多波束测深系统水下地形测量声速改正研究

多波束测深系统在进行水下地形测量过程中误差源来自多个方面,其中声速是影响数据精度的主要因素之一。声波在水中传播速度受到温度、电解质、压力以及水文条件等因素的影响,传播速度和方向发生着梯度变化。如果不对声速加以改正会产生深度和水平误差,使水下地形失真。因此,精确测定水下声速剖面,并对测量数据加入声速改正,有利于提高测量数据精度,保证水下地形真实有效。本文以辽宁省大中型水下地形测量项目为例,基于IMAGENEX DT101多波束测深系统,对声速在水下传播规律进行了系统研究,提出了建立动态声速改正格网方案,并利用AML Minos. X SVP水下声速剖面仪精确测定了水下剖面声速,在HYPACK MAXHysweep测深数据处理软件中加入声速改正值对数据进行声速改正,提高了水下地形测量精度。     

GPS无验潮多波束水下地形测量技术的分析与应用

介绍了GPS无验潮多波束水下地形测量的基本原理及方法要点。以琼州海峡跨海通道工程水下地形测量为例,对GPS潮位修正及多波束水深测量结果进行了分析。结果表明,综合运用GPS RTK和多波束测深技术进行宽水域水下地形测绘,可有效提高测量精度和工作效率。     

多波束测深全覆盖测量分辨率研究

根据国际海道测量规范,采用多波束测深手段的特等和1 a等全覆盖测量,可归纳为多波束测深全覆盖测量。多波束测深全覆盖测量对海底目标物具有不同的探测标准。本文在推导多波束测深分辨率模型的基础上对多波束测深全覆盖测量分辨率进行研究。根据全覆盖的原则,推导了多波束测深全覆盖测量的最大航速。通过算例分析,分别给出了纵向与横向分辨率的分布,并对测深扇面的宽度和航速控制提出建议。     

多波束的校准方法及其成果分析

多波束的校准是水深测量过程中的最重要的环节之一,测量成果的精确度与多波束的校准质量密切相关。多波束探头的结构特点、校准参数间的关联性决定了多波束的校准方法。通过实例详述了多波束参数的校准方法及各参数间的关联性,提出了Fansweep20多波束参数校准顺序与成果分析要点。     

基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术应用研究

多波束测深系统因为具有测量面积大、速度快、精度高、成图自动化等诸多优点,而得到广泛应用。但是传统多波束系统作业需要进行验潮,因而受客观条件以及人员配备等因素影响较大。笔者以自身参加的项目为例,对基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术作业方法、测量精度等进行了介绍,为该技术的推广应用得出了一些有益的结论。     

多波束测量技术在海底地形浅点探测中的应用

多波束测量技术在现代海洋测绘工作中已经得到了广泛的应用,逐步取代了传统的单波束测量。本文结合工程实例介绍了多波束测量系统的安装、调试、数据编辑、三维成图等方面内容,探讨了多波束测量技术在海底地形浅点探测中的应用,分析了多波束测量技术在浅点探测中的优势、不足以及解决问题的方法。     

表层声速对多波束系统测量的影响

根据多波束系统通过声线跟踪反演波束测点的空间位置。在声线弯曲改正中换能器表层声速对波束指向角、波束脚印在船体坐标系下的平面位置和水深、测量覆盖宽度等都有着直接的影响,尤其是对边缘波束的测量精度影响特别大。在从理论上分析表层声速对多波束系统测量影响的基础上,利用实际测量的数据论述表层声速对多波束系统的重要性,以及在实际测量中应实时采集表层声速的必要性。     

顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法

海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射,有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下,声线跟踪是削弱折射效应的有效方法。但现有的声线跟踪方法要求波束入射角为已知,而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题,提出了顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法,采用搜索法确定波束入射角,通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算,实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率,提出了迭代求解超越方程的解算法。试验结果表明,本文方法有效利用声速剖面消除了声线折射效应的影响,且解算法计算效率优于搜索法。     

声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的应用

现如今单波束测深系统及多波束测深系统已经在长江河道水下地形测绘中广泛应用,人们对于内河航道水下地形数据的精度要求也越来越高,声惯一体单波束测深系统很好地解决了传统单波束测深精度不高及多波束测深系统安装操作复杂且对测量水域条件要求较高等问题。本文针对声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的实际应用情况,与传统单波束及多波束测量数据进行对比分析,结果表明声惯一体单波束测深系统能够很好地满足长江河道高精度测量的需求。     

SeaBeam3012深水多波束测深机理及其应用

本文在介绍SeaBeam3012深水多波束测深系统的测量原理、主要技术特点的基础上,对波束扫描技术、系统组成单元、系统主要技术指标、波束稳定方法和近场聚焦处理等进行了分析,阐述了该系统水下换能器阵安装方式和辅助测量设备,并对该系统在作业应用方面进行了简要描述。     

多波束测量系统在长江潜坝工程中的应用

通过叙述多波束测量系统在长江水下工程中的应用实践和体会，说明多波束测量系统和单波束等常规测量仪器相比，具有测深点多、测量迅速快捷、全覆盖等优点。     

多波束测量的精度控制与规范指标

分析多波束测量、辅助测量的数据精度,研究其对成果水深的影响程度,结合《海道测量规范》与《多波束水深测量技术规定》中的测量等级指标,以及IHO规范中对水深不确定度的定义和传播结构的介绍,建立数学模型反解出符合规范的作业环境与辅助测量数据的等级指标,提出明确的多波束测量作业精度控制的技术指标,为测量数据的质量监控建立更全面的评价标准。     

高精度瞬时水深模型的乘潮进港分析

针对海图上航道水深数据稀少、进行乘潮进港分析不准确的不足,本文提出了基于高精度瞬时水深模型的乘潮进港分析方法。在海图水深的基础上,融入高密度多波束水深数据,共建高精度静态水深模型,并进一步精化水位预报,形成高精度的瞬时水深模型;然后,采用分段测试的方法,分析航线可行性,并求取乘潮进港时间窗口。实验结果表明基于高精度的瞬时水深模型能够获得更准确的乘潮进港出发时间窗口,可提高航道通航能力。     

基于ArcGIS的多波束声纳数据库的建立

针对多波束数据的特点,结合ArcGIS建立数据库的优势,提出了基于ArcGIS来构建多波束声纳数据库的方法。介绍了多波束数据野外采集、内室数据处理流程,测深数据、网格化数据及回波强度数据特点。以多波束实测数据为例建立数据库,满足了用户对多波束数据的多样化查询,实现了多波束数据的科学化、标准化管理。     

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。     

基于动态聚类的卫星导航信号多波束抗干扰方法

针对卫星导航抗干扰需求,研究了基于自适应波束形成的多波束抗干扰技术. 为了解决传统固定多波束抗干扰方法在波束数目受限时无法兼顾所有导航卫星信号导致接收性能下降的问题,提出了一种基于K-means聚类算法的动态指向多波束抗干扰方法. 建立天线阵列进行仿真,结果表明,该方法在接收的北斗卫星信号数目多于波束数目时,抗干扰性能优于传统方法.      

基准尺定向法在多波束天线测量中的应用

通过对多波束天线数学模型的介绍和基准尺定向法两种方案的分析,得出最佳定向方案,为多波束天线的安装提供了有效的定向方法。     

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。     

基于GDI+的多波束测深数据可视化研究

多波束测深数据的可视化处理是提高数据处理效率和精度的有效途径。本文针对多波束测深数据的密集、数据量大的特点,探讨了基于GDI+实现多波束测深数据处理可视化的基本流程和关键步骤,给出了几种实用的坐标变换模式,提出基于图像的绘图模式实现了多波束测深数据的快速绘制和刷新,提高了绘制和刷新速度,满足了测深数据可视化处理的要求。