机载激光测深技术及其研究进展

水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。     

改进沿海RBN/DGPS系统的方法

介绍精密单点定位技术,详细分析这种技术的精度,最后基于这种技术,对现在运行的无线电指向标/差分GPS台站,提出改进建议。     

西沙永乐龙洞探秘前期调查工作综述

西沙永乐龙洞是目前已知的最深蓝洞,具有极高的科学研究与社会价值。目前永乐龙洞调查研究仅处于初级阶段,科学揭秘亟待展开,基于此,国家海洋局第一海洋研究所拟大规模开展西沙永乐龙洞探秘工作。龙洞处于永乐环礁之上,水浅礁多,周边暗礁林立,水下情况复杂多变,缺乏直接大规模探测条件,前期的进出航路探测和作业条件调查必不可少。本次调查综合利用大地控制测量、单波束测深、多波束测深与潮位控制等相关技术,对龙洞周围以及永乐环礁大船进出航路进行了综合勘测,建立了龙洞周边的大地基准,获取了目标海域的水深资料,为后期大型作业船进入永乐环礁提供了合理航道,并为其选择了最优锚地,也为工作驳船进入龙洞选定了安全航路。     

地基GPS技术遥感香港地区大气水汽含量

提出了分段多项式方法计算大气水汽含量,并结合无线电高空气象探测资料,分析了并评估了地基ＧＰＳ遥感技术的精度。香港地区的可降水份计算结果表明,地基ＧＰＳ遥感技术的精度为１ｍｍ－２ｍｍ。     

渤海区域对流层加权平均温度研究

利用了MM4中尺度气象模式输出的渤海地区的温度、湿度参数,建立了渤海区域对流层加权平均温度经验公式,消除了Bevis公式引起的系统误差。     

地基GPS技术遥感香港地区大气水汽含量

提出了分段多项式方法计算大气水汽含量,并结合无线电高空气象探测资料,分析并评估了地基ＧＰＳ遥感技术的精度。香港地区的可降水份计算结果表明,地基ＧＰＳ遥感技术的精度为１ ｍ ｍ ～２ ｍ ｍ     

基于近岸海岛GPS数据反演海洋分潮负荷影响

本文探索了海潮负荷特征值的反演方法.基于中国近岸海岛GPS站(平潭与闸坡)观测数据,采用FFT方法提取了海潮负荷特征值,分析了反演特征值与全球海潮模型FES2004、NAO.99b和GOT4.7计算出的相关特征值之间的差异,评估了反演海潮分潮频率项的精度,并利用平潭站得到的海潮负荷特征值对附近的三沙站进行海潮改正以评价反演效果.结果表明:(1)频谱分析可精确提取4个半日分潮和4个全日分潮负荷的频率信息;与已知频率相比,P1分潮的反演频率误差为1.4%,其他7种分潮负荷反演频率误差均小于1%.(2)两个海岛分属不同的潮波入侵通道,反演分潮振幅和初相存在差异,但反演分潮频率几乎一致,间接证实它们属于同一潮波系统,也表明其潮差有别.(3)反演振幅与三种全球模型具有较好的一致性;其中S2、O1、P1、Q1四个分潮在水平方向互差为1~2 mm,高程方向上的互差均小于3 mm;K2、K1、M2、N2在水平方向振幅互差多数小于2 mm,个别差异高达4 mm,高程方向互差多为5~6 mm,个别超过10 mm.(4)反演得到海潮负荷改正模型相对于3种全球模型在三沙站的改正效果略佳,间接表明反演结果有效、可靠.(5)动态PPP结果中虽然存在多种误差,其时间序列仍可分离并提取海潮负荷的影响.     

拉格朗日基函数重建稳态海面地形方法的参数化分析

稳态海面地形的参数化方法对于融合平均海平面和大地水准面求解高精度稳态海面地形信号具有重要作用。研究了基于高阶拉格朗日基函数重建稳态海面地形的方法,构建了含有4参数、16参数及36参数的拉格朗日基函数进行海面地形建模,重点分析了基函数的选取对稳态海面地形重建的影响。研究结果表明,基于16参数的拉格朗日基函数重建的海面地形和外部数据的一致性更高,其求解的海面地形与对比数据的差异标准差为3.1 cm,较基于4参数和36参数基函数求解的结果分别减小0.9 cm和1.1 cm。在海流运动活跃的区域,基于16参数基函数重建的海面地形与对比数据的差异较基于4参数和36参数的结果有5 cm的改善。此外,基于16参数基函数求解结果的地转流信号与对比数据符合较好,其中纬向地转流分量与对比数据的差异标准差较基于4参数和36参数的结果分别减小0.4 cm/s和2.8 cm/s。     

三沙永乐龙洞的三维形态

三沙永乐龙洞是世界已知最深的海洋蓝洞,其三维几何参数和精细形态与蓝洞的形成和演化密切相关。2017年,采用ROV(Remote Operated Vehicle)和多波束系统对龙洞测量,获取了龙洞精细的水深和三维形态数据。本文利用获取的点云数据建立了龙洞的精细三维模型,计算了龙洞的几何参数,展示和分析了龙洞的三维形态特征。龙洞底部基于当地10 a平均海面的水深为301.19 m,体积1 417 149 m³,表面积98 151 m²,其形态复杂曲折,洞体平面总体向东北方向展布,洞口中心点与洞底部尖角水平错位距离约118 m,整体上酷似一只“运动芭蕾舞鞋”。洞体在垂向上分为5层：洞体Ⅰ为洞口部分,呈现浅盘口状,坡度平缓;洞体Ⅱ和洞体Ⅲ呈现近似圆柱体,垂直下降,宽度均匀;洞体Ⅳ形态极为复杂,其体积最大,形态在90 m和158 m处出现2次北向转折;洞体Ⅴ向东北延伸,洞径逐渐收窄变小,形成碗形洞底,洞底平均宽度约36 m。洞体内壁凹凸不平,存在窝穴、突起、波纹、侧洞、横向沟槽、台阶、纵向断裂等小形态特征,展现了龙洞内部形态的复杂性。龙洞的整体复杂大...     

机载激光测深波形分解中LM与EM参数优化方法比较

受作业环境与扫描条件的影响,机载激光测深全波形数据处理所得的参数分量初值精度通常较低,需采用优化方法在此基础上进一步调整分量参数以提高波形分解精度。本文代表性地选取了非线性阻尼最小二乘方法(Levenberg-Marquardt,LM)和期望最大化方法(expectation-maximization,EM)两种不同的参数优化方案,针对机载激光测深全波形数据的波形分解参数优化问题,结合实测和模拟波形数据对两种优化方法在相同初值条件下的波形模拟精度、扫描条件及其响应,以及水深估计偏差等方面的特征进行了详细的对比分析,着重探讨了两种参数优化方法所得结果的准确度与稳定性,并对其主要技术特征与效果差异进行了总结。