一种基于LM算法的多波束横摇残差改正方法

针对多波束测深系统由于存在运动残差而产生横摇误差,从而导致数据条带边缘呈现“波浪”状周期性起伏的问题,提出了一种基于列文伯格-马夸尔特（Levenberg-Marquardt,LM）算法的多波束横摇残差改正方法。该方法首先建立水深与横摇残差之间的函数关系式,然后采用非线性最小二乘LM算法并结合剖面趋势线构建思想进行横摇残差提取,最终实现对海底地形的改正。实例计算结果表明,改正后地形过渡更加平滑,趋近真实海底;左、右舷剖面水深标准差降低约50%,而剖面水深均值则几乎不变;对两组横摇序列进行相似性计算,初步判断横摇残差包含延时与杆晃影响。所提方法能够较准确地提取系统横摇残差,改正后海底地形起伏相对标准差明显降低,有效地削弱了运动残差对多波束测深数据的影响。     

多波束换能器吃水误差在分层计算的影响分析

针对传统多波束测深系统中对于换能器吃水改正中,存在误差影响下的声速剖面运用不当,并且未考虑声速分层影响,使得最终水深计算精度不高的问题。该文提出对多波束换能器吃水误差在水深分层计算中的影响进行探究,利用声速分层的计算方式结合吃水误差建立水深计算模型,设定不同吃水改正误差,得到观测偏差与吃水误差间的关系曲线并进行分析。实验表明:实际观测与理论观测深度的差值,受吃水误差的影响,增大速率随着吃水误差的增加会越来越快。     

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.     

一种多波束声速剖面反演与海底地形校正技术

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。     

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。     

基于多波束测深的海底沉管基槽回淤监测与分析

应用了多波束技术,分析了海洋环境和气候条件下的回淤情况,实现了港珠澳大桥海底隧道基槽开挖回淤分析原位测试、施工后数据的收集和处理。     

多波束测深系统时延偏差探测及校正方法

在利用多波束测深系统进行高精度海底地形测量时,各传感器之间数据采集时间不同步的问题,即存在时延偏差,这将会直接影响多波束测深数据质量,为此提出了一种基于最小二乘原理的多波束测深时延偏差探测及校正方法,给出了时延偏差探测及校正计算模型,设计了时延偏差探测及校正流程,通过实例分析,验证了所提方法的适用性和有效性。     

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。     

基于消声水池的多波束测深不确定度检测方法

目前国内多波束测深系统质量检验不够成熟,仪器质量和测量数据的可靠性和准确性都无法得到保证,为此,提出一种基于消声水池的多波束测深不确定度检测方法。通过建立基于消声水池的测深声呐检测硬件、软件平台,削弱了由于实验环境带来的各种误差及不确定度因素的影响,提高了检测的精度与可信度。对R2 Sonic2024型多波束测深仪进行几何指标检定实验和精度评定分析,精度较高的中央波束水深值总误差服从正态分布,计算其置信区间及落入置信区间的概率,剔除不符值,使其满足置信度为95%,并计算比对差均值。实验结果表明,该多波束测深不确定度检测方法切实可行,能比较客观地用于多波束测深不确定度检测。     

多波束测深系统误差来源分析、精度评估和解决方法

由于多波束测深系统的复杂性,其误差来源有多种。通过对各主要误差源及其影响进行分析,获得相应的解决方法,并对测量结果进行精度评估,有助于提高成果质量。     

论VAM的适宜时间

垂直角观测(vAM)的质量与作业时间有关.通过对大气折光角及其起伏的日变化规律的分析,提出了一种根据动态照准误差确定vAM的有利与不利时间的方法.与传统的观点相比较,采用该法确定的适宜时间将具有更高的参考价值.     

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.     

多波束与侧扫声呐图像的迭代自适应配准方法EI北大核心CSCD

针对目前多波束与侧扫声呐图像配准方法未顾及图像形变细节信息及二者尺度差异,存在局部纹理失真的问题,本文提出了结合小波变换、仿射变换和Demons配准算法的迭代自适应配准方法。利用小波变换提取侧扫声呐图像低频信息并重构图像,先后采用仿射变换和Demons算法将重构图像与多波束图像进行迭代自适应配准,获取配准变换模型,利用该模型对侧扫声呐原图像进行整体配准变换,获得多波束图像地理坐标约束的侧扫声呐图像。实例验证结果表明:该方法能有效实现多波束与侧扫声呐图像配准,获得位置准确且纹理丰富的融合声呐图像。     

两步法的多波束校正参数精准可视计算

针对可视化方法求取过程中受人眼观察比对的个体差异性以及多波束散点数据可视化显示形式的双重影响,两多波束条带人眼对齐误差较大,直接影响最终校正参数的计算精度问题,该文提出了基于两步法的多波束校正参数可视化精准计算方法,引入了多波束条带数据的自动对齐判断。首先依据两个多波束条带数据的几何关系,进行校正参数的粗校正计算;然后基于粗校正计算的估值,以抽样偏差最小为依据自动判断两条带数据是否对齐,实现校正参数的自动精确校正计算。实验结果表明,两步法计算多波束校正参数避免人眼视觉对齐带来的误差,有效地提高了校正参数可视化计算的自动化程度和计算精度。     

距离与角度控制的矢量面数据接边检查方法

针对现有接边方法依赖于直线型接边线,难以有效的支持非直线型接边线的数据接边质量检验的问题,提出了一种新的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检查方法。该方法利用矢量面到接边线的距离值与弧段转角角度值作为参考量检测接边特征点,通过匹配接边特征点的方式检测接边错误位置,不依赖于接边线的具体形态,能够适用于任意类型接边线的矢量面数据接边检查。以第一次全国地理国情普查数据接边检验为实例进行验证,结果表明,该方法的漏检率为0%,准确率达到95%以上,有效地提升了接边线非直线的矢量面数据接边质量检验的准确性及效率。     

"开放街道地图"建筑物目标直角修正方法

针对"开放街道地图"平台建筑物目标轮廓存在的"伪直角"问题,提出了一种基于墙体方向的建筑物目标直角修正新方法。分析了其建筑物目标的几何特征及表达,在保持建筑物目标主体方位的基础上,较好地解决了现有方法对不规则建筑物目标修正结果不稳定的问题。对比实验表明,该方法受建筑物目标形状影响小,在建筑物目标位置精度保持和几何形状保持等方面表现更优,极大地改善了"开放街道地图"建筑物目标几何精确性,进而有效提高了其数据质量。     

顾及航向角变化的轨迹丢失点补全方法

移动载体及其用户的轨迹数据记录相关的行为特征和运动规律,具有重要的社会研究价值,也是轨迹数据挖掘、行为特征匹配等方面的研究重点。然而,在采用GPS获取轨迹数据的过程中会因为信号丢失或者干扰等影响造成轨迹数据的缺失。在路网未知的条件下,由于缺乏快速有效的轨迹修补算法,大多数缺失轨迹会被舍弃或者简单预估处理,严重影响轨迹信息提取的准确性和可用性。针对这一问题,根据轨迹丢失具体情况,确定轨迹丢失点和分类判断规则;以航向角动态变化作为标尺,提出一种丢失轨迹点插值拟合补全算法;最后,利用该算法对采集过程中几类缺失的轨迹数据分别进行实验分析。实验结果表明,在路网未知的条件下,该算法能够快速、准确地完成缺失轨迹点的补全工作,具有一定的实用价值。     

A new method and a new instrument for the determination of the chronometer correction by means of radio time signals

Summary On the initiative of ProfessorR. Roelofs of the Delft Technological University and the financial support of the ‘Delft's Hogeschoolfonds’, a study was undertaken by the author concerning the reception and the use of radio time signals for the precise determination of the chronometer correction. As a result of this study an entirely new method featuring visual presentation and electronic enlargement of second ticks as transmitted by radio station WWV, was developed. Owing to the international importance of the problem, further development and actual construction of the necessary electronic equipment were carried out under the auspices of the Netherlands National Geodetic Committee, resulting in the Time Signal Oscillograph (TSO), which has now been in experimental use at the Geodetic Institute of the Delft Technological University since August 1953. The accuracy achieved by the new method is of the order of 1/1000 second, while errors and uncertainties due to atmospheric and/or man-made interference with the reception of the radio time signals have been practically eliminated. Operation of the instrument can be carried out by technically non-skilled persons, and direct reading of the chronometer correction in milleseconds is obtained. No identification is given of any particular second tick; however, this can be readily obtained by means of the standard tone modulation periods of the WWV radio station.     

Laser pointing angle and time of measurement verification of the ICESat laser altimeter using a ground-based electro-optical detection system

The Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat) will begin science operations in 2003 with an emphasis on determination of the ice sheet temporal variations in the Arctic and Antarctic regions. The ICESat bus will serve as the transport for an instrument called the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS). GLAS will provide altimetry and lidar measurements with a high level of accuracy. For altimetry, the GLAS data will enable determination of the laser pointing angle to within 1.5 arcsec and the laser pulse time of arrival on the ground to within 100 sec. Both of these data products contribute to the determination of the measured altitude vector from the spacecraft to the ice surface. Verification of both the laser pointing angle and the timing can be achieved by using a unique experimental technique designed to capture an altimeter pulse on the surface of the Earth. The capture of the laser pulse is accomplished by covering the illuminated area with devices designed to detect the arrival of energy within the altimeter footprint. This ground-based technique will supply an independent, unambiguous determination of the laser footprint geolocation and the epoch time associated with the arrival of the pulse on the surface. Knowledge of the laser footprint centroid on the ground will infer the laser pointing direction in the geocentric reference frame. This in situ measurement of the footprint geolocation and time of arrival will be compared to the corresponding data products provided by GLAS. The comparison of the GLAS laser pointing and the timing data with an independent measurement will verify the accuracy and/or will indicate the existence of any biases or errors in the generation of the GLAS altimetry data products. The detectors have been designed and tested in the laboratory and analyzed for energy level thresholds, system stability, temperature response and overall performance. Timing hardware has been tested and software has been written to achieve event detection within the desired accuracy.