基于声学调制解调器的声速剖面遥测技术

声速是海洋声呐测量中最重要的声学参数之一。拖缆式声速剖面仪可提供实时测量功能,但其缆长不能满足深海测量要求;自容式声速剖面仪可满足深海测量要求,但工作效率低。如何提高野外深海声速剖面测量工作效率是深海调查一项非常有意义的工作。文中详细介绍了基于声学调制解调器的声速剖面遥测系统的主要结构和功能,揭示了水声通信技术在深海非铠装缆测量中的应用优势。     

多波束测深残余折射处理技术的对比研究

针对多波束条幅存在的残余声线折射影响,加拿大Caris HIPS多波束资料处理软件除了支持声速剖面改正外,还提供了一个折射改正工具。该折射改正工具简单易用,效果所见即所得,能够快速消除声线折射产生的假地形。通过实测数据对这两种改正方法的结果进行了比较。     

多波束测深中声速剖面的横向加密方法

针对声速剖面在横向空间上的低密度、分布不均匀导致水深测量误差的问题,提出了一种容易实现且有效的思路,采用分层取样、空间插值的方法,在后处理过程中人为地增加声速剖面的数量,使其密度足够大、分布更均匀,达到改善声速改正的效果和提高多波束测深精度的目的。     

The Relationship between Propagation Time and Sound Velocity Profile for Positioning Seafloor Reference Points

This paper focuses on the relationship between the propagation time and the integral of the sound velocity profile (SVP) with respect to depth (SVP area for short) for positioning seafloor reference points. We proved a linear relationship between the propagation time and the SVP area and defined its mathematical expression (ST law). We showed in three simulations of possible variations in SVPs (random errors, internal waves, or a combination of both) that this ST law is verified. Using this new law in a simulated experiment, the ranging residuals due to sound velocity change through time are significantly improved. With this method, monitoring the SVP while acquiring travel times to a submerged transponder can significantly reduce the positioning errors of the transponder.     

A New Method of Automatic SVP Optimization Based on MOV Algorithm

We applied the maximum offset of sound velocity algorithm to sound velocity profile streamlining and optimization to overcome multibeam survey and data-processing efficiency problems. The impact of sound velocity profile streamlining on sounding data accuracy is evaluated. By automatically optimizing the threshold, the reduction rate of sound velocity profile data can reach over 90% and the standard deviation percentage error of sounding data can be controlled to within 0.1%. The optimized sound velocity profile data improved the operational efficiency of the multi-beam survey and data postprocessing by 3.4 times, indicating that this algorithm has practical value for engineering applications.     

基于最小二乘支持向量机的声速空间变化模型构建

建立声速空间变化模型是解决声速剖面代表性误差的有效方法。在对不同声速剖面进行标准化处理的基础上,通过声速训练样本及核函数的选取,提出并实现了一种基于最小二乘支持向量机算法的声速空间变化模型构建方法。为了检验该方法的有效性,选取实测的声速剖面数据进行验证,结果表明该方法能有效地构建声速空间变化模型,从而消除或最大限度地削弱声速剖面代表性误差。     

海道测量多波束声速改正精确模型研究

在严格推导常梯度声线跟踪法的基础上,提出了基于常梯度声线跟踪法的多波束声速改正精确模型,并初步推证了CARIS软件的声速改正方法。计算结果表明,精确模型计算结果与CARIS 6.1计算结果一致,并通过声线姿态改正算法比较,给出了声线姿态补偿法和直接法的适用角度范围。     

局域空间声速模型的建立方法研究

在多波束测深系统的数据处理中,声速剖面的代表性误差严重地影响着波束的声线跟踪精度,并造成比较大的深度计算误差。为了削弱该影响,利用实测声速剖面数据、温度与盐度剖面数据,采用两种方法分别建立了区域空间声速模型。实践验证了该方法的正确性和可行性。     

长江口海域声速剖面特性及其对多波束勘测的影响

利用2004年10-12月一个航次的测量数据,分析了长江口附近某海区的声速结构特点,发现该海域的声速结构受长江冲淡水的影响非常大,随着潮汐的变化,声速日变化量较大,具有类似潮周期现象,即随着落潮大量淡水和泥沙的注入以及涨潮时新鲜海水的补充,声速的时空变化较大,致使多波束系统的波束导向和声线跟踪偏差较大,很大程度的地影响了多波束系统的勘测精度(特别是边缘波束对应的水深数据误差更大)。针对于此,给出了几点改进建议。     

利用南大洋漂流浮标数据评估AMSR-E SST

利用AOML(Atlantic Oceanographical and Meteorological Laboratory)SVP漂流浮标的海表面温度数据,针对30°S以南的南大洋海域,对目前主要使用的微波遥感产品(AMSR-E,Ad-vanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System)反演的SST进行了较为系统的评估。结果表明,AMSR-E SST比浮标数据偏冷,偏差为-0.01℃,标准差为0.70℃。夏季的偏差为0.004℃,标准差为0.64℃;冬季的偏差为-0.06℃,标准差为0.75℃,冬季的偏差和标准差较大。温差ΔT受流速影响,随着流速的增大而减小,且这种趋势在夏季更为显著。具备托伞结构的浮标与总体情况基本一致,而无托伞结构的浮标受流速的影响要大一些。同时,温差ΔT受水汽的影响,随着水汽的增加而减小,且这种影响在冬季更大一些。进一步对4个穿极和绕极浮标的追踪分析表明,温差ΔT受大洋海流系统的影响显著。在海流大的大西洋边界流和南极绕极流中,温差ΔT的不确定性要明显大于总体情况。