海底底质分类反向散射强度三维概率密度法

反向散射强度随入射角变化信息蕴含海底底质特性,是多波束海底底质分类的重要数据源。目前,多波束海底底质分类主要提取平均反向散射强度随入射角的变化信息或基于声呐图像,没有综合考虑两者的相关信息。本文综合考虑平均反向散射强度随入射角变化信息及其概率密度分布,绘制三维概率密度图,提出了基于反向散射强度三维概率密度图的海底底质分类方法。实例计算结果表明:该方法能直观表达多波束条带覆盖区内不同海底底质类型的数量,有效判断不同海底底质类型的边界,实现海底底质类型的快速识别。     

两种多波束反向散射强度数据归一化方法的建立与分析

多波束反向散射强度数据应用广泛,但由于受到角度响应的影响,导致生成的多波束声呐图像质量偏低,且现有角度响应改正方法在复杂海底底质环境下适应性较差。为此本文对散射强度进行分析,给出了两种多波束反向散射强度数据归一化方法,分别为基于高斯拟合以及角度响应的散射强度改正方法,前者主要是基于散射强度的变化规律进行改正,而后者则是基于声波的散射机理进行改正。实验结果表明两种方法较传统改正方法精度均有约30%的提升,并且角度响应方法较高斯拟合方法改正精度更高,但计算效率有所下降。以上实验验证了两种方法的有效性,实现了散射强度数据的归一化,提升了多波束声呐图像的质量。     

适用于U型阵多波束系统的高分辨底检测算法

在多波束回声声纳系统中,高分辨处理算法例如MUSIC、ESPRIT,被广泛应用于海底地形的测绘。在应用高分辨算法时,一条均匀线阵是必要条件。然而,由于系统覆盖范围/分辨率的需求以及安装空间的限制,在多波束系统中经常会采用特殊形状的接收阵列,这使得高分辨算法无法直接应用。同时回波信号的短时平稳特性使得难以估计出协方差矩阵,这也增加了高分辨算法在多波束系统中的应用难度。本文首先介绍一种基于多角度子阵波束形成的ESPRIT算法,该算法能降低高分辨算法对信噪比、样本点数和计算能力的要求。仿真表明此算法能提供更好的分辨力。接着提出一种将基于多角度子阵波束形成的ESPRIT算法与虚拟阵列变换相结合的高分辨底检测算法,并针对高分辨底检测算法在U型阵上的应用进行了探讨。计算机仿真和试验数据处理结果验证了文章所提高分辨底检测算法的有效性。     

基于多波束测深仪的西太平洋声散射层测量

为了研究西太平洋声散射层的垂向分布特征和日变化规律,分析了多波束测深系统的水体影像数据。观测结果表明,西太平洋存在着两个声散射层,一个声散射层位于0～200 m,另一个声散射层位于500～700 m,两个声散射层散射强度具有明显的日变化特征,上层散射层的散射强度呈现白天弱,夜晚强的特征,而下层散射层的散射强度日变化规律与上层相反,并且发现深散射层的厚度也存在日变化特征;分析了此种方法的优缺点,对以后声散射层的观测分析提供了新的思路。此外,利用同时下放的声速仪(SVP)的温度和深度数据对下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)的观测结果进行了修正,得到了更为精确的声散射层垂向位置分布。     

多波束水体数据对台西南盆地天然气水合物的揭示

在台西南盆地陆坡上进行了多波束测量,获取了海底地形数据和水体数据。对多波束数据进行处理,展示了多波束水体数据形成的声学水柱影像。研究表明：在台西南盆地天然气水合物富集区,多波束水柱影像异常,呈现羽状流特点,揭示了台西南盆地的天然气资源,多波束声呐系统为探测海底天然气水合物提供了精确高效的方法。     

塞舌尔海台北部地形地貌特征及其构造演化

塞舌尔微陆块及其北部区域的形成过程与冈瓦纳大陆解体和马达加斯加-塞舌尔-印度复杂的形成演化过程密切相关。通过对2016年中国-塞舌尔大陆边缘海洋地球科学联合调查航次所取得的高精度多波束数据和重力数据处理分析,首次得到了塞舌尔海台北部的高精度地形图和重力异常图。应用构造地貌学分析方法,结合该区域地形及地质、地球物理等资料,进一步探讨了该区域的构造演化过程。研究发现塞舌尔海台北部发育3条向海方向延伸的狭长条带状海脊和平坦的深海平原,与塞舌尔陆块被阿米兰特海沟所切割,是一独立的构造单元。岩石地球化学证据和构造演化历史表明,塞舌尔海台北部可能在印度洋早期扩张阶段形成,向海方向延伸的海脊是由岩浆沿转换断层薄弱带喷发形成的不连续海脊。     

水运工程多波束测深作业要求的研究

对水运工程多波束测深作业要求中一系列的技术问题进行了深入研究.以满足波束脚印无缝衔接和探寻水底目标物为约束,分别给出了测船最大限速的计算式.通过数值分析探讨了目前几种常用多波束仪器测线布设的理论宽深比和实际宽深比.对影响多波束测深精度的五个重要参数:横摇偏角、纵摇偏角、艏摇偏角、时延、声速剖面等分别做了详细介绍,并且给...     

多波束测深系统中凹凸变形地形的分析与处理

在平坦海区测量工作中,多波束测深系统质量监控窗口经常会显示出凹凸变形地形,如果处理不及时或处理不当,将会导致测量的海底地形呈现凹凸不平的伪地形,严重影响测量工程的质量。分析了多波束系统测量凹凸变形地形的原因,论述了在测量中以及数据后处理中解决测量凹凸变形地形故障的方法,实际应用证明方法有效、实用。     

多波束反向散射强度数据处理研究

在探讨多波束测深系统反向散射强度与海底底质类型的关系基础上,研究影响反向散射强度的各种因素,主要分析了海底地形起伏、中央波束区反射信号对反向散射强度的影响,并给出了消除这些影响的方法;将处理后的“纯”反向散射强度数据镶嵌生成海底声像图,为海底底质类型划分以及地貌解译提供了基础数据和辅助判读依据.     

多波束测深系统声速校正

海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。声速校正为多波束测深系统提供了正确的声速剖面,根据声速剖面垂向上的变化规律,对原始声速数据进行科学采点,运用软件方法或实验方法对声速剖面进行编辑获得声速数据,最终取得合理可靠的水深值。这里对南海SA12试验区采集的声速资料进行了分析,以SeaBeam2100多波速测深系统为例,对声速校正的技术方法进行了探讨。