多波束测深成果精度评估方法探讨

为检验多波束测深成果质量,需对测深数据处理结果作精度评估。国内诸多规范规定了利用主检测线交叉点不符值计算均方根差的评估方法,但在实际应用时由于均方根差值受水深深度影响异常明显,无法合理表达测量结果的好坏,对测量精度评估意义不明显。为更客观反映多波束测深成果精度,提出统一采用相对误差作水深测量精度评估指标的方法,对主检不符值具体计算方法给出了若干建议。     

应用交叉检查数字地形模型评估多波束测深精度

为有效评估多波束测深数据精度,结合Sea Bat 7150深水多波束测量系统在海洋调查工作中的应用实例,参考传统的基于面的交叉检查方法,引入了基于DTM的交叉检查精度评估方法。应用检测线测量数据与主测线DTM进行交叉点计算,对误差进行统计分析,评估多波束测深精度。实践证明,该评估方法快速有效,可操作性强,可在外业调查现场对深水多波束测量数据快速进行精度评估。     

LS-SVM曲面在多波束测深数据质量评估中的应用

在利用曲面滤波方法对深度不符值进行自动筛选的过程中,针对多项式曲面函数无法有效削弱噪声影响的问题,提出了利用LS-SVM曲面求解深度不符值的方法。在对深度不符值计算方法分析的基础上,构建LS-SVM海底趋势面,该趋势面从整体上反映了海底地形的实际变化情况,并且保留了海底地形的细节信息,可有效削弱噪声的影响。实测算例表明,LS-SVM曲面筛选得到的重合点水深不符值不存在较大偏差,计算得到的水深测量结果,能准确地反映测量数据的成果质量。     

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。     

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。     

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。     

多波束测深系统的精度评估方法研究

在分析了多波束测深系统测量误差来源的基础上,讨论了多波柬测深系统静态精度、相对精度和绝对精度的系统精度评估方法。采用的静态精度评估方法就是在多波柬测深系统静止的条件下考核其对同一位置测量深度的误差;相对精度评估方法就是布设多条交叉重叠的测线,考核交叉重叠点的测深误差;绝对精度评估方法是在多波束测深的同时利用高精度的测深仪测量同一区域,用此参考地理模型来检验多波束测深的精度。根据误差理论,三种精度评估的方法分别从系统稳定性、自符合性和系统误差方面确定各误差源的综合误差,它们是检验多波束测深系统精度是否符合海道测量标准的有效方法。文中给出了系统试验数据的重要结果及设备验收的方法。     

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"...     

EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统测深精度比较分析

多波束勘测之前,为了保证多波束成果质量,需要对多波束声纳系统进行一系列设备安装校准和精度评估工作.基于在渤海湾开展的多波束海底地形地貌勘测项目,在项目勘测之前,对EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统进行了安装校准,并对2套多波束声纳系统的测深精度进行了比较分析,通过计算得到两套系统之间的最大测深误差为-0.38 m,测深误差主要为0～0.2 m,无超限数据,结果分析显示2套多波束声纳系统的测深精度满足勘测技术要求,为我们调查工作的顺利开展奠定了良好的基础.     

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。     

多波束测深质量评价方法分析

利用Caris多波束处理软件、Global Mapper图形处理和Surfer处理软件中三角网网格化的方法来处理多波束水深数据,从整个测量范围来做水深准确度检验,由传统的水深数据处理线统计发展到面统计,能更有效的评价多波束资料的质量,提高质量控制的水平。     

A Quantitative Method to Control and Adjust the Accuracy of Adaptive Grid Depth Modeling

To address the limitations of current methods to control and adjust the accuracy of depth models and relatively low accuracy, a quantitative method to control and adjust the accuracy of adaptive grid depth modeling is proposed. First, uncertainties in source data and interpolated depths are estimated, and the representation uncertainty derived from finite and discrete points representing the continuous seafloor surface is analyzed. Second, mean vertical uncertainty in an arbitrary given area is calculated. Finally, interpolation of the depths at grid nodes from source data and the distribution framework of the grid nodes are optimized in each local area, and an adaptive grid depth model is created according to the expected accuracy. The experimental results demonstrate that (1) the proposed method can control and adjust the accuracy of the depth model in each local area such that the accuracy of the constructed model meets the requirements of the expected index as closely as possible and (2) the proposed method can improve the accuracy of the depth modeling by optimizing the interpolation and distribution of the grid nodes.     

高分六号遥感影像水深反演能力评价

水深是重要的海洋要素,水深遥感反演是获取浅水水深的重要手段。当前水深遥感反演应用以国外卫星数据为主,国产卫星数据的研究和应用较少。本文针对国产高分六号卫星（GF-6） 数据,以三亚南山港为研究区域,分别建立单波段回归模型、双波段比值模型、多波段回归模型,进行多光谱影像的水深反演能力研究,并与国外主流哨兵2 号卫星（Sentinel-2） 数据进行实验比较。实验结果表明：GF-6 遥感影像具有较好的浅水水深反演能力和一定的反演精度,各波段水深探测能力依次为：绿波段跃蓝波段跃红波段跃近红外波段,反演方法效果依次为：多波段模型跃双波段模型跃单波段模型。相较于Sentinel-2 数据,GF-6 数据水深反演精度与其一致,这表明GF-6 影像具备替代国外遥感数据进行水深反演的能力和大规模应用的潜力。本文针对GF-6 影像水深反演能力的研究方法和分析,结果将为国产高分系列卫星数据的水深反演研究和应用提供有益的参考。     

一种台风暴潮数值模拟方法

本文提出一种简便的交替方向隐式差分格式求解沿水深平均的二维风暴潮模型。这种差分格式比常用的ＡＤＩ法具有更简单的形式和更高的计算效率。文中的精度分析和稳定性分析表明该差分格式在等步长条件下具有二阶精度、无条件稳定。在采用理想模型验证之后,本文给出了一次台风暴潮过程的计算实例,其中台风气压场和风场的模拟采用藤田气压模式和梯度风公式,并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。数值摸拟结果和实测值符合良好,其精度达到工程应用要求。     

基于GeoEye-1和WorldView-2遥感数据的浅海水深反演比较研究

浅海区水深的精确反演对于海洋空间管理和生态环境保护至关重要。选取南海西沙群岛的羚羊礁海域为研究区,基于GeoEye-1和WorldView-2高分辨率多光谱遥感数据和实测水深数据,分别建立了单波段模型、多波段模型和波段比值模型。结果显示,由绿波段参与建立的水深反演模型相关性普遍较高,同时利用4个波段组合建立的多波段模型精度最高,相关系数分别达到了0.870和0.853。基于该模型的反演结果对GeoEye-1和WorldView-2遥感数据在不同水深范围内的反演精度进行比较,结果表明,两种数据在不同水深范围内的反演误差变化趋势一致,平均相对误差最大值均出现在0～5 m,而最小值均出现在20～25 m。总体而言,WorldView-2影像反演水深的精度高于GeoEye-1影像的反演精度。研究对于热带浅海区的水深反演工作具有一定的参考意义。     

A Compact Explicit Difference Scheme of High Accuracy for Extended Boussinesq Equations

Presented here is a compact explicit difference scheme of high accuracy for solving the extended Boussinesq equations.For time discretization,a three-stage explicit Runge-Kutta method with TVD property is used at predicting stage,a cubic spline function is adopted at correcting stage,which made the time discretization accuracy up to fourth order;For spatial discretization,a three-point explicit compact difference scheme with arbitrary order accuracy is employed.The extended Boussinesq equations derived by Beji and Nadaoka are solved by the proposed scheme.The numerical results agree well with the experimental data.At the same time,the comparisons of the two numerical results between the present scheme and low accuracy difference method are made,which further show the necessity of using high accuracy scheme to solve the extended Boussinesq equations.As a valid sample,the wave propagation on the rectangular step is formulated by the present scheme,the modelled results are in better agreement with the experimental data than those of Kittitanasuan.     

多波束声纳计量测试系统设计

为满足多波束声纳量值溯源与传递需求,设计多波束声纳关键参数的计量测试系统。基于大比尺原型深水港池和多维运行控制机构,通过水下横向测距代替垂向测深的方式对多波束声纳进行了测深准确度与有效条带宽度的计量测试。阐述了测试系统的主要组成和测试方法,给出了本测试系统测深结果的扩展不确定度。参考标准值与示值(或标称值)比对结果表明,被检多波束声纳测深示值误差小于0.2%,条带宽度误差小于7%。为规范水下声纳设备技术指标校准,指导多波束声纳计量标准建设提供参考。     

基于GPS RTK技术的海岸沙丘动态监测

根据沙丘地形的特点,探讨并实践RTK测量沙丘的基本方法与步骤,同时利用精度为毫米级的全站仪对RTK进行高程精度评定,其误差范围为2~7 cm,证明RTK精度能够满足沙丘动态监测的要求。数据结果分析表明昌黎新开口南侧沙丘高度降低,且整体向西南移动。     

带有柔性阻流器的海底管道冲刷防护试验研究

从管道尾流区泥沙颗粒的受力平衡着手,探讨了管道冲刷的临界压力差。在此基础上,提出了一种防止或减少管道冲刷的新方法,即在管道下方安装柔性阻流器。通过物理模型试验,研究了单向恒定流及规则波作用下,柔性阻流器对管道两侧床面压力、冲刷深度的影响。试验结果表明:柔性阻流器的安装能明显减小管道两侧床面的压力差。在单向恒定流作用下,管道的冲刷深度随阻流器长度的增加而减小;当阻流器达到临界长度时,冲刷消失。规则波时,因阻流器的扰动作用,冲刷深度有所增加;但随阻流器长度的增加,其扰动作用减小,对床面的防护作用增加,因而冲刷深度减小。