一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取方法

论述了侧扫声呐的成像原理,针对目前常用侧扫声呐系统数据采集的相关特性,结合实际工程应用,提出了一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取新方法,以便在数据后处理时进行快速准确地斜距改正。利用实测数据验证了该方法的有效性,并与成熟商用软件的提取结果和阈值法提取结果进行对比分析,结果表明该方法具有一定的可行性和优势。     

利用侧扫声呐和单道地震提取海底微地貌的方法

文章简要介绍侧扫声呐和单道地震系统的工作原理,并以海南岛南部近海海域为例,分析通过侧扫声呐图像和单道地震剖面提取沙波、沙脊、海底礁石和陡坎等海底微地貌的可行性及其过程。研究表明:沙波和海底礁石可通过对侧扫声呐图像的判读和识别,对比单道地震剖面图,直接在侧扫声呐图像上圈定;陡坎和沙脊可通过对单道地震剖面图的判读和识别,提取海底水深剖面数据制作平面剖面图,并结合潮流动力方向圈定;综合利用侧扫声呐和单道地震数据,可有效提高海底微地貌的解译精度。     

珊瑚环礁区侧扫声呐图像中的目标物识别方法

为研究西沙宣德环礁海底地貌特征及珊瑚分布情况,采用舷挂侧扫拖鱼的方式对环礁区域海底进行地貌扫测,从采集的侧扫声呐图像上可以识别出环礁区域珊瑚分布情况及珊瑚礁区地貌特征,利用侧扫声呐图像识别方法结合实物样品比对可以圈定出珊瑚分布范围、暗礁区域及环礁区域底质类型分布,采用基本的数学处理方法定量分析了水下珊瑚礁体的海底高度及疑似沉船的大小,分析了侧扫声呐图像显示的调查船转向效应。     

地形地貌检测在琼州海峡500kV海底电缆运维中的应用

简要介绍了琼州海峡500 kV海底电缆地形地貌特点及保护方式,分析了侧扫声呐及多波束检测的基本原理,对侧扫声呐在海底电缆裸露及悬空检测的原理进行了重点阐述。结合海南联网500 kV海底电缆近几次检测数据,通过侧扫声呐地貌检测结果,重点对海底电缆裸露情况、抛石坝及铸铁套管保护状况、海底电缆周围异常进行了分析,能够正常检测出海底电缆的裸露、抛石坝的坍塌及周围异物等异常情况。通过多波束地形检测结果,分析了海底电缆路由区域整体地形状况及抛石坝整体状况、通过Kriging插值方法生成不同的DEM(数字高程模型,Digital Elevation Model),分别从宏观和微观角度对海底电缆路由区域地形冲淤变化进行了分析,并对沙波稳定性进行了分析。结论认为,部分区域地形冲刷严重,容易造成海底电缆裸露、悬空,需要及早关注并采取防冲刷措施。     

一种海底浅层声学探测数据综合可视化方法

提出了一种基于Open GL可编程管线的海底浅层声学探测数据三维综合可视化方法。通过处理,将侧扫声呐影像、多波束数据和浅地层剖面在同一视图下显示,可以方便的对海底地质环境多种信息进行综合判读并进行多维数据的交互式提取。利用纹理缓冲区处理侧扫声呐影像数据,具有数据加载量大的优点,避免了实际应用中纹理数据反复切换带来的延迟;并且探讨了侧扫声呐影像和多波束数据分辨率不一致引起的纹理贴图问题。该方法在南海海底峡谷区域的海底地质环境综合显示和分析中进行了应用,结果表明,该方法能处理多种格式的侧扫声呐影像,不受侧扫声呐影像和多波束测深数据分辨率不一致的限制,数据加载量大、绘制速度快。     

SC—8型便携式流速仪

１　引言侧扫声呐是近代海底地貌测量的主要设备,是海上资源开发、井位调查、港湾工程、探测暗礁和沉船等作业的最有力的工具。侧扫声呐对海底的探测是通过拖曳在船后的拖鱼向海底发射超声波束来实现的。工作时,拖鱼体上的两侧线阵形成０２°的扇形波束,可以获得垂直于航向的一条高分辨率的海底地貌信息。随着拖体向前运动,就拼接成一幅完整的海底图象。很显然,拖鱼航速测定的准确与否直接影响着侧扫声呐输出图象的质量。有三种方法可测量拖鱼的航速,但它们均有缺陷。ＧＰＳ在计算瞬时速度时会产生较大的漂移;使用计程仪和通过计算…     

起伏地形条件下侧扫声呐探测存在的问题及改进方法——以海底管道检测为例

基于海底管道的检测数据,讨论了起伏地形对传统侧扫声呐探测结果的影响,为起伏地形条件下应用侧扫声呐探测海底管道的调查方案设计、探测精度优化提供参考。研究表明:海底管道周边存在的冲刷槽以及堆积体等复杂地形对侧扫声呐探测有遮挡效应,测量过程中需控制拖体与目标物的相对位置,保证有效覆盖,避免漏测;根据区域地形分布特征,海底跟踪时通过手动设置符合整体地形走势的水深值,忽略小规模起伏地形对拖体高度取值的影响,可有效降低斜距改正后平面位置偏离及目标物的形态畸变;分析了地形起伏的影响因素(k)对海底管道出露及悬空高度计算结果的影响,通过几何近似和简化,提出了海底管道出露及悬空高度计算结果改进方法,并应用该方法对已知管径的海底管道进行了验证,修正后管径反演值的绝均差和均方差都减小为原来的10%左右,可供侧扫声呐数据解释借鉴。     

基于K-means聚类与数学形态学的侧扫声呐图像目标轮廓自动提取方法

针对侧扫声呐图像斑点噪声强、背景海底散射干扰严重,海底目标轮廓自动提取困难的问题,提出了一种基于K-means聚类与数学形态学相结合的海底目标轮廓自动提取算法。为克服噪声干扰,该算法首先利用中值滤波去除侧扫声呐图像中的强斑点噪声;然后采用K-means聚类算法对侧扫声呐灰度图像进行分割,并二值化,除去大部分海底背景噪声,初步提取出目标;接着利用数学形态学运算去除提取结果中的孤立噪点,并填充目标内部孔洞,得到连续化、圆滑的目标边缘;最后对处理后的侧扫声呐图像进行边缘检测,提取出目标轮廓。实验结果表明:该算法思想简单易行,具有很强的克服背景噪声的能力,自动提取的目标轮廓连续性较好,结果准确可靠。目前,在侧扫声呐图像目标轮廓提取过程中,主要采用人工方式,自动性较差,效率较低。本文算法可以实现目标轮廓的自动提取,提高效率,具有较强的实用价值。     

浅地层剖面仪和侧扫声呐仪器检测与评价方法研究

针对浅地层剖面仪和侧扫声呐这2种声呐系统探讨性地提出了"两步法"的性能检测和评价方法:1)声学物理参数检测:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的关键声学物理参数(声源级、频率/频谱、脉冲长度、波束角或开角),并提出了在消声水池中测定这些参数的方法;2)实际探测性能评价:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的实际探测效果评价指标,并提出了通过海上试验来检测和评价这些指标的方法。最后对建设具备高效消声性能的大型试验水池,建设海底标准地层检测场和海底标准目标物检测场以真正实现设备性能的检定应做的后续工作进行了讨论。     

一种侧扫声呐检测力的评价方法

侧扫声呐是海洋调查常用的探测仪器,为保证测量数据的准确性,对其实际探测性能的评价就显得尤为迫切。文中从侧扫声呐的工作原理出发,梳理了检测力和分辨力在概念上的混淆,并提出了一种评价检测力的方法;通过在海底人工放置一些已知大小的目标物,精确测量各个目标物的位置信息,并使用EdgeTech 4200MP双频侧扫声呐系统对目标物进行扫测试验以检测其检测力。结果表明,目标物和航迹线方向平行时,能够清晰地分辨直径或边长为20 cm,30 cm的物体,不能分辨出直径为10 cm的圆形物体,但能较清晰的分辨出直径为0.9 cm的长绳;目标物在垂直航迹线方向时,能够清晰地分辨直径或边长为10 cm的目标物,但是不能分辨出直径为0.9 cm的长绳;综合评价得出其纵向检测力优于1 cm,横向检测力优于10 cm。对常用声呐探测仪器的标准化体系的建立有一定的帮助。