A System for Fast Cartographic Sounding Selection

Soundings on nautical charts provide information about the shape of the ocean bottom between chart depth curves. A single chart may have thousands of soundings posted on it. This article describes a system for automatic cartographic sounding selection. In this system, a new algorithm for automated selecting soundings is developed. The algorithm is employed in such a way that it can guarantee (a) fast and accurate selecting sounding, (b) processing the circular depth curves, (c) solving the overplotting problems between depth curves and soundings, and (d) keeping selected soundings “prettier.” The system was intensively tested using real data sets, and its superiority has been revealed by the testing results.     

基于航海应用的海图数据库比例尺分级研究

介绍了我国海图生产现状及基于数据库的海图制图技术,针对以航海图生产为主要目的的海图数据库建设中的比例尺分级问题,依据统一的样本海图选择原则,计算海部要素载负量,计算结果表明,海图载负量数值受地形、人为等因素影响大。定义一个全水深的理想海部区域,通过确定水深注记间距和载负量之间的关系、参考现有海图水深注记最小间距值和航海应用对海图比例尺分级的需求等因素,最终确定了海图数据库比例尺分级方案。     

Automatic Sounding Generalization in Nautical Chart Considering Bathymetry Complexity Variations

Sounding acts as the main feature in a digital nautical chart as it describes the concerned marine topography for the safety of navigation. Unlike the geometry-oriented selection of point feature, the generalization of soundings for chart compiling is expected to be context-oriented, which means bathymetry complexity variations across the study region should be preserved in the sounding selection process. However, such variations are not explicitly accessible to automated systems. This paper proposes an approach that effectively analyzes and measures bathymetry complexity from sounding data, with a focus on topography variations among different regions. The presented approach first divides the exploring region into several subregions, by adopting techniques of computational geometry and graph theory. Then, the approach quantitatively measures the bathymetry complexity of the subregions from grid-based digital terrain model. Finally, a composite bathymetry complexity index integrating aspects of steepness and depth variation is developed to guide the operation of sounding selection in different subregions. Generally, when seafloor is rugged with steep slopes, the number of soundings is high. While in flatter areas, a smaller amount of soundings is retained. The potential of our approach is demonstrated by an application to a real data set.     

测线间非采样点水深值的平滑效应研究

为了表述和评价水深原图及海图水深数据对海底地形的表征能力,引入了水深插值平滑效应新概念,分析了航海图海道测量及海图编辑综合的水深数据选取特性,给出了测线间水深插值平滑效应的评价指标和方法,并进行了实例统计计算,计算结果表明了方法的可行性和有效性。     

多波束测量边缘波束测深精度分析与评估

根据多波束测深系统边缘波束采集的异常数据云图,判别分析多波束测深系统的各误差源对边缘波束测深的影响,从理论上探讨声线折射所引起的测深误差与边缘波束角之间的关系,通过多波束测深工程实例的精度验证,结果表明:换能器安装的牢固程度和校准精度、测船定位和姿态改正与测深的时间同步性,对边缘波束的测深精度影响较大;声线剖面误差使得中央波束和边缘波束的测深偏浅或偏深,各波束的测深误差曲线呈现"哭脸"状或"笑脸"状,但对于各波束测深的综合精度,中央波束精度相对较高,两侧边缘波束精度相对较低。     

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。     

与岸线协调的水深自动选取方法

针对当前水深自动选取中水深点与岸线的协调匹配问题,提出了一种与岸线协调的水深自动选取方法。通过分析资料水深点与岸线的平面位置关系,提取出与岸线协调的待选水深点;从航海安全角度考虑,优先选取浅水深点;在此基础上,分别定义水深点与岸线弯曲处、平直处的协调度,并建立协调度评估模型;通过定量计算协调度,选取出与岸线协调匹配的水深点。实验结果表明,所提方法能在岸线弯曲处优先选取出协调的水深点,同时能保证在岸线平直处附近所选取的水深点分布合理;所提方法能够较好地考虑水深点与岸线的图上位置关系,避免水深注记中断岸线、水深注记"上陆"的情况出现。     

CUBE算法及其在多波束数据处理中的应用

阐述了一种基于表面生成的多波束数据处理方法——CUBE(Combined Uncertainty and Bathymetry Estimator)算法,用该方法可以对观测区域网格节点"真实"水深及相关误差进行估计。与从测量水深中选择出"最佳"数据的手工交互方式的多波束数据编辑手段不同,CUBE算法具有很强的抗差性和较高的效率,适合于实时多波束数据处理。对南海某测区多波束数据处理结果表明,在没有人工干预的情况下,利用CUBE算法去噪生成的海底DTM图与手工编辑生成的相当吻合。CUBE算法和手工编辑方法综合对比得出,CUBE算法能够很好地保留水深地形细节,在计算效率、误差评估、实时处理等方面比手工编辑方法具有较大的优势。     

多波束测深技术在海底管道检测中的应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用多波束测深技术。介绍了多波束的系统组成、调查方法和数据处理等内容。重点对数据处理进行了论述,提出了确定海底管道位置和掩埋状态的分析方法,并对影响多波束检测效果的频率、波束角和水深等因素进行了探讨。通过分析认为,与单波束相比,多波束在海底管道检测中具有直观、高效和高分辨率的特点,具有较好的工程应用前景。     

多波束测深系统各误差的传播影响规律分析

系统总结了多波束测深点的误差源,给出了测深点误差估计模型。通过对Seabat 8101型多波束测深仪单呯测深点的误差影响估计,得出了各误差的传播影响规律及其影响量级,对多波束数据处理和测量成果质量评估具有一定的参考价值。     

一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法

针对当前海图抽选过程由于缺乏有效的海图抽选算法,而造成抽选效率不高甚至有可能漏选海图的问题,按照海图抽选原则并利用海图比例尺及海图覆盖区域信息,对船舶航行区域进行分级处理,提出了一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法,阐述了该算法的基本思路和实现步骤,并通过实验验证了该算法的可行性。     

顾及水深的单波束测深系统误差改正方法

为解决单波束测深系统利用单一延迟值改正往返断面位移精度低的问题,在分析单波束测深系统误差产生原理基础上,得出往返断面位移是由系统延迟引起的固定差和换能器偏角引起的与深度相关比例误差共同作用的结果,通过建立水深与往返断面位移之间的数学模型,证实水深与断面位移具有极高相关性.利用求取单波束系统延迟及换能器偏角参数,对同一测...     

基于A~*算法的海底地形等深线模型构建方法研究

介绍了DEM原理和构建方法,利用现有矢量海图中的水深要素及海岸线岛屿要素,对生成电子海图海底规则网格数据进行研究。计算机辅助虚拟三维海底地形,运用线性八叉树场景进行分解寻求其规律性,用A*算法最好最优地勾绘出等深线,从而建立海底地形等深线模型,为实现电子海图海底三维可视化奠定了基础。最后对算法进行分析与完善。     

变异函数在水深场空间结构分析中的应用

引进了地统计学中的变异函数,通过对我国多幅航海图和港湾图水深数据的计算分析,初步揭示了水深场的空间变异特征.结果表明:水深点的空间相关性与相互间的距离和所表征的海底地形有关;在不同的尺度下水深场的空间变异特征不同;水深场的空间变异存在各向异性.     

数字海图水深的自动综合探讨

海图上的水深具有以点代面的特殊性质,不仅是影响载负量的关键,而且水深点的不同形态和密度又是海底地形特征的反映。因而,只有经过海底地形特征的识别,同时参照海底地形的综合原则,才能实现水深综合的自动化。     

稀疏LS-SVM算法在海底趋势面模型构建中的应用

利用最小二乘向量机(LS-SVM)算法构造海底趋势面的过程中,由于算法解缺乏稀疏性,使得异常测深训练样本对最终构造的函数模型也产生影响。为了解决该问题,在对留一样本交叉检核法研究的基础上提出了LS-SVM稀疏算法,由于留一样本交叉检核法求解的残差序列可以有效地表示函数预测值偏离实际水深的程度,因此利用该原则重新修剪后的样本数据不仅使算法具有稀疏特性,而且构造的函数模型更合理。为了检验算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明留一样本交叉检核法能够合理地筛选出对函数模型构造贡献程度大的测深训练样本,使得构造的函数模型更合理。     

Global Bathymetry and Elevation Data at 30 Arc Seconds Resolution: SRTM30_PLUS

A new 30-arc second resolution global topography/bathymetry grid (SRTM30_PLUS) has been developed from a wide variety of data sources. Land and ice topography comes from the SRTM30 and ICESat topography, respectively. Ocean bathymetry is based on a new satellite-gravity model where the gravity-to-topography ratio is calibrated using 298 million edited soundings. The main contribution of this study is the compilation and editing of the raw soundings, which come from NOAA, individual scientists, SIO, NGA, JAMSTEC, IFREMER, GEBCO, and NAVOCEANO. The gridded bathymetry is available for ftp download in the same format as the 33 tiles of SRTM30 topography. There are 33 matching tiles of source identification number to convey the provenance of every grid cell. The raw sounding data, converted to a simple common format, are also available for ftp download.     

Multibeam bathymetric sonar: Sea beam and hydro chart

Abstract

In May, 1977, the first non‐military version of a multi‐beam, wide swath, deep ocean, bathymetric sonar was placed in service. Called SEA BEAM, this equipment provides high resolution bathymetric data across a swath width approximately equal to 78% of the depth. Angu ar resolution is 2.7° with a maximum operating depth of 11,000 m. Real time displays include a CRT presentation of the thwartship profile and a continuous strip chart of bottom contours. All sounding data are recorded on digital magnetic tape for final processing and merging with corrected navigation data. More recently, a companion system called HYDRO CHART has gone into operation for continental shelf surveys.     

CNSVPGets软件获取声速剖面精度分析

提出最大差、中误差和全程平均差作为声速剖面曲线比较的精度指标。使用CNSVPGets软件对218条实测声速剖面曲线与软件获取剖面曲线进行对比计算,统计了比对曲线的最大水深、最大差、中误差、全程平均差;全部对比曲线的平均水深为1231.36m,平均最大差为6.74m/s,平均中误差为2.68m/s,全程平均差为1.72m/s。全程平均差小于5m/s的对比剖面对占95.4%,由此推论软件获取声速剖面的全程平均差极限误差为5m/s,中误差为2.5m/s;用软件获取声速剖面取代实测剖面用于水深测量计算,对测深精度的影响比海道测量规定的深度测量极限误差低1个数量级,因此可以使用软件获取声速剖面用于海道测量的深度测量声速改正。基于软件获取声速剖面的效率和重要性提出了建立和维护中国的全球声速剖面模型的建议。     

对沿岸新旧水深图深度变化原因的分析

沿岸水深测量结束时一般要进行新旧水深资料的比对,以便科学处理测绘中的技术问题。对可能引起水深图深度变化的原因进行了分析,归纳了以下几个因素:沿岸海底地形发生了变化,海图深度起算面发生了变化,水位改正方法的改进引起的变化,其他因素引起的深度变化等。