基于梯度提升决策树算法的水深反演研究

传统的水深测量方法多通过舰载声纳实地探测的方法,灵活性较差且水深资料更新周期长,并且在某些海域,船只往往难以靠近从而无法完成测量。本文使用七连屿海域附近的WorldView-2多光谱遥感影像构建了基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)算法的水深反演模型,并利用单波束与人工测量相结合的水深数据,与传统的单波段模型、双波段模型以及BP神经网络水深反演模型的水深数据进行了水深反演精度对比。结果表明,在0～20 m深海域,GBDT模型反演精度高于其他模型,且更符合实际水深,其检验点的R²为0.9664, RMSE为0.94 m, MAE为0.75 m, RME为19%。     

水深测量中的声速改正问题研究

海域水文资料的不断丰富和声速仪的广泛使用,推动了水深声速改正精度的提高。结合黄骅港水深测量数据,针对声速剖面测量与声速改正以及声速、器差、指标差等要素间的内在联系及相互影响予以系统阐述。     

利用海洋重力数据和水深数据的相关性剔除粗差

在进行海洋重力和水深测量的时候,由于各种原因会造成部分测量数据带有较大的误差或出现错误.根据海洋重力测量时同时进行水深测量的作业方式,通过实际测量数据,利用海洋重力数据和水深数据的相关性,介绍了在数据后处理中海洋重力数据和水深数据的相互参照作用,以判断测量数据的正确与否,便于删除错误数据,提高测量数据的质量.     

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。     

远海航渡式水深测量水位改正方法研究

针对远海航渡式水深测量作业中的潮汐改正难题,基于全球潮汐场DTU10模型及GPS无验潮测深两种改正模式,通过潮汐场预报精度评估、验潮站实测数据比对分析以及GPS大地高计算潮汐值等多种手段,开展了大范围、长时段、单测线情况下水深测量水位改正研究,形成了一套适用性强的航渡水深测量水位改正方法与流程,为面向全球的海洋水深测量资料处理提供了潮汐、垂直基准和水位归算的方法和技术支持。     

基于RTK的测量艇实时姿态模型研究及应用

当前,小艇挂载单波束测深系统实施水深测量时,易受风、流、涌浪等复杂因素影响,导致水深测量精度偏低。为了探究船体姿态对水深测量数据精度影响机理,提升单波束水深测量精度,基于RTK实时测定船体三点的高程,结合小艇姿态改正模型,确定小艇实时姿态、航向、换能器动态吃水及升沉,重算深度及位置。通过在珠江口某海域设置不同姿态场景实测数据,计算实时小艇姿态等数据,分析不同船姿态对测深精度的影响规律,重算了水深及位置数据,有效地提高了单波束水深数据精度。     

水深测量计划测线布设与航迹控制算法

在水深测量中，合理地采集水深数据是确保高质量测图不可或缺的环节。为了高效合理采集水深数据，测量前的测线合理布设和测量中的航迹控制是两个关键点。本文提出了用于计划测线布设与航迹控制的算法，并对其进行了理论上的推导与分析，同时在新研制的水深数据采集系统中得以应用，证明以所提出的算法进行测线布设与航迹控制是有效的。     

自动记取测深特征点和定位水深值的思考

水下地形测量与陆地上地形测量所采用的控制测量方法是相同的,不同的是水下地形起伏无法直接观察,不象陆上地形测量可以选择地形特征进行测绘。因此只能用测深断面法或散点法均匀地布设一些测点。观测时利用船只测定每个测点的水深,其平面位置由定位设备按一定时间或距离间隔测定位置和水深。这就不可避免地会遗漏大量水下地形特征点水深。以往一般采用人工内插特征点水深值的方法予以解决,费时费力,无法适应现代测绘自动化技术的需要。由计算机自动记取测深线上地形特征点和定位点水深值是现代测深发展的需要。     

水深测量中的质量控制与数据检查软件的开发

水深测量是测量中常见的工作,涉及到测深、定位、姿态等数据的融合处理,为了得到高质量的数据,需要采用合适的数据采集软件,并针对测量数据进行有效的数据检查和质量控制。提出了一个"好"的数据采集软件所应具备的基本特征、如何进行质量控制等问题,提出了水深测量软件必须具备的关键功能、水深数据中空间参考系、位置精度、时间精度、数据完整性等质量因子的检查和质量控制方法,同时以HYPACK软件为例,针对其数据格式提出了采用高级语言编程,开发出了数据检查和质量控制程序,并与传统的方法进行比较。研究结果表明,开发有针对性的水深数据检查和质量控制软件不仅能显著提高工作效率,进行科学的精度评价,也能解决和修复测量数据中的参数错误等问题。     

一种船载水深测量数据均匀性分布研判方法

针对联合船载水深测量数据和海面重力信息构建海底地形模型时,判断测区水深测量数据分布均匀性主要依靠目视判别方法,致使效率较低缺点,借鉴图像处理领域特征点分布均匀性评价方法,结合船载水深数据抽稀简化技术,给出了描述船载水深测量测区数据均匀性分布量化指标方法.首先以4'网格边长为划分依据,将密集的船载水深测量数据抽稀简化;计...     

水深测量的误差因子分析

简述了现代海洋水深测量的基本特点;定性和定量地分析了由船速效应、波浪效应、定位中心偏心效应,以及测深仪发射声波延迟效应等测量环境效应引起的测量误差;推导了测量环境效应误差改正公式。计算机数值模拟结果表明,波浪效应是引起水深测量误差的主要因子。针对海洋水深测量环境效应的特点,提出了一些提高测量精度的方案和建议。     

深远海海域多波束水深测量声速剖面获取方法研究

声速是影响多波束勘测精度的重要的外部因素,它决定着声线跟踪的精度,并最终影响到测深精度。由于停船投放CTD时间成本比较高,探索经济高效的远海走航式多波束水深测量,特别是航渡测量期间的声速剖面获取方法成为现场测量人员急需解决的问题。在对HYCOM/WOA13数据与现场CTD数据进行了数据偏差分布、相关性等比对,验证HYCOM/WOA13数据适用性的基础上,提出了基于HYCOM模式数据、WOA13同化数据及单点历史CTD数据与现场XCTD/XBT多源组合的远海走航式多波束水深测量声速剖面获取方法。对比表明,该多源组合的声速剖面能较好反映施测位置的声速剖面情况,该方法对提高远海水深测量的精度和经济效益具有一定的借鉴意义。     

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。     

CTD资料预处理规范化的探讨

海洋科学是一门实践性很强的学科,没有第一手的调查资料和数据,就无从开展理论研究.CTD资料是海洋科学研究中的基础资料.随着CTD测量技术的日新月异,测量数据精度不断提高.但是不同品牌、不同型号CTD获取的资料,经不同用户的预处理,数据质量参差不齐,数据产品的格式也千差万别,故在分析影响CTD资料质量各种因素的基础上,对质量控制措施提出明确要求,确保CTD资料质量,统一规范资料产品格式,促进CTD资料质量控制和资料共享,势在必行.     

基于EGM模型的多波束无验潮测深技术应用

多波束水深测量中受潮汐因素的影响,测量垂直基准是变化的,具有瞬时性。传统多波束测量,需在测区内设立一个或多个验潮站进行同步水位观测,最终将水深归算到深度基准面上。针对多波束水深测量中垂直基准转换的复杂性问题,文中基于地球重力场模型,结合测区内实测的GNSS/水准数据,通过插值算法建立了测区范围内似大地水准面精化模型,构建了多波束无验潮水深测量的垂直基准转换模型。通过实例表明,该方法有效地消除了潮汐、动态吃水及涌浪等因素影响,直接获取深度基准面的水深值,提高工作效率,可满足近岸多波束水深测量的工作需求。     

海洋测深中的波浪效应改正技术

以GPS海洋测量手段为代表的现代海洋测量技术已经形成,海洋测量的测深、定位两大主题已得到较好的解决。但是,海洋水深测量数据的改正和归算理论与方法还需要进一步改进。本文对海洋测深中的波浪效应问题进行探讨,提出了波浪效应改正技术,为提高精密海底信息场测量与表征的精度,建立了海洋水深测量数据的改正和归算问题中由波浪效应引起的相关测深改正的数学模型。     

卫星高光谱数据反演南沙岛礁区海域浅海水深和光学参数

利用卫星高光谱数据反演南海岛礁区浅海地形无疑具有重要意义,它不依赖于常规水深测量数据,可获得较高反演精度,同时可获得海底反射率和海水光学参数。本文利用美国NASA EO-1卫星装载的高光谱成像仪Hyperion数据,以及Z P Lee提出的半分析模型和高光谱优化算法HOPE,反演南沙岛礁海域的浅海水深、海底反射率和固有光学参数。收集了覆盖南沙海域12个岛礁区9幅2007—2011年Hyperion L1数据,以及有关的水深现场测量资料。反演结果以中洲礁为例,0~15m水深范围,平均百分误差为14%,均方根误差为1.53,相关系数为0.96,0~25m水深范围,平均百分误差为15%,均方根误差为2.68,相关系数为0.93。中洲礁,中业岛,信义礁和双黄沙洲4个岛礁区浅海水深反演的平均百分误差为14%。研究结果证明,半分析模型和HOPE算法用于南中国海岛礁区浅海水深及光学参数测量效果良好,并可推广应用于在轨运行的中国HJ-1A卫星HSI高光谱数据及其他将投入运行的卫星高光谱数据。     

利用涌浪滤波器提高水深测量精度的实践

采用涌浪滤波器技术可以降低波浪引起的误差,通过对涌浪滤波数据的有效性分析和数据处理,对比分析了涌浪滤波器应用前后水深测量精度的变化。实际应用效果表明,水深地形测量精度可提高1倍以上;提出了使用涌浪滤波器的注意事项。     

侧扫声纳和多波束测深系统在海洋调查中的综合应用

介绍了利用多波束进行全覆盖水深测量和利用侧扫声纳进行海底、水体目标的探测技术。综合利用多波束水深数据和侧扫声纳声图，可有效增强不同观测数据的互补性和提高工程质量。     

SeaBeam2100多波束系统的声速误差分析

声速是多波束测深系统进行水深测量的重要参数。以SeaBeam2100多波束系统为例,结合实测资料,以MB-system多波束处理软件为辅助,对声速数据进行了分析,并深入探讨了声速剖面对SeaBeam2100多波束系统测深精度所产生的影响。研究表明,声速(尤其是表层声速)对所测水深的精确度起着关键作用。合理的声速剖面是获得高精度多波束测深资料的基本保证。