顾及姿态角的多波束声线精确跟踪方法

传统声线跟踪方法中波束初始入射角的计算采用理想状态下多波束提供的波束分配角,未顾及或未完全顾及船体姿态角的影响进而导致波束海底投射点归位计算带入显著性误差问题。针对此问提出了一种顾及姿态角影响的声线精确跟踪方法,该方法通过研究船体姿态影响下的多波束换能器状态,给出了波束声线实际传播面,并推导出了传播面内波束声线的实际初始入射角,结合声速剖面,最终根据常梯度声线跟踪得到了准确的测深点三维坐标。通过实验比较传统声线跟踪方法和精确声线跟踪方法计算波束在海底投射点的坐标精度,验证了精确声线跟踪方法克服了传统声线跟踪的不足,显著地提高了多波束测深的精度。

基于回波强度的海底底质分类系统关键技术

介绍基于回波强度的海底底质分类软件的框架,并从多波束声呐原理入手解析ALL格式多波束声呐数据的存储结构和内容,通过软件开发可实现ALL格式多波束声呐数据的解码,提取各种数据包,并且通过一系列的数据预处理形成基于波束脚印包络栅格的高分辨率声呐图像。最后,利用改进的BP神经网络对生成的声呐图像进行海底底质分类。实验证明,本系统对底质全图分类效果很好,并为海底微地貌识别提供精确可靠的依据。

城乡土地利用的合理规划研究——以连云港市为例

就连云港市目前土地利用现状存在的问题,结合2009年所制的2006~2020年度连云港市新一轮土地利用总体规划方案,统筹城乡一体化发展,探讨连云港市区城乡土地资源利用的合理规划。

图像信息熵约束的浅地层层界划分方法

为实现快速、精确、自动化、智能化的海底浅地层层界提取,克服传统浅地层层界在复杂海洋环境下提取时的低效、模糊、主观性等缺点,提出一种基于图像信息熵约束的浅地层层界划分方法.首先,将浅剖图像分割为不同区块;然后,在不同区块计算信息熵,并结合钻孔数据,建立信息熵与显著性参数关系模型;最后,据此模型对整个浅剖图像进行层界划分.研究表明,该方法克服了现有方法的不足,实现了浅地层剖面层界的自适应、准确划分,试验中取得了与钻孔层界深度、厚度同量级的精度.由此可知采用图像信息熵约束进行层界提取,可以实现浅地层层界提取的自动化与智能化.

基于多波束和浅剖的海底浅表层沉积物分类关键问题研究

开发和利用海洋油气资源是我国'海洋强国'战略的一个非常重要组成部分,而基于声学的沉积物结构探测则在该工作中扮演着不可或缺的基础保障作用。多波束和浅地层剖面仪(浅剖)均具备快速、大面积探测海底沉积物的能力,前者可探测海床表面沉积物,后者可探测浅表层数百米深度的沉积物。相对传统的钻孔取样方法。

课题启发式教育在大地测量学教学中的实践

大地测量学是测绘学科的重要基础课程,特点是非常多的理论基础和公式推导,为了提高教学质量,摸索课题启发式教育,编制课程设计,经过三个学期的执行,学生反映效果好,教学质量显著提高。

POS MV OceanMaster系列数据格式解译及其应用

目前尚未有文献对POS MV OceanMaster原始数据存储结构进行详细阐述,给后续的数据处理带来了诸多不便。从惯性导航原理入手对OceanMaster格式数据进行解析,通过软件开发对OceanMaster格式数据进行解码,提取各种数据包,并通过紧耦合算法对原始数据进行处理,分别获取三维坐标系下的位置均方差以及位置信息。实验结果表明,经过相应数据处理后可获得精度较高的位置数据,均方差约为0.03m,能够更好地为海洋测绘提供可靠的位置和姿态信息。

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。

温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律分析

在多波束测深中,温盐深剖面数据的准确性对测量精度起到非常重要的作用,而在实际测量中,温盐深误差又不可避免地存在。为了分析温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律并将其影响值量化,本文在声速剖面间接测量数据的基础上,选择精度较高、适应性较强的声速经验公式推导其误差公式,计算温盐深变化所引起的声速误差值,并且在常梯度声线跟踪模型的基础上推导出声波旅行轨迹的水平位移和垂直位移误差公式,然后结合声速剖面计算出声速误差对波束脚印坐标的影响程度。实验结果表明,温度变化对声速的影响最大,盐度和深度依序次之;温度、盐度、深度3个参量的变化引起波束脚印Z坐标的变化量均大于X、Y坐标,最高可达变化前深度的0.6%。温度和盐度的变化引起的三轴坐标值变化量随入射角的增大而减小,而深度变化引起的三轴坐标值变化量几乎不随入射角的变化而变化。本文研究结果可为温盐深误差对多波束测深精度评估工作提供借鉴作用。

双频激光雷达多通道波形数据联合测深方法

激光雷达在不同水深环境下,单通道的波形数据波形差异性较大,难以准确检测真实的水面和水底回波信号。利用双频激光雷达1 064 nm近红外通道(CH1)以及532 nm不同接收视场的浅水通道(CH2)和深水通道(CH3),对不同水深的波形数据进行拟合分解,实现了多通道联合探测水面和水底回波信号。与单通道波形分解方法相比,实验结果表明,本文方法在波形有效检测率平均提高了约15%,测深精度平均提高了约11%。

多波束波束脚印坐标的两种计算方法对比分析

针对目前两种船体坐标系下多波束波束脚印坐标计算方法的争论,即其一,先根据船体姿态角确定波束初始入射角后,再通过声线跟踪模型获取海底波束脚印坐标值;其二,先假设换能器处于水平状态,根据波束导向角结合声线跟踪模型计算海底波束脚印坐标,再乘以船体姿态角矩阵,最终获得实际传播的波束脚印坐标值。为了证明上述两种方法是否具有等价性,对两者分别建立了波束脚印计算的数学模型,并通过相同序号波束的方位角、X坐标、Y坐标及Z坐标四维参数的对比分析,证明了这两个模型的非等价性。这个证明也能够为实际的多波束测深工程应用提供有用的参考依据。

基于MB栅格回波强度和改进BPNN的底质分类

提出了基于多波束栅格图像和改进神经网络的底质分类方法,研究了多波束栅格回波强度的提取方式和改进的反向传播(BP)神经网络.论述了波束脚印包络内以采样数量进行等角度栅格分配获取回波强度所在位置序列值,并在传统BP神经网络基础上附加动量因子和自适应学习率,同时为激活函数添加斜率和偏置可随误差信号进行修正.改进的BP神经网络不仅可以提高神经元的自适应能力,而且可以明显加快算法的收敛速度.利用提出的方法进行底质分类,实验结果表明,提出的方法显著提高了海底底质分类的分辨率和精度.

在Unix与Oracle环境下ArcSDE的优化

第二次全国土地调查成果验收完入库后,为了更好地管理、利用和共享这些土地资源数据,本文提出一套优化存储管理土地数据的方案,分别就服务器端的Unix操作系统、Oracle数据库管理系统以及中间件空间数据引擎ArcSDE提供了一些性能优化的方法。

洪泽湖地区土地利用与景观格局演变

基于多时点TM/ETM影像解译数据,运用遥感、GIS和景观生态学方法,分析洪泽湖地区近18a的土地利用变化和景观格局演变过程,揭示该地区内各种土地利用时空变化特征,并得出3个时期景观类型分布特征、景观格局变化的趋势及特征。结果表明:(1)区域内土地利用变化显著,整体处于不平衡的状态,主要表现为耕地持续减少、建设用地迅速增加、林地先增后减及草地和水域略有增加;(2)研究区景观结构和景观异质性发生了较大变化,斑块数目增加、平均斑块面积减少,景观多样性指数、景观均匀度指数总体上升,在区域景观破碎化程度加剧的同时,各景观类型间差异缩小,景观结构趋于多样化、均匀化和破碎化。最后,指出人类活动,尤其是经济建设是土地利用景观格局变化的主要因素,并对地区的生态可持续发展提出了相应建议。

双曲Radon域预测反褶积和反馈循环的多次波压制综合方法

针对预测反褶积未能有效压制中长周期或速度逆转的多次波,以及反馈循环法在未知声源子波和地层结构情况下多次波压制不显著等问题,提出了双曲Radon域预测反褶积和反馈循环的多次波压制综合方法,有效突破了两种方法的局限性.首先分别从预测反褶积和反馈循环两种途径进行处理预测出多次波成分,然后进行双曲Radon变换,由于预测反褶积预测误差中仍然存在长周期多次波,通过设计自适应滤波器将有效一次波滤掉,进而获得双曲Radon域多次波能量模型;再通过双曲Radon反变换,从原始浅地层剖面记录中减去多次波模型数据,获得多次波压制后的高可靠性浅地层剖面数据.实验证明,综合法压制多次波效果显著,峰值信噪比和图像结构相似度相对单独使用预测反褶积或反馈循环法分别高出约5%和0.12.该方法具有较好的可行性,在海底浅表层多次波压制方面具有借鉴意义.

基于图像处理技术的浅地层层界划分方法

针对现有浅地层剖面图像中层界人工划分方法效率低、准确度不高的缺陷,提出了基于图像处理技术的层界自动划分方法及层界提取流程.首先对浅地层剖面原始观测数据解码,并对每Ping的振幅数据转换,形成原始浅地层剖面图像;然后对原始图像进行Ping插补、异常Ping修复、消噪和多次波压制等处理,消除异常观测值的影响,提高图像质量;在此基础上,根据回波振幅与层界的响应机制以及回波强度时序的变化特点,提出了基于灰度突变的阈值法层界粗提取及实施原则,实现了概略层界位置的确定;最后,顾及浅地层底质变化的渐进性和连续性,提出了基于拓扑理论的层界追踪和精提取方法,实现了离散层界的滤除及连续层界的提取.该方法实现了层界的自动提取及与钻孔取芯相同的划分精度.

顾及分形理论的多特征海底底质分类

针对传统基于单一分形维数进行底质分类存在近似底质分类可靠性不高的问题,提出了顾及分形维数、空隙特征和多重分形的多特征海底底质分类方法。结合均值、标准差、分位数等灰度统计信息,组成特征向量组,并获取其主成分特征向量组实施底质分类,相比传统方法,本方法显著提高了近似底质的分类精度,并在胶州湾实验中得到了验证。

一种消除角度响应影响的多波束声强数据自适应改正方法

针对多波束反向散射强度(Backscatter Strength,BS)数据在采集过程中受到声学散射机理而产生的角度响应(Angular Response,AR)影响,而目前声学硬件方面尚未完美解决且现有后处理改正方法在复杂海底底质环境下适应性较差,尤其在高入射角区域的改正效果甚为不理想的问题,为此,给出了一种基于散射强度的自适应角度响应改正模型。首先获取连续脉冲(Ping)平均散射强度数据的角度响应曲线;其次使用高斯拟合方法对角度响应曲线进行平滑拟合处理,进而对其解算二阶导数提取角度响应模型改正参数;最后给出顾及高入射角区域的单Ping反向散射强度数据的分段处理改正模型。实验结果表明,该方法与传统方法相比,整个发射扇区散射强度平均偏差精度约提高30V,尤其在影响较大的高入射角区域,平均偏差精度约提高40V,并且该区域的标准差精度也提高了近30%。该模型较好地解决了多波束在非正射情况下获取海底精准散射声强的问题,削弱了声波散射机理的影响;同时也解决了散射强度过渡不均衡、中央波束区域改正异常等问题。因此,提高了多波束反向散射强度的可靠性,可以真实地呈现出海底实际的地貌。