便携式多波束测深系统波束形成快速算法与试验数据处理

便携式多波束测深系统既要保证测深精度的基本要求,又要尽可能减小设备体积、降低造价。FFT波束形成技术作为一种有效提高波束数目的手段,能够在DSP上实现,并且有很高的计算效率,有效解决了这一问题。本文对FFT波束形成算法进行了仿真,通过处理湖试数据,验证该算法的有效性,为解决多波束测深系统的小型化问题提供了技术支撑。     

多波束测深精度检定方法

针对目前多波束测深仪缺乏检定的情况,设计了多波束测深检定系统,并对SeaBat8101型多波束测深仪进行测深精度的检定实验,利用最小二乘原理对实验结果进行拟合.实验结果表明,被检定多波束测深精度良好,实验设计可行,可以用于多波束测深系统的多次重复性检定.     

多波束测深数据抽稀准则研究

本文通过对多波束测深(采样)数据DTM结构的分析,结合目前多波束测深数据处理和海图编辑、使用的现状和目标,提出了三种抽稀准则:航行安全性准则、地形完善性准则、线性化准则,并建立了相应的数学模型,为后续的多波束测深数据抽稀方法的实现提供了依据和理论基础。     

多波束测深全覆盖测量分辨率研究

根据国际海道测量规范,采用多波束测深手段的特等和1 a等全覆盖测量,可归纳为多波束测深全覆盖测量。多波束测深全覆盖测量对海底目标物具有不同的探测标准。本文在推导多波束测深分辨率模型的基础上对多波束测深全覆盖测量分辨率进行研究。根据全覆盖的原则,推导了多波束测深全覆盖测量的最大航速。通过算例分析,分别给出了纵向与横向分辨率的分布,并对测深扇面的宽度和航速控制提出建议。     

多波束和机载激光测深位置归算及载体姿态影响研究

我国继研制成功多波束测深系统后,正在着手研制机载激光测深系统。本文根据以上两种测深新技术的特点,全面推导了条带式深度测量位置归算的严密计算公式及其相应的精度估算公式,在推演过程中,充分顾及了海洋测量的动态效应即载体姿态的影响。本文最后还结合我国自行研制的实际系统参数数据,对位置归算改正的量值大小进行了数值计算和精度评定。     

基于Skyline的水下多波束测深数据应用

探讨了多波束测深数据的获取方式及处理流程,通过程序开发将其转换为Skyline点云数据格式,采用二次开发的方式,完成了"水下点云数据管理应用系统",实现了水下多波束测深数据在Skyline大场景中的应用。     

基于聚类分析的多波束测深数据滤波方法研究

现有的多波束测深数据滤波方法,在滤波效果和有效信息的保留问题上还不够完善。文中提出对测深数据滤波时,先设定小阈值,尽可能地剔除错误数据,再对滤出数据作聚类分析回收有效信息,防止信息丢失。     

基于IMAGENEX DT101多波束测深系统水下DEM建模研究

水下数字高程模型的建立可以提高水下地形直观可视化表达效果,更精确地表达水下地形的目标大小、形态及坡度变化规律,为水利工程建设、水库清淤、防洪抗旱等工作提供有力的数据支撑。多波束测深系统具有大范围、高效率和高精度等优点,把测量技术从传统的以点代面、以线代面的测量扩展到了真正意义的面的测量,为水下数字高程模型建立提供高精度、高密度的原始数据。本文以辽宁某水库1∶2 000水下地形测量工程项目为例,基于IMAGENEX DT101多波束测深系统,研究了其水下地形数据采集的具体流程和数据处理关键技术,并利用Arc GIS建立了水下数字高程模型。结果表明:IMAGENEX DT101多波束测深系统能够快速、高效地获取水下地形测量数据,其成果精度满足了相关规范要求,可以推广应用到其他水库与河流相应比例尺水下数字高程模型建立。     

多波束测深系统校正参数求解方案及可视化实现

换能器和电罗经的安装误差以及GPS的导航延迟等因素往往造成多波束测深系统存在系统内部误差,参数校正是消除内部误差的有效方法.本文详细分析了各项校正参数的海试方案和计算模型,结合科学计算可视化技术给出了各项校正参数的可视化交互求解思路和模型,实现了校正参数的快速、直观求解.     

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。     

SeaBeam 3012深水多波束测深系统标定方法

以"向阳红10"科考船船载SeaBeam 3012多波束测深系统为例,对深水多波束系统的标定方法进行研究,依照海试标定试验对海上标定的步骤进行了较全面的阐述,通过标定测量得到水下换能器阵安装偏差结果,并对该系统进行了性能测试和精度评估。通过对采集到的水深数据进行分析,可知该测深系统的水深数据质量可靠,地形图能客观、合理地呈现海试区域的水深和地形地貌信息。     

多波束测深数据的抗差Kriging 拟合

针对普通Kriging法处理多波束测深数据受异常值影响的问题,推导了变异函数样本值的抗差计算公式来消除异常值对变异函数拟合的干扰。利用实测数据对算法进行实现,验证了其在精确估计和检测异常方面的优势。进一步采用该算法对数据进行规则格网的构建,将其与人工剔除异常生成的格网比较,获得了一致效果,证明了算法在自动检测异常的同时生成高精度海底地形规则格网的可行性。     

多波束勘测运动传感器偏移的改正方法

系统分析多波束勘测时运动传感器偏移造成的姿态误差的特点,以及对波束归位的影响,根据水深误差受横摇误差影响更大、运动传感器偏移带来的横摇误差主要受纵摇决定的规律,借助三维光照水深图、傅立叶或小波分析工具、纵摇与水深误差关系图判断是否存在运动传感器偏移,然后通过消除纵摇与水深误差的线性关系取得运动传感器的偏角,最后对测区所有波束重新归位,完成运动传感器偏移改正,对浅水多波束勘测质量的提高有一定的意义。     

Development of method in precise multibeam acoustic bathymetry

The sound ray tracing method can achieve higher accuracy in determining depths and plan positions with muhibeam echo sounding sys-tem. In data processing, actual sound speed profile must be used in the method. However, the method is too complicated. In order to overcome the shortcoming, this paper presents a new method, the position correction method. Two situations are considered in the new method, namely, change of sound velocity keeps constant gradient in whole water column (including N layers) or in different water layer.     

精密多波束测量中时延的确定方法研究

针对精密多波束测量中多波束系统与GPS系统间存在时间延迟的问题,提出了两种确定时延的方法,即坐标匹配法和竖向时序相似法。前者需根据NMEA0183电文和NAV电文中坐标对及其对应时标确定时延;后者根据GPS与heave呈现船体垂直运动时序的一致性,通过质量控制、姿态改正和垂直运动波形的相似性来确定时延。两种方法在时延确定中均取得了较高的精度。     

应用重力地质方法反演皇帝海山的海底地形

论述了采用重力地质方法(GGM)反演海底地形的基本原理,并使用该方法计算了皇帝海山南部的海底地形模型,与现有的海深模型和船测海深数据相比,其精度略高于ETOPO2模型。与经典方法相比,GGM方法不需引入先验模型,不必考虑海底的均衡状况,模型简单,易于计算。     

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。     

多波束条带测深中的声线跟踪技术

在高精度水下声学定位中,常采用分层等梯度声线跟踪的方法对水下目标进行定位。但当声线入射角度过大时,该方法入射角的迭代解算会出现发散问题。首先,针对该问题产生的原因进行了分析,并在此基础上提出了一种新的入射角迭代方法,新方法采用曲率半径R代替Snell常数p进行迭代。利用500 m水深模拟数据进行了验证,结果表明：在声线入射角较小时（如不大于80°）,新方法和原方法的定位精度相当;在声线入射角度进一步增大时,新方法的定位效果优于原方法。     

机载激光浅海测深技术的现状和发展

水深测量是海洋测绘的重要内容。传统的船载多波束回声测深方法虽然具有较高的测量精度,但无法进入沿岸浅水区域和海礁密集区域。近年来,机载LiDAR的出现和发展填补了沿海浅水区域水深测量技术的空白,已成为一种快速高效的水深及海底地形探测方法。本文介绍了现有的几种有代表性的机载激光测深系统,给出了机载激光测深数据处理流程,分析了机载激光测深的关键技术,归纳并总结了该技术目前所存在的技术难点和未来的发展趋势。     

浅水多波束测深潮汐改正技术研究

提出了一种顾及潮时差变化的多验潮站多边形潮汐分区改正数学模型,设计了海量多波束数据通用的虚拟单验潮站改正模式。应用结果表明,该模型准确地再现了时变水位场,实现了区域瞬时海面的无缝拼接,较好地解决了多波束条带采用传统潮汐分区改正模型引起的断层及锯齿状问题。