多波束测深系统在1:2000水下测量中的应用分析

本文通过浑河(抚顺-沈阳段)1∶2000比例尺水下地形测量项目,在省内没有完整水下测量项目先例可以参考的情况下,对如何实施水下数据获取,如何确定最佳船速,采用多大波束入射角,既能保证精度又能提高测量效率进行了一系列的实验,得到了最可靠的数据,并总结了利用IMAGENEX DT101多波束测深仪进行水下地形测量的一些关键技术,为今后进行水下测量项目提供了借鉴的经验。     

波动方程叠前深度偏移直接产生角道集

基于单程波深度延拓算法,得到震源波场在成像点的入射角度,结合对地层倾角的估计,获得入射地震波与界面法线的夹角.通过运用"保幅"的反褶积成像条件和考虑累加的炮数,解决了炮点覆盖不均匀导致的成像幅值误差问题,进而建议了炮域波动方程叠前深度偏移直接产生角道集的方法和流程.与基于空间移动或时移成像条件的波动方程叠前深度偏移提取角道集的方法相比,本文建议的方法只需少量额外的存储空间,又可补偿观测系统非均匀覆盖对成像幅值的影响;其增加的计算量与炮域偏移算法相比几乎可以忽略.文中算例表明,本文方法提取的角道集可为叠前反演提供较精确的AVO振幅特性.此外,就改善地震成像效果本身而言,提取角道集使得可在波动方程叠前深度偏移中应用剩余动校和拉伸切除技术,从而可更好地保持高频成分并提高成像的信噪比.     

ScanSAR模式海冰图像的分割

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)图像的非平稳性是SAR海冰图像自动解释的主要障碍,入射角效应是导致海冰图像特征不稳定的主要因素之一。基于Radarsat-1 ScanSAR模式数据,本文提出了一种集成入射角效应校正步骤的分割算法。该方法综合考虑了入射角效应、斑点噪声等不确定因素,经由像素到区域再到大尺度区域这一途径,把区域聚类、类尺度上的入射角效应校正以及区域合并等操作组合起来,以有效提高分割算法对非平稳性的适应能力。针对巴芬湾和和波斯尼亚湾ScanSAR模式图像的实验表明,本文提出的方法可有效提高分割准确性。     

基于入射角的AVO近似弹性波阻抗方程及反演

AVO技术在油气勘探中已经得到广泛应用,但是在应用Zoeppritz方程的线性近似方程时,通常是直接应用入射角代替平均角进行参数计算,这样做会给反演工作带来误差。基于入射角的AVO近似方程将反射系数表示为入射角的函数,可以解决常规计算中存在的误差。过程如下:首先,由基于入射角的AVO近似方程推导得到基于入射角的弹性阻抗方程,将其标准化以实现不同角度的弹性阻抗间量纲的统一,并通过经典的AVO模型验证其准确性;然后,建立基于新方程的弹性阻抗反演方法,对Marmousi2模型进行反演,与常规方法反演结果进行对比,结果表明,新方法得到的结果更加准确;最后,利用某实际工区数据进行反演,得到的结果与实际测井资料匹配效果很好,证明了该方法有很强的实用性。     

基于入射角的两项流体阻抗反演方法

本文在孔隙弹性介质理论的指导下,基于入射角AVO近似方程推导了包含Russell流体项的两项AVO近似方程和相应的弹性阻抗方程,通过分析可知其精度符合反演要求.在贝叶斯理论框架下,建立了包含正则化约束的弹性阻抗反演方法,在此基础上直接提取Russell流体项.该方法可在缺少大角度叠前地震资料的情况下进行叠前直接反演得到流体因子,减少传统方法带来的累积误差.模型试算表明,该方法具有较好的准确度和稳定性.实际工区应用取得了良好的效果,表明该方法有实用性.     

利用地震P波方位/角度信息预测煤层裂隙发育——以阳泉矿区为例

查明煤层瓦斯富集区域,对可能的瓦斯突出点进行预报,是当前煤矿生产中亟待解决的重要课题.利用地震P波对裂缝性地层所表现出的方位各向异性特征和AV0特征,应用地震P波方位/角度信息评价煤层裂隙发育带.通过对阳泉新景煤矿三维地震资料的处理,获得4个方位的偏移数据体和8个方位/角度的偏移数据体,从中提取了3种对煤层裂隙响应灵敏的地震属性,综合利用3种地震属性计算出裂隙的发育密度.预测结果表明,利用P波方位/角度信息比仅利用P波方位信息评价煤层裂隙发育带更具有优势,它能同时利用煤层反射波的各向异性特征和AVO特征,更有利于进行煤层的岩性解释.     

加权总体最小二乘点云平面拟合定权方法探讨

针对加权总体最小二乘点云数据平面拟合方法中缺少统一定权准则的问题,提出以先验入射角及距离定权两种方法。利用稳健估计构造了基于强度值定权的稳健加权最小二乘、基于先验入射角定权的加权最小二乘与基于距离定权的加权最小二乘3种新的平面拟合算法,并应用于拟合扫描不同反射材质获取的平面点云数据。算例表明,〖JP2〗以距离定权构造的距离加权总体最小二乘法的各项精度指标均优于其他算法,拟合效果最好。     

利用相邻测线重叠区域进行多波束测深横摇运动残差改正

针对多波束测深条带边缘波束易受到姿态和声速等多种误差影响、相对中央波束数据质量较低的问题,本文提出一种利用相邻测线重叠区域对多波束测深数据边缘波束进行横摇运动残差改正的模型,提高边缘波束测深数据的质量。使用沿航向的测深点匹配插值模型,完成中央波束测深点与边缘波束测深点的匹配,得到边缘波束测深误差值;使用横摇运动残差改正模型,实现顾及姿态角的条件下补偿波束入射角。计算实例表明：本文模型能够较为准确地提取边缘波束测深误差值,改正后的海底地形削弱了误差导致的上下起伏,有效地减少了影响边缘波束的多种误差,具有实际的工程应用价值。     

结合贝叶斯理论和MRF的主被动遥感数据协同分类

提出一种基于贝叶斯理论和马尔科夫随机场MRF(Markov Random Fields)的主被动遥感数据协同分类方法。该方法依据光学与微波遥感数据在地物提取中的各自优势,首先对ASAR后向散射系数进行入射角归一化,然后构建一种基于贝叶斯理论和MRF的分类器,以归一化后的ASAR双极化数据与TM7个波段共同参与分类。分别对ASAR入射角归一化的有效性和主被动协同的必要性进行验证,结果表明,采用本文方法的分类精度达到89.4%,较未进行角度校正的主被动数据协同分类的精度提高了4.1%,较单独TM分类的精度提高了11.5%,体现出主被动遥感数据协同在分类上的潜力。     

3维成像微波高度计风速反演

随着航天技术的发展和新型微波载荷的发射(如3维成像高度计),越来越多的小入射角海洋观测雷达将投入运行,如何有效地利用这些小入射角的后向散射数据成为研究的热点课题。利用TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)的PR(Precipitation Radar)后向散射系数NRCS(Normalized Radar Cross Section)数据对小入射角情况下的海面风速反演方法和风速反演精度进行研究,并对风速反演性能进行统计分析。基于无雨条件下的PR海面后向散射数据,建立小入射角情况下的风速反演算法和经验的GMF模型。风速反演结果分别与浮标、ASCAT进行交叉比对。结果表明:反演风速的偏差小于0.28 m/s,标准差小于1.51 m/s;在中等风速条件下,反演风速的偏差和标准差均小于低风速条件和高风速条件;0°—8°入射角范围内的风速反演精度明显优于8°—12°入射角范围的风速反演精度。