多波束测深系统及其在水下工程监测中的应用

多波束测深系统也称声纳阵列测深系统,能实现测区全范围无遗漏扫测。GPS系统、罗经和姿态传感器在多波束测深系统中的应用,使得多波束测深系统作为一种高效率、高精度、高分辨率的船载水下地形测绘设备在水下工程监测中的应用越来越广泛,如水中探自然流鱼雷、探死者、探中华鲟、探沉船、大坝水下探伤、近坝水下探坑、检测轮船吃水深等。探讨工程测量中多波束测深技术,对开展工程水下地形测量及水中探物具有重要意义。     

Imagenex DT101多波束测深系统在水下测量中的应用

阐述了Imagenex DT101多波束测深系统的技术指标和组成,讨论了Imagenex DT101多波束测深系统在水下地形测量中影响数据精度的因素;同时结合在某大型水库测量的应用特性,分析了在水下地形测量中Imagenex DT101多波束测深系统的主要技术流程和实施方案。     

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。     

智能无人船单波束测深系统在水下地形测量中的应用

阐述智能无人船搭载单波束测深系统在河湖库区水下地形测量中的应用，根据无人船单波束测深原理及水下地形测量技术流程，从测深水域范围确定、测线布设、测深数据处理与分析、水深数据精度检核、水下DEM生成等各个关键技术环节进行研究与分析。以山西省某水库为例，以较完善反映水底地形地貌的前提下，兼顾测量效率和成本，确定最佳技术路线和方案，为从事水下测量作业的工作者提供参考。     

多波束和三维声呐在水下构筑物基础冲刷检测中的综合应用

本文主要介绍了多波束测深系统和三维声呐图像扫侧系统的测试方法,并结合工程实例,对风机基础和海上升压站基础冲刷状况进行了检测。多波束测深系统可以通过综合应用,获取目标区域高精度水深数据与点位,生成反映海底地貌特征的三维立体图像,有助于更加直观详细了解风机基础周围冲刷范围半径,以及最大冲刷深度、冲刷现状等信息;三维声呐扫测技术可呈现风电基础周围海底地形的高分辨率的二维平面图像,可直观掌握风机附属电缆的敷设状态、量化确定电缆悬空长度和电缆裸漏长度,以及升压站基础的冲刷状态的动态监测;通过多波束和三维声呐技术的综合应用,可更加直观详细了解基础的冲刷情况,为海上风机基础和升压站基础冲刷防护处理和安全性评估提供可靠的基础数据支撑。     

基于多波束声纳数据与反射模型的水下地形重建

利用多波束声纳数据重建水下地形,构建高空间分辨率的数字高程模型(DEM)对于在复杂水下区域的物质勘探、目标检测等方面有重要实用意义.然而,多波束声纳系统直接获得的测深数据空间分辨率有限本文基于多波束声纳系统采集的稀疏测深数据(空间位置)和密集回波强度数据(图像性质)来构建水下复杂地形高空间分辨率数字高程模型.利用采集的...     

多波束与侧扫声呐高质量测量信息获取与叠加

正多波束声呐和侧扫声呐分别是目前获取海底地形与地貌图像最为有效的设备。多波束声呐可以同时获得海底测深地形与分辨率较低的海底图像,侧扫声呐可以获取高分辨率但位置精度较低的海底图像。为了准确获取海底精细的地形地貌信息,本文分别从多波束测深数据处理、多波束声呐图像处理、侧扫声呐图像处理、测深地形与侧扫声呐图像的叠加4个方面开展研究,最终得到     

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。     

基于选权迭代法的单波束测深数据粗差探测

单波束测深技术因其成本低、精度高、操作简单等特点被广泛应用于水下地形测量,然而在声速设定正确的情况下,测深仪的观测值仍会存在一定数量的粗差。本文针对单波束测深数据中的粗差问题,利用三次曲面函数构造格网模型,采用选权迭代法进行抗差估计,对观测值中的多个粗差迭代降权,以提高水下地形模型精度。本文结合西江某航道码头水下地形测量工程实例,对单波束测深数据进行处理和水下地形建模,验证了该算法在单波束测深数据粗差探测和水下地形建模中的可行性和有效性。     

基于IMAGENEX DT101多波束测深系统水下DEM建模研究

水下数字高程模型的建立可以提高水下地形直观可视化表达效果,更精确地表达水下地形的目标大小、形态及坡度变化规律,为水利工程建设、水库清淤、防洪抗旱等工作提供有力的数据支撑。多波束测深系统具有大范围、高效率和高精度等优点,把测量技术从传统的以点代面、以线代面的测量扩展到了真正意义的面的测量,为水下数字高程模型建立提供高精度、高密度的原始数据。本文以辽宁某水库1∶2 000水下地形测量工程项目为例,基于IMAGENEX DT101多波束测深系统,研究了其水下地形数据采集的具体流程和数据处理关键技术,并利用Arc GIS建立了水下数字高程模型。结果表明:IMAGENEX DT101多波束测深系统能够快速、高效地获取水下地形测量数据,其成果精度满足了相关规范要求,可以推广应用到其他水库与河流相应比例尺水下数字高程模型建立。     

EM2040C多波束系统在采砂量监测中的应用

多波束测深技术在现代水下地形测量中发挥着重要作用,已应用于海洋测绘和内陆水体水下地形测绘中。本文介绍了EM2040C多波束系统的基本组成和性能,并以系统在海砂资源开采监测中的应用为研究对象,探讨了海砂开采量监测的技术方法和数据处理过程。研究结果证明,EM2040C多波束系统能够快速、高效地获取海底地形数据,其精度满足相关规范要求,可推广应用于海砂开采量监测中。     

水下地形探测与变化模拟方法研究

多波束测深系统是获取高精度水下地形信息的重要手段,但由于一次数据采集量大且地形构建过程复杂,导致成本较高,在水下冲刷淤积定量评估作业中应用较少。以观音岩水电站2013年、2014年两期点云文件为数据源,综合运用多波束测深技术、Arc Engine组件式开发技术和Matlab强大的数学分析功能,完成了从多波束数据存储管理、海量点云有效信息挖掘到冲刷淤积时空格局分析的成套系统智能化研究。结果表明,该系统在水下地形变化监测中具有方便、快捷、精度高、成果多样化和直观性强等优点,对冲刷淤积核查分析的准确度有极大提高。     

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。     

智能巡航综合调查平台的开发应用

针对有人调查船在浅水区或地形环境复杂的海域无法开展有效调查,以及无法在敏感海域开展隐蔽性调查的缺点,本文提出了利用水面及水下目标检测、自主安全避障、海洋复杂环境感知等技术,研究开发了无人水面载体系统,通过集成导航定位系统、多波束测深系统、单波束测深系统、浅地层剖面仪、侧扫声呐和ADCP系统等调查设备,构建了智能巡航综合调查平台。实际应用结果表明:该智能平台可在复杂环境和敏感海域快速、高效、安全地开展综合调查。     

海量扫测数据特征点及边界提取方法研究

针对“水声呐”水下扫测设备测量所得的数据量大,精度高,分布规则,但同时数据的冗余度大的特点,为了真实反映水下地形,利用四叉树的数据分块思想对海量数据进行预处理,再对处理后的分块数据采用绝对高程差,高程加权平均等算法判断不同分块窗口的地形的起伏状态,然后用Jenson＆Domingue等算法提取特征点,同时把图像处理边缘提取方法——梯度算子应用到河道扫测边界提取中。     

内陆水下及近岸地形多源数据获取方法研究及应用

内陆水下及近岸地形数据获取有助于对内陆水域进行综合开发和精细化管理,具有重要的社会、经济和生态意义。针对单一数据获取难以满足复杂地形测量的问题,本文提出一种多源数据获取方法,采用航空摄影、机载激光雷达、多波束和单波束测深系统、人工实测等方法获取多源数据,经数据处理后获取全面覆盖水下、近岸、水陆交接处的地形数据,并以尼山水库为例进行试验应用。结果表明,本文方法既实现了水上水下一体化地形数据的获取,又保证了测量成果精度的可靠性,可广泛应用于大中型水库测量工程,为内陆水下及近岸地形测量提供技术支撑。     

基于Skyline的水下多波束测深数据应用

探讨了多波束测深数据的获取方式及处理流程,通过程序开发将其转换为Skyline点云数据格式,采用二次开发的方式,完成了"水下点云数据管理应用系统",实现了水下多波束测深数据在Skyline大场景中的应用。     

利用卡尔曼滤波改正多波束数据声速整体误差

针对传统多波束测深系统从误差源进行平差的后处理方式受声速误差等因素影响较大的应用局限,提出了以相邻条带中央波束构建的每ping海底地形趋势线作为先验信息,利用卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)对声速整体误差影响下的测深数据系统性误差进行改正的方法。首先,提取测深数据准确性相对较高的相邻条带的中央波束数据,对多波束每ping测深点所在的区域海底地形构建大致走向的趋势线;其次,利用检测线中央波束与主测线交叉重叠部分的数据,得到观测值的偏差和所构建海底地形趋势线的偏差;最后,结合得到的偏差,以构建的趋势线作为先验信息对测深数据利用卡尔曼滤波进行改正,并对改正后的数据进行精度分析与评估。实验表明,对于声速整体误差引起的海底地形畸变,利用卡尔曼滤波能够对边缘波束的系统性误差进行有效的改正。     

极浅水深与岸边地形一体化快速测量及数据整合方法研究

针对目前在内陆湖泊、江河等水域的水下地形测绘力量比较薄弱、技术依然传统、效率不高等问题,本文利用船载多波束测深系统集成三维激光扫描系统和多源数据融合处理方法,高效实现了水域周边陆地与水下地形数据一体化获取及地形图制作,为海岸带及内陆河道水库测绘提供了技术依据,具有一定的工程意义.     

深水多波束测深系统现状及展望

多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次能够给出几十个甚至上百个深度,获得一条一定宽度的全覆盖水深条带,大大提高了海底地形探测效率。本文首先介绍了多波束测深的基本原理和系统组成,然后系统介绍了L3 ELAC Nautik、Teledyne(原ATLAS)和Kongsberg等公司的深水多波束测深系统,并以中科院声学所深水多波束系统为例,分析了国内发展情况,最后展望了深水多波束测深系统的发展趋势是更高的测深分辨率、更高的测深精度、更大的覆盖范围、更强的水体探测和更便捷的探测成图。