全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中,利用“科学”轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题,提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施,有效地提高了海山区多波束数据采集质量,并提高了作业效率。获得的高品质地形数据,为多学科协同研究奠定了基础,为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

多波束测量测线布设优化方法研究

随着多波束测深技术的广泛应用以及人们对高精度海底地形测量的迫切需求,海洋测深已由离散、低精度、低效率向全覆盖、高精度、高效率的方向发展,传统的技术设计已不能满足对海底精细描述的要求。而测线布设作为海区技术设计的一个重要环节,其设计方法仍相对滞后。基于这一现状,在深入分析测线布设对测量成果的影响机制基础上,提出了一种全新的多波束测线布设优化方法,并详细给出流程图。整体研究结果表明:该优化方法是合理可行的,体现了逐步优化设计的思想,更符合实际测量需求。     

浅水多波束系统及其最新技术发展

针对目前国际上8家公司生产的16种新型浅水多波束系统的技术指标,对它们的技术性能,包括采用的波束形成方法、频率范围、测深量程、深度分辨率、最大测幅、单位时间（s）内的采样次数、波束宽度、侧扫功能、测深精度、测量航速、声线弯曲改正、姿态传感器及设备寿命等给予了评价,并展望了浅水多波束技术的发展前景.     

基于S-44不同测量等级的测线间距确定方法

新版国际海道测量规范(IHO S-11 5th Edition)只给出了1b等和二等测量的推荐测线间距,而对于特等和1a等测量的测线间距并无具体说明.据此在推导波束脚印横纵宽度计算模型的基础上,建立基于IHO S-445thEdition的测线间距确定方法,并针对Seabat8101多波束测深仪给出特等和1a等的测线间...     

测线布设方向的不同对海底显示的影响

通过对几种典型海底沿不同方向布设测线所得到的拟合海底与原海底进行比较,发现测线布设方向的不同对海底显示的影响可归结为两种效应：平滑效应与伸缩效应。同时指出：对非线性平坦海底,沿梯度总方向布设测线、对于海底闭包按极坐标法布设测线可以很好地消除这两种效应的影响,从而达到完善海底显示的目的。实例分析结果验证了结论的正确性,该法可用于实际作业提高测深线布设对海底显示的准确度,同时直接构成海道测量智能设计系统的测深线自动布设建模。     

基于GIS的多波束和浅地层剖面数据集成技术研究

依据同一测区地球物理资料的空间地理坐标参照关系,利用 ArcView 对栅格、矢量等多种空间数据格式的支持及内置语言Avenue 强大的二次开发功能,实现了多波束和浅地层剖面数据的集成.主要流程包括多波束测深数据的预处理和浅地层剖面的生成、元数据的获取;ArcView GIS 中编程实现浅地层剖面测线的分段矢量化;运用两个 Avenue 程序实现多波束和浅地层剖面的关联展示等.在此基础上,对多源地球物理数据的集成前景作了进一步的展望.     

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"...     

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。     

多波束海底地形数据空值区域的插值填补方法分析

由于边界误差剔除、测线布设过于稀疏等因素影响,利用多波束数据生成高分辨率DEM时,常常会存在一些水深空值单元或区域。为了对这些数据空值区域进行可靠填补,在考虑地形特征及空值单元大小的情况下,利用IDW、Spline、Kriging、TIN四种插值方法对某区域多波束海底DEM空值区域进行直接内插填补试验,结果表明插值算法的选取不仅受地形类型限制,而且与空值区域的大小也密切相关。     

海洋内波对多波束测深的影响

分析了内波对多波束测深精度影响的两种机理,并指出测线方向与内波传播方向的夹角不同,多波束测深受到影响的程度也不相同。通过对实测数据的分析,获得了内波的规模、波长、运动方向等基本特征,以及初步了解了内波对多波束测深、调查船航迹线、船速等方面产生的影响。该研究结果可以用于指导野外多波束测量遇到内波时的应对措施,以及利用多波束测深系统对内波进行进一步的研究。     

顾及地形变化的多测线粗差剔除方法在一体化水深测量中的应用

单波束测深仪是现代海洋和内河水下地形测量中使用最为频繁的测量仪器。硬件设备固有特性和水下复杂的特殊环境,易导致单波束测深仪在实际使用中产生各类型的粗差。单波束采集时按照每条测线进行处理,在数据处理上往往存在不同船只、不同测线难以一体化处理的问题。文中针对水深值粗差的特点,设计了单波束数据采集和处理一体化方法,在区域处理单波束数据的基础上,提出一种顾及地形的单波束水深测量数据多测线粗差检测方法,并针对上海周边实测区域对单波束测深数据采集和处理进行全方位的验证,结果表明应用本方法不但提升了数据精度和数据处理可靠性,而且大幅提高了作业效率。     

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。     

印度洋某测区多波束测量声速改正分析

海水声速是影响多波束测深精度的主要因素之一,声速改正方法是否正确直接关系测量结果的精度和可靠性。为保证多波束测深精度,除需具备符合精度要求的多波束系统及其外围设备外,在测量过程中还必须保证各项校正和改正的精度,而在各项校正和改正过程中最难以控制精度的因素便是声速改正。因此,应在测量前充分了解测区的声速变化情况,掌握海区声速变化特征,确定合理的声速剖面测量间隔和布设方位。文中阐述了海水声速特性,分析了印度洋某测区温度、盐度、声速变化规律,对多波束测深进行了正确的声速改正。     

多波束测深系统内部参数的检测与分析

分析了多波束测深系统各项内部参数产生误差的原因及造成的影响。就测量船横摇、纵倾,定位时延、航向等参数的检测方法进行了探讨,阐述了参数检测的测线布设及测试过程。     

多波束系统全覆盖高精度测量的差分GPS配套技术

结合８６３计算海洋高技术领域开展的多波束系统试验测量所取得的差分ＧＰＳ配套技术成果，针对多汉束系统全覆盖高精度海洋底地形测量特点和在现有ＧＰＳ技术水平的基础上，提出共现场高精度深数据成图的差分ＧＰＳ配套技术的内容；主要包括远程高精度和高可靠性差分ＧＰＳ传输链的建立，保证高效率全覆盖测量的数字图形导航软件实现，提高测深数据坐标位置精度的定位数据优化处理步骤和提高测深数据本身精度的差分ＧＰＳ潮汐改正方     

国内外侧扫声纳测量标准比较研究

由于侧扫声纳应用领域不断扩大,用户要求不断提高,国际海道测量组织和世界测量技术发达国家相继发布了各自的新版测量规范和标准。本文将我国侧扫声纳现行测量标准与国际相关标准在系统探测能力、测线布设、数据采集、质量控制等方面进行比较详细的分析比较,指出了我国侧扫声纳测量规范在测线布设、数据采集要求等方面的不足,旨在推进我国测量标准尽快实现与国际接轨。     

水深测量作业中的测线布设与实施策略研究

检查线是水深成果质量检验与可靠性评估主要手段。在全面梳理国内外海道测量机构有关水深测线布设和实施的技术要求基础上,重点针对检查线的布设方法和实施检查线测量的时机选择进行系统研究,提出在水深测量实施过程中,主、检线布设的具体要求和实施策略,以期为实际测深作业提供理论依据和技术方法支持。     

基于IHO S-44不同测量等级的船速控制研究

通过船不同航速下对海底地形测量影响的仿真,给出相应情况下多波束测深仪波束对测区的覆盖情况,得出了航速不当时将无法实现对测区全覆盖的结论。据此问题推导了基于国际海道测量标准的船速控制模型,并针对SeaBat8101多波束测深仪给出不同测量等级的船速控制指标。     

无人艇载多波束组网测量系统

为了提高传统多波束测量的效率,开展无人艇载多波束组网测绘系统总体设计以及测绘/航行一体化、组网拼接、伴随控制等关键技术的研究。试验表明,该测量系统中两艘无人艇可伴随母船航行以及多波束设备实现了组网测量,测量效率提高二倍,数据精度符合相关规范。本文所实现的测量系统极大地提高了水深测量数据快速获取的能力,所研究得到的航行/测量一体化技术对于测绘无人艇的开发具有参考意义,所提出的组网测量作业方式对海洋测量、调查作业有着借鉴和启发意义。     

海洋磁力测量测线布设间距的选取

基于海洋磁力测量特点,在对布设测线方向研究的基础上,对海洋磁力测量中布设测线间距的选取进行了研究,提出了选取布设测线间距的原则,给出了几种选取测线间距的方法,并对其可行性进行了验证。