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。     

不确定度在多波束测深数据质量评估中的应用

在海道测量中,由于无法对测量数据进行多余和重复观测,因而不能精确测定各种误差,同时也几乎没有测量成果质量的控制指标,这正是多波束测深数据质量评估所面临的现实且急需解决的难题。基于国际海道测量规范S-44(5th)的要求,研究了不确定度在多波束数测深数据质量评估中的应用。通过实例分析可知,测量结果的可用性在很大程度上取决于其不确定度的大小,不确定度越小,说明测量结果质量越高,越具有可靠性。因此,将不确定度充分合理地应用于多波束测深数据处理和评估是一种最为理想的途径。     

多波束测深系统的归位问题研究

根据多波束系统的作业原理和工作流程，经分析和研究，给出了多波束归位计算的过程和模型。     

深水多波束声呐测深数据精度评估

多波束测深精度评估是水深测量质量控制的重要方面,静态精度评估与交叉测线动态精度评估能够从不同角度表征测深精度,估计测量样本的综合误差。在实际调查作业过程中,由于缺少水深真值,在进行精度估计时缺少可操作性。本文利用Kongsberg EM120型深水多波束系统的测深数据,基于某一区域的重复测量数据,应用中央波束的水深数据进行静态精度分析;通过引入网格化方法,进行动态水深精度评估分析,并通过偏差分析揭示测量样本的误差分布特征。结果表明,中央波束水深数据静态精度评估与基于网格化方法的动态精度评估具有实际可操作性,其结果能够有效估计测深的综合误差;重复测量数据的偏差分析能够有效展示误差的分布特征。     

利用CUBE算法剔除多波束测深粗差研究

针对国内基于不确定度信息处理多波束测深数据相对滞后现状,将CUBE算法应用于大批量多波束测深粗差剔除研究。通过与人工交互编辑结果对比,表明CUBE算法剔除粗差效率较高并能保证测深成果质量,具有较高的推广应用价值。该研究对进一步优化我国多波束测深粗差处理算法也具有重要意义。     

深水多波束测深系统测深性能综合评估

多波束测深系统越来越被广泛应用于深海调查,并逐渐成为远海综合调查船的标配仪器.利用其开展水深测量作业前对其测深性能进行有效而全面地评估是极为关键的一步.利用2套SeaBeam3012深水多波束测深系统、1套HY1690深水单波束测深系统,在不同条件海域开展一系列系统性试验,并对测深数据分别开展"线与线"、"线与面"及"...     

多波束测深边缘波束误差的综合校正

边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.     

深水多波束测深系统测深精度评估

深水多波束测深系统主要应用于高精度全覆盖水下地形测量,随着现代水声技术的发展,其可同时获得海底地貌信息(底质分类)、水柱信息(水体中的油气),成为海洋探测必不可少的设备。对深水多波束测深系统原理、功能、发展做简要介绍,对多波束系统测量误差与精度评估方法进行了初步研究,并利用上海海洋大学"淞航"号首航实测数据,开展了EM302深水多波束测深系统的安置偏移量检校和测深精度评估工作。该工作具有较强实用性,为深水多波束的合理高效使用提供有益的参考。     

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。     

多波束测深系统各误差的传播影响规律分析

系统总结了多波束测深点的误差源,给出了测深点误差估计模型。通过对Seabat 8101型多波束测深仪单呯测深点的误差影响估计,得出了各误差的传播影响规律及其影响量级,对多波束数据处理和测量成果质量评估具有一定的参考价值。     

基于多波束声呐的人工鱼礁区地形特征分析

建设人工鱼礁(Artificial Reef,AR)是恢复和养护近海渔业资源的重要措施。尽管中国沿海各地人工鱼礁规模宏大,但对于鱼礁投放后的监测明显不足。传统调查方法存在效率低、成本高等缺点,多波束测深系统(Multibeam Echo Sounder,MBES)为探测鱼礁区地形地貌提供了一种有效的技术手段。本文利用高分辨率的多波束测深系统,获取礁区详细的测深数据,快速确定鱼礁位置、形态等信息;应用地形分析工具提取地形变量(坡度、曲率、粗糙度、地形耐用指数及地形起伏度),分析投石后海底地形特征。研究表明,礁石投放后海底地形发生显著变化(水深5~10 m),礁石发生沉降现象(下沉深度约0.45 m),礁石周围出现冲淤地形(礁石堆高1.65 m,影响范围5 m左右)。分析人工鱼礁引起的微地形地貌的变化,可以为鱼礁的监测与效果评估工作提供一种新的技术方法,具有较强的现实意义。     

多波束测深误差源对测点位置归算影响研究

针对Rob Hare提出的多波束测点位置归算精度估计模型的不足,建立了顾及各项改正数之间相关性的改进模型.在多波束测点位置归算模型的基础上,分析了影响测点位置归算的各项误差来源,推导了各误差源对测点位置归算精度估计的影响量,结合算例,分别利用两种模型计算了各误差源对测点位置归算精度的影响量级,绘制了各误差源的误差曲线图与总位置误差曲线图,通过对计算结果的分析比较,得出了两种模型在评估多波束测点位置归算精度时存在的差异,由于顾及到改正数间的相关性,认为改进模型更加科学合理.     

基于多波束背向散射强度信号的海底表层沉积物粒度分类研究——以澳洲Joseph Bonaparte湾为例

近海海底地形探测与沉积物精确分类对涉海工程建设、生物栖息地反演以及海底资源勘查与开发具有重要的现实意义。以澳洲Joseph Bonaparte湾为例,利用多波束测深技术获取了该海湾约880 km2水域的水深数据与背向散射强度信号,结合同步采集的54个海底表层沉积物样品,通过随机决策树模型对该海域海底表层沉积物进行了分类研究。结果表明:（1）利用随机决策树模型分析该海域沉积物类型与背向散射强度的关系时,当模型内部参数设置:树的总数为200,最小分裂节点为2,每棵树的最大分裂级数为5时,可提高预测准确率;（2）该参数设置下,利用13°和37°入射角的背向散射强度预测该海域沉积物类型时,准确率最高,其值为83.3%,且在研究海域,砂质砾和砾质砂分布在背向散射强度较强的深槽或海沟等地区,而砾质泥质砂和含砾泥质砂主要分布在背向散射强度较弱的浅水海域。分析还发现,当水深数据作为预测海底表层沉积物类型的特征变量时,有可能降低最终预测结果的准确率。     

基于PCA法的沉积物质量评价模型构建及其应用

本研究针对我国沉积物质量评价存在的问题,基于近海沉积物监测常规指标和海洋沉积物质量标准,结合主成分分析法（PCA）构建了沉积物质量的评价指标体系和数学模型,划分出三类沉积物质量综合指数（F）的量化区间值,并在九龙江及毗邻海域进行了示范应用。模型结果显示九龙江口沉积物质量以二类为主,具有面源和点源的复合污染特征,关键区域为漳州近岸海域;单因子评价结果表明主要污染指标为Zn、Cu和Pb。评价结果较好地反应了沉积物环境质量现状,为九龙江口底质保护和治理提供了技术支撑。     

基于粘性流模型的筒型基础防波堤波浪力数值分析

筒型基础防波堤是一种新型港口海岸工程结构,其基础上部是由连续排列的圆筒构成的直立防浪墙.采用粘性流数值模型,研究连续圆筒防波堤上波浪力竖向分布、水平(沿圆筒环向)分布和波浪力合力特性,并对粘性流数值模型计算的平面直墙波浪力与海港水文规范方法计算结果;粘性流数值模型计算的连续圆筒墙面波浪力与平面直墙波浪力;无限长连续圆筒墙面波浪力与有限长连续圆筒墙面波浪力进行比较分析.针对所选工程算例,建议按<海港水文规范>中平面直墙波浪力计算方法确定连续圆筒防波堤上的波浪力时,波峰时考虑0.90左右的折减系数,波谷时考虑0.95左右的折减系数.     

基于GAM模型对辽河公园水质的研究

基于GAM模型对2006～2011年辽河公园水质监测数据进行分析,旨在对大辽河水质进行评价。结果显示,每年pH值趋于一致;2011年溶解氧明显高于其它年份,且2006年溶解氧达到最低值。就6年的监测数据进行风险评估发现,2007年COD浓度较高且高于平均值;然而,溶解氧和COD与氨态氮的变化只有40％的相关。     

基于PSR模型的珊瑚礁生态系统健康评价指标体系的构建与应用

运用压力-状态-响应（pressure-state-response,PSR）模型,采用生态系统健康理论评价珊瑚礁生态状况.借鉴国内外现有生态系统评价方法,结合珊瑚礁生态系统的特点,建立适合我国国情的珊瑚礁生态系统评价方法和模式,并对我国典型海域珊瑚礁生态健康状况进行评价,以期为我国典型珊瑚礁生态系统健康状况提供基础资料.评价结果显示东山、涠洲岛、海南东部珊瑚礁生态健康状况为健康,徐闻和西沙海域珊瑚礁生态健康状况为亚健康,评价结果与我国相关生态监控区调查结果基本一致.     

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.     

基于模型叠加方法的登陆台风强度预报

登陆台风危害极大,是一种严重的自然灾害.统计表明,地球上台风平均每年造成60亿～70亿美元的经济损失和2万多人的死亡.从全球每年发生的台风次数来看,西北太平洋所占的比例最高,达到33%,因而中国是世界上遭受台风灾害最为严重的国家之一近年来,沿海地区随着社会经济的快速发展,台风灾害呈明显上升的趋势,严重地阻碍了灾区社会经济的可持续发展,因而研究登陆台风的长期变化对国计民生具有重要的现实意义.