二维前视声纳阵列的幅相误差计算方法

二维前视声纳是一种基于二维阵列的采用空间谱估计技术探测前方目标和海底地形的声学设备。传统的基于特征根的波达方向估计方法需要阵列协方差矩阵以及一个精确阵列几何形状、幅度、相位等信息。但是由于声纳阵制造工艺的原因,实际的声纳阵各阵元具有一定的幅度不一致性和相位不一致性,影响了波达方向估计的性能。文中提出了一种利用阵列协方差矩阵的特性和自校正方法来对二维阵列的幅相误差进行联合计算的方法,它可以估计出每个阵元的幅相误差随入射角变化的曲线,改善波达方向估计的性能。     

二维线性进行波的瞬态解

本文解析给出一种理想化了的推板运动所造二维规则波的线性时域解,它描述一个带有波前的二维线性进行波的传播过程。当推板运动时间趋于无穷大时,该解趋于线性稳态解。本文给出的解是二维线性波时域解中最简洁的一个,可为在时域中求解线性绕射和浮体运动响应,提供一个有解析表达式的二维入射波模型。     

旋转层化二维海洋波动连续谱的波包特征分析

对旋转层化二维海洋波动中重力惯性波和涡旋波连续谱波包的结构以及演变特征作了计算和分析,并得到以下结论:这两类波动的结构与演变各不相同。连续谱波包的演变不但依赖基本场的分布,而且还依赖初始扰动的结构。根据初始场的不同,扰动可衰减,也可先增长、再衰减,有时增长还很大,但其最终是衰减的。连续谱波包的结构随时间变化,然而构成该波包的连续谱其结构则不随时间变化,这是两者的最大差异。连续谱波包的上述演变特性表明,在有限时段扰动的演变中连续谱是不能被忽略的,在海洋波动演变中连续谱和离散谱的作用均须予以考虑和重视。     

基于二维连续小波变换的颗粒物数字粒径方法研究

对于海岸工程的研究而言,测定泥沙、砾石、卵石等颗粒物的中值粒径具有重要的研究意义。近年来,许多学者逐渐将统计学方法应用于分析泥沙等颗粒物的粒径大小及其级配分布,小波变换是该研究领域时新的统计计算数学方法之一。由于一维连续小波变换(1D-CWT)在估算颗粒数值粒径方面存在一定的局限性,本研究基于二维连续小波变换(2D-CWT),提出了新的颗粒物粒径统计学分析方法,用于估算筛分良好的颗粒物中值粒径。以玻璃珠、卵石块和砾石三类不同性质的颗粒物构建数字粒径实验分析样本,对新方法进行了测试和验证。研究表明基于2D-CWT的数字粒径分析方法能够快速、便捷地估算出筛分良好的颗粒物的中值粒径,且计算结果准确、稳定。相较于基于1D-CWT的数字粒径分析方法,2D-CWT方法在颗粒物数字粒径分析方面有着更高的计算成功率和更广的适用性。     

旋转层化二维海洋中扰动的连续谱临界层分析

讨论了旋转层化二维海洋垂直切变基本流中海洋内部波动扰动连续谱临界层出现的情况和可分性问题.当存在垂直切变基本流时,横波型扰动表现为3类波动:一对重力惯性波和一支涡旋波,这3类波动均存在连续谱和临界层;当扰动波长大于该临界波长的1/2而小于临界波长时,则涡旋波的连续谱与重力惯性波的连续谱两波可发生重叠,但临界层不相重叠.在扰动尺度和地转参数小而基本流切变大的条件下, 扰动波长小于临界波长的1/2时,这3类波动的连续谱会发生重叠,在重叠区会出现涡旋-重力惯性混合波,临界层可能发生重叠.     

琼东沿岸上升流二维数值模型的诊断计算

我国沿岸有两大上升流区域,其一在浙江沿岸.迄今为止,对其形成机制、时空变异等,已经进行了较多的定性及定量研究.     

具有均匀协方差结构的误差方差非负二次估计的可容许性

在二次损失函数下,研究了线性模型中具有均匀协方差结构的误差方差非负二次估计的可容许性,给出了设计矩阵为1向量时,估计可容许的充要条件。     

基于SAR子孔径分解的海表面二维流场反演

对Radarsat-2和Sentinel-1A分别观测的两个海域的单景SAR图像进行子孔径分解,各自得到不同方位角上的两幅SAR子孔径图像。使用多普勒质心频移法分别对不同方位角的两幅SAR图像进行海流反演,并进行海流矢量合成,采用经过时空匹配的HYCOM模式数据对反演结果进行检验,结果表明：Radarsat-2观测的SAR图像分解的两幅子孔径SAR图像矢量合成后的海流与HYCOM模式数据相比,速度均方根值为0.09 m/s,相关系数为0.64;方向均方根值为10.49°,相关系数为0.78。Sentinel-1A观测的SAR图像分解的两幅子孔径SAR图像矢量合成后的海流与HYCOM模式数据相比,速度均方根值为0.06 m/s,相关系数为0.82;方向均方根值为2.85°,相关系数为0.86。由此可见,基于单景SAR分解的两幅子孔径SAR图像可以有效反演二维海流。其反演精度与雷达视向和真实海流矢量的方向有关,二者的角度越小,反演海流矢量的精度越高。     

二维EMD 方法在微尺度波斜率波数谱提取中的应用

进行海面微尺度波频率分析时,为消除重力波影响,引入二维 EMD(经验模态分解)方法滤除造成频率混叠的长重力波,然后进行傅立叶变换,得到海面微尺度波谱,进一步处理得到斜率波数谱。斜率波数谱提取结果表明：采用二维EMD方法可以有效滤除图像中混叠的长波信息,在此基础上进行微尺度斜率波谱计算的结果与国外已有结果基本一致。文中还将二维 EMD 方法与小波方法的处理结果进行了比对,结果表明在滤除长波的影响时,二维EMD方法具有其较明显的优势。     

基于Python的并行编程技术在海洋数值预报批量二维绘图中的应用

针对海洋数值预报产品批量二维绘图占用时间较长的瓶颈问题,在对当前流行的数值模式产品绘图软件进行对比研究的基础上,利用Python语言多种库函数对海洋数值预报产品批量二维绘图进行高效并行优化处理,并对多进程编程方法在不同规模下的并行效率进行了测试分析。实验结果表明:此批量二维绘图方案高效稳定,可为数值模式产品批量二维绘图业务化运行提供有效技术支撑。     

基于数字全息显微的海洋浮游生物三维形貌快速重建方法研究

针对海洋浮游生物实时探测中,三维形貌特征难以快速获取的问题,本文提出了一种海洋浮游生物三维形貌快速重建的方法。基于离轴菲涅尔数字全息显微系统,通过改进相位恢复方法预消除相位畸变,直接得到正确的相位信息,进而对浮游生物三维形貌重建。该方法不需要进行后期复杂的相位补偿计算,就可以对浮游生物三维形貌进行快速重建,有利于对动态、微小尺寸的浮游生物进行实时探测及分析。论文对青岛近海岸浮游生物桡足类和夜光虫进行了三维形貌重建,分辨率可达到3.5μm。实验结果为离轴菲涅尔数字全息显微系统用于海洋浮游生物原位、实时探测的可行性提供了依据。     

基于多源数据的三维城市建模方法

以天津新港三维城市建模为例,介绍了基于二维数据、DEM和3D模型等多源数据的三维城市建模的方法和关键技术。为有效利用现有数据资源快速、准确建立三维城市模型提供了一种经济、灵活、省时、高效的方法。     

基于平行立体视觉技术的海底立体摄像系统研究

计算机视觉经过几十年的发展,被广泛应用于社会各个领域,其核心是研究仿人类视觉从二维投影图像恢复三维景物世界的技术理论。尽管视觉计算理论数学方法上可行,但针对不同的应用需要,其数学算法实现上有所不同。结合应用于大洋海底资源勘查的"海底立体摄像系统"的研制,提出利用平行立体视觉理论实现从摄像图像重构三维海底微地形的技术方法。包括立体摄像机的研制要点、立体图像匹配、图像数据预处理、海底地形三维反演算法等,并对双目立体视觉技术的发展和应用提出了新的认识。     

一种古海洋环境的静态恢复法

研究地质历史中古海洋和古大气环境的演变具有十分重要的意义。古环境定量分析的关键是如何确定古环境的各种特征参数，如古气温、大气中O2分压、C02分压、海水pH值及海水的化学组成等。目前，国际上常用的方法包括：①沉积岩分析法；②包裹体分析法；③同位素分析法。我们系统地介绍了这几种方法，论述了海水pH值的梯度变化特征和蒸发环境下古海水的化学组成演变特征，并尝试提出了一条获得古海水化学组成的途径。     

海底管道检测与三维点云重建算法

随着海底油气管道的铺设规模越来越大,为防止管道油气泄漏而导致人员伤亡和财产损失,海底管道的日常巡检尤为重要。提出一种基于多波束点云的海底管道检测与三维重建算法,利用高频多波束声纳对水下管道进行成像,对声纳图像采用经典边缘检测算法检测管道边缘,得到相应的点云数据,将点云数据拼接成一组完整的空间点云集合,对点云集合进行三维重建。通过水池试验结果证明,提出的算法流程能够有效地实现水下管道的检测与三维重建,具有较好的工程应用前景。     

利用Direct3D的地形三维快速重建方法

在视口数据检索之后，视口重建效率成为了影响地形数据三维重建和显示速度的主要因素，视口重建与可利用的开发平台资源密切相关。在剖析Direct3D硬件访问方式的基础上，提出了一套完整的DEM快速重建方法。实验结果表明在相同的条件下，基于Direct3D的视口重建具有明显的速度优势。     

A New Method of Automatic SVP Optimization Based on MOV Algorithm

We applied the maximum offset of sound velocity algorithm to sound velocity profile streamlining and optimization to overcome multibeam survey and data-processing efficiency problems. The impact of sound velocity profile streamlining on sounding data accuracy is evaluated. By automatically optimizing the threshold, the reduction rate of sound velocity profile data can reach over 90% and the standard deviation percentage error of sounding data can be controlled to within 0.1%. The optimized sound velocity profile data improved the operational efficiency of the multi-beam survey and data postprocessing by 3.4 times, indicating that this algorithm has practical value for engineering applications.     

基于光谱复原的NMF遥感图像融合改进算法

在研究了非负矩阵分解(NMF)用于遥感图像融合技术的基础上,改进了一种基于光谱复原的NMF遥感图像融合算法,首先利用矩阵非负性分解求取图像的基向量矩阵,然后综合考虑图像融合后的光谱特性和波形变化情况,对基向量矩阵进行直方图规则化处理,最后得到融合后的图像。实验结果表明,该方法具有较好保持原始图像的光谱信息和空间信息的优点。     

一种三维海洋地理空间模型构建与实验

通过Multipatch格式扩充CDC数据,构建三维实体模型,实现了从二维的CDC格式数字海图和海洋测量数据快速构建三维空间的方法。该三维模型可以作为海洋地理环境的基础空间框架,对于扩展数字海图应用、完善数字海洋建设具有一定的探索价值。     

地面三维激光扫描仪自检校方法研究

在深入分析地面三维激光扫描仪系统误差的基础上,研究了其系统误差检校主要方法.提出了扫描仪系统误差自检校方法,设计了基于控制点的室内自检校场,通过对GLS- 1500扫描仪的自检校实验,验证了自检校方法的可行性,并通过显著性检验,为优化扫描仪系统误差参数结构提供了依据.