CUBE自动滤波在远海多波束测深中的应用

为提升远海多波束测深数据标准化处理能力,验证CUBE自动滤波在远海海域的实际应用效果,选取远海海域3个典型深度测区,使用优选的CUBE自动处理参数组,对多波束测深数据进行自动滤波处理,并从处理用时、逐点标记以及交叉点水深差值3个方面,将处理结果与多名作业人员的手工处理结果进行对比分析。实验结果表明,使用CUBE自动处理与人工处理结果基本相同,且少量处理不同之处产生的水深成果差值均在测量误差允许范围之内,且CUBE自动处理在处理效率、成果标准一致性方面均优于人工处理。本文成果对于提升远海多波束测深数据标准化处理能力具有较强的实践指导意义。

Simrad EM多波束声纳系统回波强度数据的分析与应用

首先分析了Simrad EM多波束声纳系统回波强度数据获取时系统进行的增益处理,分别探讨了深度数据包和海底图像数据包中回波强度数据的表征内容及意义,研究了不同数据包中回波强度数据的记录方式、特点及应用范围,为多波束水下目标识别和海底底质分类研究提供准确、表述清晰的基础数据。

陆海交界区域厘米级精度似大地水准面的确定

为了得到我国某陆海交界区厘米级精度的区域(似)大地水准面,利用43个高精度GPS/水准点和1 045个实测重力点数据对EGM96,WDM94和GFZ计算的局部重力(似)大地水准面进行了比较与评价。结果表明,在该测区用移去-恢复法确定重力(似)大地水准面时,EGM96应该是首选参考重力场模型。该测区处在陆海交界处,海域无GPS/水准数据。经比较发现,采用距离倒数加权平均法将该区重力似大地水准面拟合于GPS/水准数据比在大范围使用的多项式法效果更好。采用该方法计算的测区(似)大地水准面精度优于3cm。

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。

海洋磁力异常逼近方法研究

通过对常用的数值逼近方法的分析和研究,针对海洋磁力测量的特点,仿真计算分析了移动曲面法、Hardy多面函数法、Shepard法和Kriging法在不同情况下的插值精度。同时,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。仿真与实例计算结果表明,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时,四种逼近方法的插值精度是不同的。针对不同的情况,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。

多波束水深测量中声速误差的楔形表示法

针对多波束水深测量时声速剖面对测深精度的控制问题,提出了一种声速误差楔形表示法。基于两个声速剖面,采用常梯度声线跟踪法分别对不同声速剖面下换能器照射区域内水深点位置进行模拟计算,最后通过比对得到波束覆盖范围内各水深点对应的测深误差估计值;将其采用楔形图进行表示,并对超出水深限差的水深区域进行标注,为评价声速剖面对水深精度的控制能力提供参考。

海洋测量延时效应的研究

对海洋测量中的延时效应进行了分析,给出了系统性延时效应的探测及改正方法。实测数据及仿真证实了该方法的有效性。该方法可编制软件用于高精度的海洋测量的数据处理。

多波束回波强度位置归算及图像化表示

多波束在测深的同时也记录回波强度数据。在分析多波束回波强度记录方式的基础上,主要针对波束内回波强度的定位和数据优化等问题进行了探讨,确定了回波强度位置归算方法。最后,以Simrad EM1002多波束实测的回波强度数据为例,进一步阐述了在地理坐标框架下回波强度的图像化表示方法。

多波束测量船速控制方法研究

新版国际海道测量标准明确规定特等和1a等测量时必须实现全覆盖测量。为此,提出基于全覆盖测量的船速控制方法。研究表明:满足全覆盖的船速与多波束换能器的扇区宽度、纵向波束宽度和声速有关。另外,考虑到海底地形的精确获取是未来海道测量的主要方向,提出了基于海底地形分辨率的船速控制方法。在此基础上,兼顾测线间距选取,进一步提出基于海底地形分辨率的测船船速与测线间距综合优化选取方法。方法兼顾了全覆盖和海底地形分辨率的需求,体现了逐步优化设计的思想,符合测量实际,仿真实验也验证了该方法的有效性。

利用最小二乘拟合法进行多站地磁日变基值归算

多站日变改正技术是解决远海区大范围磁力测量地磁日变改正的关键技术,然而多站日变改正中,为了减小磁场水平差异的影响,分站日变基值必须向主站归算.基于地磁日变化的时空特点,尝试将最小二乘拟合法引入到多站日变基值归算中,并采用多站同步观测数据对方法的有效性进行了验证.结论表明:当主站和分站日变性质相似时,最小二乘拟合法可以取得良好的效果,且对同步观测时段低.但是当日变性质差异较大时,则应当采用传统的同步比对法.

海面与海底地磁日变化差异及其对海洋磁力测量的影响

给出了海面与海底地磁日变化的计算公式,仿真分析了海面与海底地磁日变化差异,探讨了其对海洋磁力测量地磁日变改正的影响。结果表明:对于不同的地磁日变,海面与海底的地磁日变存在着较大的差异,且其随着地磁倾角的变化而变化,对磁测有一定的影响。为此,远海区海洋磁力测量中,建议联合采用地面日变站和海底日变站来减小或消除海面与海底地磁日变差异对磁测的影响,提高地磁日变改正的精度。

K-均值聚类算法在多波束底质分类中的应用

针对海底采样点较少时,监督学习训练分类模型困难的问题,研究无监督学习的K-均值聚类分析算法在多波束海底底质分类中的应用。在探讨K-均值聚类分析算法原理的基础上,构建海底底质分类器,针对分类器需预先输入分类结果种类(K值)这一问题,提出了基于底质采样点和分类效果连续性为原则的K值确定方法。实验结果表明:基于K-均值聚类分析算法的海底底质分类器能较好的实现海底底质类型的自动划分,适用于海量多波束底质特征参数的分类。

自容式压力验潮仪水位观测值影响因素与改正

自容式压力验潮仪是目前海道测量水位观测的常用设备。在实际应用中,由于忽略了环境因素及其变化对水位观测精度的影响,可能获取不到高质量的水位观测数据,进而影响到海道测量成果的数据质量。在简要分析自容式压力验潮仪水位测量原理的基础上,利用数值计算方法,探讨了气压、密度和重力加速度变化对自容式压力验潮仪观测水位的影响规律,并提出了提高自容式压力验潮仪水位观测精度的一般改正方法。

海洋测量技术在深远海搜救中的应用

马航MH370搜救为全球深海探测行业提出了新的挑战,探讨了海洋测量技术在深远海搜救中的应用,指出了我国开展深远海搜救面临的问题和解决的措施,对于加快远海区域海洋测绘资料收集,提高远海区域航海和水文气象保障水平,探索深远海探测搜救的新思路和新方法,开创我国深远海探测搜救的新局面有一定的指导意义。

多波束探测分辨率估计模型研究

多波束探测分辨率是衡量多波束探测能力的重要指标,针对如何确定多波束探测分辨率这一问题,通过原理分析,阐述了多波束探测分辨率的含义,在几何空间上推导了纵向、横向和垂向分辨率估计模型,提出了多波束目标探测分辨率模型,并以Reson 8101多波束测深仪为例进行了计算。计算结果表明,该模型能较直接地估计多波束探测分辨率,可作为多波束测量技术设计的重要依据,同时发现多波束探测横向分辨率是多波束目标探测分辨率的主要决定因素。

当前国际海道测量技术进展

通过参加第18届国际海道测量大会测绘仪器展和对所收集的资料翻译整理,对当前国际海道测量技术进展进行了分析总结。我国海道测量技术水平与国际先进水平还有较大差距;当前国际海道测量、测量装备及软件系统的不断更新、自主式无人机、水下机器人及智能浮标等新技术的广泛应用,极大丰富了海道测量信息,海道测量的服务范围不断扩大,随着海洋开发的加快,北极必将成为世界海道测量下一个热点。

用于海底底质分类的多波束声强数据选取研究

高质量的海底声强图是进行多波束海底底质分类、目标识别的基础。要得到"单纯"反映海底底质信息的声强图,就需要对原始声强数据进行地形改正,消除地形因素的影响。在描述了多波束数据中水深数据不能满足声强数据的改正要求问题的基础上,提出了以水深数据覆盖范围为约束的声强数据选取方法。实例计算结果表明:该方法在能有效地选取高质量的声强数据,提高了基于声强图像的海底底质分类精度。

基于S-44不同测量等级的测线间距确定方法

新版国际海道测量规范(IHO S-44 5thEdition)只给出了1b等和二等测量的推荐测线间距,而对于特等和1a等测量的测线间距并无具体说明。据此在推导波束脚印横纵宽度计算模型的基础上,建立基于IHO S-445thEdition的测线间距确定方法,并针对Seabat8101多波束测深仪给出特等和1a等的测线间距控制指标。

世界地磁场模型WMM2015误差分析与评估

基于WMM2015模型的建立方法,系统分析了WMM2015模型的误差来源,建立了WMM2015模型误差估算模型,并计算了WMM2015模型总误差。结果表明:WMM2015模型误差包括主磁场系数定义不准确导致的定义误差和忽略因素影响误差,忽略环境因素误差包括地壳磁场及长期变化和扰动磁场所导致的误差,建立的WMM2015误差估算模型可以用来计算WMM2015模型的总误差,可以为海洋磁力测量正常场校正和相关应用提供参考。

专用海洋底质粒度分析数据整编方法

结合海洋环境资料整编项目实际需求,研究海洋底质粒度分析数据的收集、预处理、标准化及质量控制方法。分析海洋底质粒度分析数据的类型和内容特点,结合海洋底质粒度分析数据的处理方法和应用特点,研究海洋底质粒度分析数据质量的检查内容和检查方法,确定控制海洋底质粒度分析数据质量的技术方法。