Data Fusion Technique for Multibeam Echosoundings

On the basis of an analysis of the error sources in multibeam echosounding system,a data processing method for compensating systematic errors in multibeam survey is proposed.In order to improve the accuracy of overall swath,a data fusion technique using single beam survey data as control information for single beam and multibeam echosounding is then presented.Some questions involved in solving the adjustment problem,such as its feasibility and the numerical stability,are discussed in detail,and a two_step adjustment method is suggested.Finally,a practical survey data set is used as a case study to prove the efficiency and reliability of the proposed methods.

多波束测深声呐自主数据质量监测及门限控制

为满足水面无人艇等海洋无人平台的需求,确保多波束测深声呐系统在无人监控和参数调节下具备可靠自主工作能力,本文提出一种数据质量在线监测及门限参数控制方法。通过建立基于质量和异常因子的监测模型,结合粒子滤波技术,提高海底地形跟踪门限控制抗差性。仿真和湖上试验显示该方法能判定数据有效性、适应地形变化,并提供合理深度门限,适用于多波束测深声呐系统的在线数据质量监测和无人自主控制。

基于全球海域多波束测深数据构建DBM与Web服务

为解决全球海域多波束测深数据查询使用不便的问题,通过数据分块实现海量数据处理,使用逐点插值算法构建数字水深模型,将晕渲图与数字水深模型组合构建可视化查询服务,实现基于浏览器查看水深数据和查询水深值等功能。对已有的全球海域多波束测深数据进行了处理,结果表明该方法对海量数据有着很好的承载能力,构建的数字水深模型能够反映测深点分布情况,Web查询服务响应迅速;同时该方法基于常用GIS软件处理数据,可操作性强,可用于海量多波束测深数据管理。

三维声纳和多波束在桥墩巡检中的联合应用

桥墩基础是桥梁结构重要的承重结构,水下桥墩基础受水流冲刷作用存在损坏的风险,对水下桥墩基础进行巡检十分必要。为此,提出了利用水下三维声纳和多波束测深系统在水下桥墩巡检中联合应用的方法,将三维声纳应用于水下桥墩基础本身的检测,多波束测深系统应用于基础周围河床的测量,能充分发挥两种设备的优势,得到水下桥墩基础的三维影像和水深数据,并利用位姿信息对两类数据进行精确匹配和融合,对结果进行一体化三维影像展示。利用浙江某跨河大桥水下桥墩基础检测的实际案例验证了方法的有效性,此方法可广泛推广于水下桥墩巡检工程中,为桥梁的安全运营提供基础数据支撑。

多源多波束数据格式解码及统一管理软件设计

多波束数据的广泛利用目前存在两个问题:一是多波束数据多以二进制等形式存储,难以直接进行读取使用;二是由于不同厂商的数据格式不同,批量处理多个来源数据的难度较大。为此,研究了S7K、ALL、HSX、XTF、XSE、GSF共6种主流多波束数据格式及数据结构,并比较分析了不同数据格式之间的差异性。在此基础上,设计开发了一款能够自动解译并快速显示和存储所需数据的软件系统。该软件通过数据库技术管理海量数据,可以按照自定义格式存储关键数据并以文本格式输出,数据可视化图形实时检索定位,有助于提高多波束数据解译和分析的效率。

多波束定点实时冲刷监测系统构建及应用

随着沿海地区经济和城市群一体化的高速发展,跨海大桥和海塘的规模与数量与日俱增,强潮区域的桥梁、海塘等海洋结构物易受局部冲刷,影响安全运行。如何对此类结构物的局部冲刷进行实时监测和研究分析已成为目前海洋工程安全领域的难点。通过总结分析以往冲刷监测技术的优缺点及其适用性,研发了多波束定点实时监测系统,改进了数据实时采集和处理方法,为冲刷机理研究和海洋结构物防灾减灾提供具有时间序列的全覆盖水下地形数据。并通过实测数据拟合适用于跨海大桥的冲刷计算式,为桥墩及海塘等结构物的冲刷机理研究和冲刷预报提供基础数据和计算方法。

基于改进CNN-BP的多波束声纳高程数据预测研究

为了建立精准的多波束声纳高程数据预测模型,解决人工鱼礁空方量预测准确性的问题,提出了一种基于改进卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和BP神经网络组合模型的多波束声纳高程数据预测方法。首先,利用改进CNN对高程数据进行全卷积操作提取地形趋势特征,再输入到BP中进一步挖掘内部地形趋势变化规律,从而实现多波束声纳高程数据的预测。然后以某海底牧场的多波束声纳高程数据进行实验,并利用人工鱼礁的空方量进行交叉验证。最后,与传统克里金、BP、GA-BP、PSO-BP模型进行比较。结果表明:改进CNN-BP模型在多波束声纳高程数据和人工鱼礁空方量上的预测结果表现最优,验证了该方法的可行性、可靠性和精度高。

多波束数据的海底数字地形模型构建

提出大批量多格式原始多波束数据的 DTM 构建方法，以满足大区域、大比例尺海底地形制图的需要。在多种格式原始多波束数据接口和系统内部标准数据结构的基础上，通过对数据文件、数据种类和数据运算量的有效组织管理，实施边读入、边权重配赋的网格插值，分析了高斯、指数和距离平方反比权重函数的适用性，及最小值、最大值和平均值的实用性。在权重配赋网格插值基础上，提出分形 fBM 和张力样条配合使用的方程式插值方法，保证 DTM 数据的有效外延和地形分辨。整套算法效率高，并能有效保证 DTM 的精度，对存储在外部介质的数据遍历一次即可完成网格插值。

多波束测深数据处理关键技术研究进展与展望

简要介绍了多波束测深系统的基本组成及测深数据处理的基本流程,重点论述了多波束测深数据处理涉及的几项关键技术,详细分析评述了近期国内外在该研究领域取得的主要突破和进展,展望了多波束测深技术下一阶段的发展方向,针对国内应用需求,提出了一些具有前瞻性的研究开发建议。

考虑自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法

针对传统趋势面滤波法在多波束测深数据粗差探测方面存在曲面拟合函数不确定、滤波不彻底以及部分水深点被不合理剔除的问题,通过引入散乱水深点局部最小范围——自然邻点影响域的概念,提出一种基于自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法。首先,通过对自然邻点影响域内的局部曲面进行分析,构造了影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数;然后,利用该统一曲面拟合函数按照所提传递式迭代趋势面滤波法进行顺次迭代逐步滤除影响正常水深点判定的粗差数据;最后,根据突变地形边界点在其相邻邻域地形内连续性不一致的特性,建立了面向突变地形边界点的判断准则。试验结果表明:该改进算法可适应不同复杂程度的海底地形,有效剔除多波束水深数据中的粗差点,同时对实际海底地形中的正常水深点和各种特殊水深点进行保留,显著提高了海底地形表达的精度。

多波束XTF格式数据航向信息重写入实例

以多波束实际调查数据为例,分析与讨论无航向角的RESON SeaBat 8101er系统XTF格式多波束数据处理问题,提出从Hypack导航软件输出的RAW文本数据中提取电罗经航向与时间数据,经时间匹配与插值处理后重新写进XTF数据文件内。实现时在没有明确的XTF数据格式说明的情况下,通过二进制数据位的系统分析,确定罗经航向数据的位置和结构,使用自编程序实现航向数据重新写入原始XTF数据内,再经Caris软件精细处理后很好地解决了无航向数据处水深空白带的问题。

多波束测深数据处理及管理系统设计与开发

在简要介绍多波束测深技术发展概况基础上,详细论述了我部自主研发的多波束测深数据处理及管理应用系统的组成及功能,系统功能测试情况以及系统开发过程中取得的主要技术创新点,对该系统投入应用前的优化和完善工作提出了建议。

多波束数据处理系统技术研究

针对当前多波束测深数据成果现状,探讨以Oracle 9i数据库为基础,搭建ArcGIS 8.3的SDE为空间数据引擎的多波束水深空间数据库,结合ComGIS技术开发多波束数据处理系统。系统功能包括测深数据的输入、管理、分析、显示、制图和绘图输出,改变了一般基于文件方式的多波束水深数据处理方式,成功的将空间数据库技术融入系统中,并有效运用了ComGIS开发系统前端平台,丰富了系统功能,具有一定的参考价值。

多波束与单波束测深数据的融合处理技术

本文在全面分析和总结多波束海洋测深主要误差源的基础上 ,提出通过相邻条带测深数据融合处理进行多波束测深系统偏差补偿方法 ;并提出以单波束测深数据作为控制 ,进一步提高多波束测深整体测量精度的数据处理方案 ;详细讨论了数据融合处理中的数值解算可行性和稳定性问题 ,相应提出了两步平差方法。

原始多波束数据的格式转换与统一

针对国内外常用多波束系统原始数据的格式差异给数据管理和后处理成图带来的困难，在自主开发的微机版多波束海底地形电子成图系统 MBChart 中，研制了可扩充、兼容性好和记录完备自定义的二进制整数字节排列的标准多波束数据结构，以快捷、统一的方式实现各种数据的综合处理。

基于多波束数据的海底地形建模技术

比较了基于多波束数据的几种建模技术,针对多波束数据量大的特点,提出了通过建立空间索引数据块并结合MQS插值方式来构建海底DEM模型。实验结果表明,该技术可实现多波束数据海底地形的建模与实时渲染。

基于测深数据的胶州湾底质类型估计方法

探讨了基于高精度多波束水深数据的底质分类方法。对高精度水深数据按一定采样窗口单元提取统计特征;利用聚类分析方法对采样窗口单元进行分类;将分类结果与表层沉积物底质调查结果以及声纳分类结果相对比,发现三者具有一致性。此方法可以用来识别基岩、砾石、沙和粘土等底质类型。

基于回波时间的多波束测深与声纳数据匹配方法

以多波束精确的水深数据为参照源,采用原始回波时间对多波束测深数据与其同源声纳数据进行匹配,从而获得高精度和高分辨率的海底影像数据,并避免了传统声纳图像处理过程中斜距改正所带来的几何形变。匹配结果采用光照图输出,并与三维水深图、原始声纳图像和CARIS处理后的声纳图像进行比较分析。该方法有效地提高了多波束数据的利用率,增强了对海底地形的探测分辨率。

多波束水深测量规范框架研究

根据海洋测量需求和国外测深规范与数据格式标准发展状况,研究了多波束测深规范与数据格式标准内容框架,对宽幅测量的要求、误差改正和数据处理等技术要点进行了分析。

多波束测深外业数据提取与显示系统设计与开发

论述了多波束测深外业数据提取与显示系统的组成及功能,系统功能测试情况以及系统开发过程中主要解决的问题,并对进一步完善该系统提出了有关建议。