多波束测深数据处理关键技术研究进展与展望

简要介绍了多波束测深系统的基本组成及测深数据处理的基本流程,重点论述了多波束测深数据处理涉及的几项关键技术,详细分析评述了近期国内外在该研究领域取得的主要突破和进展,展望了多波束测深技术下一阶段的发展方向,针对国内应用需求,提出了一些具有前瞻性的研究开发建议。     

利用MB-System软件进行多波束测深数据处理的研究

MB-System软件包是一套运行于L inux系统下的针对多波束测深数据处理的软件工具,它可以对原始数据和波束数据进行灵活编辑,并利用强大的绘图功能对结果进行显示。利用MB-System软件包对国外典型的多波束测深数据进行了处理与结果显示,结果体现了此软件相较于其他同类软件兼容性强、应用灵活的特点;然后,文中对国产首台便携式多波束测深仪湖试数据进行了格式转换,并对转换后的数据使用MB-System进行处理,结果验证了数据的有效性与正确性。     

多波束测深外业数据提取与显示系统设计与开发

论述了多波束测深外业数据提取与显示系统的组成及功能,系统功能测试情况以及系统开发过程中主要解决的问题,并对进一步完善该系统提出了有关建议。     

多波束测深数据处理及成图

针对多波束测深系统测量的特点,分别分析声速改正技术和潮位改正技术。从声速在海水中的传播出发,阐述海水中声速的测量,对声速的较正方法进行探讨,随后针对潮汐效应的影响,对多波束测深数据进行潮位改正,并利用海上试验实测的多波束测深数据,将处理后的数据绘制成海底地形数字地图。     

SeaBeam2112多波束测深资料处理与解释

精确的海底地形测绘技术成果是人类研究海洋，开发海洋折基础，长期以来，我国海底地形测绘一直采用效率低，成图精度差的单波束回声测量技术，已远远不能满足当今研究海洋、开发海洋的需要，１９９４年地矿部广州海洋地质调查局引进美国ＳＥＡＢＥＡＭ公司生产的ＳｅａＢｅａｍ２１１２多波束测量系统是当今世界先进的海底地形，地貌多波速宽幅测量系统，本文介绍多波束测量系统的特点、功能及资料处理方法、流程和参数。     

多波束测深系统的现状和发展趋势

介绍并分析了多波束系统的现状，阐述了系统的发展趋势。认为系统的研制基本成熟，未来的研究重点将倾向于数据处理和应用研究，最后也探讨了具体的研究方向。     

多波束数据处理软件的应用与启示

介绍了目前国内多波束系统后处理软件的使用现状，阐述了CARIS HIPS软件的工作环境和特点，详细介绍了CARIS HIPS软件工作流程，最后简述了应用该软件得到的几点启示，在软件设计方面为我国自行研制开发多波束系统后处理软件提出了有益的建议。     

黄浦江航道多波束测深数据处理研究

针对上海世博会对黄浦江航道核心水域高精度海底地形的需求,采用SeaBat8125多波束测深系统对该区域进行了全覆盖测量.通过潮汐基准面归算、潮汐改正精度内符合检验、原始数据各项改正、除噪处理及测深误差分析等几个步骤,得到基于吴淞零点的最终水深成果.各项检验表明,此次多波束测深成果质量满足实际需求.     

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。     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

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。     

海道测量多波束声速改正精确模型研究

在严格推导常梯度声线跟踪法的基础上,提出了基于常梯度声线跟踪法的多波束声速改正精确模型,并初步推证了CARIS软件的声速改正方法。计算结果表明,精确模型计算结果与CARIS 6.1计算结果一致,并通过声线姿态改正算法比较,给出了声线姿态补偿法和直接法的适用角度范围。     

多波束海底地形图的制作方法探讨

提出了采用高斯距离函数加权平均算法,对离散多波束数据进行网格化,该算法的优点是权函数收敛较快,能较好地保留细小的地形特征,而且运算速度较快。对于图形制作方面,提出了2D等深线图叠加3D阴影图模式的海底地形图的绘制思路及实现方法,最终成果图立体感强,可以更好地表现出地形细节。最后就如何改进海底地形图的配色方案进行了探讨。     

一种适用于海量多波束测深数据的中值滤波算法

针对CUBE算法中的数据中值滤波排序问题,设计了一种基于堆结构的中值滤波算法。这种方法以初始滤波窗口中间数据为支点,把滤波序列划分为2个堆,进而把查找滤波窗口中间位置数据转化为在两个堆中进行排序并输出根节点的操作。实验结果表明,这种方法的滤波速度约为基于二分查找的中值滤波算法的2~4倍,适合应用于海量数据的滤波处理。     

多波束数据处理系统技术研究

针对当前多波束测深数据成果现状,探讨以Oracle 9i数据库为基础,搭建ArcGIS 8.3的SDE为空间数据引擎的多波束水深空间数据库,结合ComGIS技术开发多波束数据处理系统。系统功能包括测深数据的输入、管理、分析、显示、制图和绘图输出,改变了一般基于文件方式的多波束水深数据处理方式,成功的将空间数据库技术融入系统中,并有效运用了ComGIS开发系统前端平台,丰富了系统功能,具有一定的参考价值。     

1PPS时间同步对多波束测深质量的影响

时间同步误差是多波束测量的一个重要误差源.因此,在进行多波束海底地形测量时,一般都利用GPS的1PPS信号来实现精确的时间同步.介绍了1PPS信号,分析了多波束测深系统的时间同步原理,以及在没有1PPS同步的情况下,后处理时应注意的事项.最后对野外资料采集提出了相应的建议.     

多波束测深中声速剖面的横向加密方法

针对声速剖面在横向空间上的低密度、分布不均匀导致水深测量误差的问题,提出了一种容易实现且有效的思路,采用分层取样、空间插值的方法,在后处理过程中人为地增加声速剖面的数量,使其密度足够大、分布更均匀,达到改善声速改正的效果和提高多波束测深精度的目的。     

检测多波束测深异常数据的CUBE算法模型解析

全面深入地剖析了CUBE滤波算法的计算流程及数学模型,论述了CUBE滤波算法与传统加权网格化算法的内在联系和区别,对推动该算法在国内推广应用具有重要意义。     

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。