底质分类的主要数据源之一,由于受海洋噪声、声波散射和混响、仪器设备等因素影响,其经各项常规改正后仍存在明显残差,突出表现在中央波束区和条带重叠区,难以形成高质量的声呐图像。文中分析了多波束声呐图像残差的成因及影响,提出了一种基于多条带最小二乘拟合的多波束声呐图像残差处理方法。首先,得到相邻声脉冲(ping)信号中央区域、重叠区域以及整体趋势的拟合函数;然后,通过拟合函数计算得到中央和重叠区域的残差改正系数;最后,通过改正系数进行残差改正。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了残差对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。     

多波束测深数据出现失真的因果分析

分析了多波束测深系统在外业数据采集和内业数据后处理过程中出现失真的多种因素,列举了几种多波束测量数据失真的图例,并提出避免多波束测量出现失真的建议。     

在疏浚工程检测中的多波束数据后处理方法研究

在对多波束测深系统实际测量数据进行数据后处理时,由于采用不同的网格化处理方法,可能会使测量结果产生较大差异。通过对不同的网格化处理方法测量结果的影响分析,介绍了一种全新的网格化处理思路,在疏浚工程检测中,面对大量、密集的多波束测深数据,能更好地满足检测目的,使其能有效的指导疏浚工程施工或为工程竣工验收提供有力依据。     

多波束声呐和侧扫声呐数据融合方法研究综述

多波束声呐系统与侧扫声呐系统均为海底面探测的重要工具,二者均采用声学方法,在工作原理上存在异同。本文简要介绍了二者的研究进展,分别对其数据处理进行了比对分析,认为多波束声呐处理方法侧重于数据的测量精度,而侧扫声呐则主要侧重于图像处理;归纳了当前二者主要的数据匹配融合方法,包括同名特征融合、基于SURF算法的匹配融合以及特征点融合,从数据采集原理上对数据融合方法进行了深入分析,发现在探头定位、单ping数据点分布以及ping之间的数据定位上存在一定的困难,即使经过一定的处理,二者采集的也非简单的平面图像,故二者的数据融合尚存在一定的难度。     

三维可视化技术在海底环境探测中的应用

探讨了多波束测量和三维可视化技术在海洋中的应用。多波束测量系统产生的海量探测数据，为数据可视化和数据分析技术的发展创造了机会。通过可视化技术可以在不降低原始数据质量的情况下，进行多源数据的融合显示。对DTM数据进行光照、明暗和三维处理，可以创造一种直观、易于理解的可视化效果。将反映物质属性的信息作为假彩色纹理，叠加到地形之上，在交互式分析工具的支持下，可以使三维可视化技术在海洋地质、海洋环境、海洋渔业和海洋工程中得到广泛的应用。     

基于Ping的Douglas-Peucker法抽稀阈值优化选取

抽稀阈值的合理选取直接影响多波束测深数据抽稀结果和构建海底地形的表征能力,在基于Ping的Douglas-Peucker法多波束测深数据抽稀的基础上,提出了计算拟合曲线曲率值确定多波束测深数据抽稀阈值的方法。通过算例分析,验证了该方法在多波束测深数据抽稀中的适用性和有效性,取得了较好的抽稀效果。     

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。     

数据融合技术在多源潮汐数据分析中的应用

为了充分利用现有潮汐数据以建立高精度的潮汐分析模型，在利用最小二乘法进行潮汐分析的基础上，将数据融合技术应用于具有多源潮汐数据的分析，提出潮汐数据的分类方法，建立了三种潮汐数据融合方案，推导了各种方案的数据融合公式，并分析了各种方案的特点及适用范围。     

基于经验模态分解削弱多波束残余误差的方法

针对多波束水深数据中存在的系统性残余误差,提出了基于经验模态分解方法来削弱残余误差的方法:首先利用经验模态分解方法对多波束测深数据作一维分解,将非线性、非平稳的多波束测深数据分解成准线性子波,然后构建水深数据趋势项与残余项,利用中央波束趋势项建立整体数据趋势项,最后加以水深数据残余项还原海底地形,削弱残余误差影响。通过实测多波束测深数据验证方法的有效性。     

GeoSwath相干多波束系统原始数据的解析

通过分析GeoAcoustics公司的GeoSwath相干多波束系统的二进制原始文件结构,使用VC 6.0设计出各传感器字段的数据结构,并编程实现相干多波束数据的提取和图形可视化。该技术方法对于GeoSwath系统多波束数据的提取和分析处理有参考意义。     

基于航渡式水深数据的海底地形DEM建模方法

针对航渡式水深测量资料海量、条带式分布的数据特点,提出了分块抽稀、区域建模、拼接整合的海底地形DEM建模思路,可有效提高不规则形状水深资料的建模效率,丰富海底地形DEM获取手段。实验证明,该方法具有结构简单、操作便利、内存占用少、计算效率高等特点,能够实现基于航渡式水深数据的海底地形DEM建模。     

多波束回波强度数据记录方式比较

分析了三种不同多波束测深系统回波强度的记录方式及数据结构,基于各自生成声纳图像的特点规律的差异,按其声纳图像不同用途对多波束测深系统进行了归类,其结果可为用户结合自身需求,正确购置多波束测深系统及合理应用声纳图像提供参考.     

Processing and analysis of Simrad multibeam sonar data

The common approach to analysing data collected with multibeam and sidescan sonars is to visually interpret charts of contoured bathymetry and mosaics of seabed images. However, some of the information content is lost by processing the data into charts because this involves some averaging; the analysis might uncover more information if done on the data at an earlier stage in the processing. Motivated by this potential, I have created a software system which can be used to analyse data collected with Simrad EM1000 (shallow water) and EM12 (deep water) multibeam sonars, as well as to generate bathymetry contour charts and backscatter mosaics. The system includes data preprocessing, such as navigation filtering, depth filtering (removal of outlying values), and amplitude mapping using the multibeam bathymetry to correctly position image pixels across the swath. The data attributes that can be analysed include the orientation and slope of the seafloor, and the mean signal strength for each sounding. To determine bathymetry attributes such as slope, the soundings across a number of beams and across a series of pings are grouped and a least-squares plane fitted to them. Bathymetric curvature is obtained by detrending the grouped data using the least-squares plane and fitting a paraboloid to the residuals. The magnitudes and signs of the paraboloid's coefficients reveal depressions and hills and their orientations. Furthermore, the seafloor geology can be classified using a simple combination of these attributes. For example, flat-lying sediments can be classified where the backscatter, slope and curvature fall below specified values.     

多波束数据的海底数字地形模型构建

提出大批量多格式原始多波束数据的DTM构建方法，以满足大区域、大比例尺海底地形制图的需要。在多种格式原始多波束数据接口和系统内部标准数据结构的基础上，通过对数据文件、数据种类和数据运算量的有效组织管理，实施边读入、边权重配赋的网格插值，分析了高斯、指数和距离平方反比权重函数的适用性，及最小值、最大值和平均值的实用性。在权重配赋网格插值基础上，提出分形fBM和张力样条配合使用的方程式插值方法，保证DTM数据的有效外延和地形分辨。整套算法效率高，并能有效保证DTM的精度，对存储在外部介质的数据遍历一次即可完成网格插值。     

A new method for weakening the combined effect of residual errors on multibeam bathymetric data

Multibeam bathymetric system (MBS) has been widely applied in the marine surveying for providing high-resolution seabed topography. However, some factors degrade the precision of bathymetry, including the sound velocity, the vessel attitude, the misalignment angle of the transducer and so on. Although these factors have been corrected strictly in bathymetric data processing, the final bathymetric result is still affected by their residual errors. In deep water, the result usually cannot meet the requirements of high-precision seabed topography. The combined effect of these residual errors is systematic, and it’s difficult to separate and weaken the effect using traditional single-error correction methods. Therefore, the paper puts forward a new method for weakening the effect of residual errors based on the frequency-spectrum characteristics of seabed topography and multibeam bathymetric data. Four steps, namely the separation of the low-frequency and the high-frequency part of bathymetric data, the reconstruction of the trend of actual seabed topography, the merging of the actual trend and the extracted microtopography, and the accuracy evaluation, are involved in the method. Experiment results prove that the proposed method could weaken the combined effect of residual errors on multibeam bathymetric data and efficiently improve the accuracy of the final post-processing results. We suggest that the method should be widely applied to MBS data processing in deep water.     

Reson8101增强型多波束的几项影响因素测试及分析

随着测量技术的不断进步,多波束测深系统以其高效率、全覆盖的特点,得到广泛认可并应用于海道测量工作中,然而不同型号的多波束测深系统,其信号质量在不同使用方法下有着显著的差异[1].针对影响Reson 8101增强型多波束数据质量的几项因素进行测试并分析,从而找出有效提高数据质量的方法.     

基于测深数据的胶州湾底质类型估计方法

探讨了基于高精度多波束水深数据的底质分类方法。对高精度水深数据按一定采样窗口单元提取统计特征;利用聚类分析方法对采样窗口单元进行分类;将分类结果与表层沉积物底质调查结果以及声纳分类结果相对比,发现三者具有一致性。此方法可以用来识别基岩、砾石、沙和粘土等底质类型。     

基于二维经验模态多波束测深插值算法比较

针对多波束水深数据非线性、非平稳性的特点,尝试将二维经验模态分解方法(BEMD)引入到多波束水深数据处理中,考虑不同包络面插值方法对二维经验模态分解结果的影响,比较了几种不同插值方法对于包络面插值精度以及筛分的标准偏差结果影响,并经过实测多波束水深数据的实验验证与分析,总结出适合应用于多波束水深数据二维经验模态分解方法的包络面插值方法。