多波束测量边缘波束测深精度分析与评估

根据多波束测深系统边缘波束采集的异常数据云图,判别分析多波束测深系统的各误差源对边缘波束测深的影响,从理论上探讨声线折射所引起的测深误差与边缘波束角之间的关系,通过多波束测深工程实例的精度验证,结果表明:换能器安装的牢固程度和校准精度、测船定位和姿态改正与测深的时间同步性,对边缘波束的测深精度影响较大;声线剖面误差使得中央波束和边缘波束的测深偏浅或偏深,各波束的测深误差曲线呈现"哭脸"状或"笑脸"状,但对于各波束测深的综合精度,中央波束精度相对较高,两侧边缘波束精度相对较低。     

深水多波束测深系统测深性能综合评估

多波束测深系统越来越被广泛应用于深海调查,并逐渐成为远海综合调查船的标配仪器。利用其开展水深测量作业前对其测深性能进行有效而全面地评估是极为关键的一步。利用2套SeaBeam3012深水多波束测深系统、1套HY1690深水单波束测深系统,在不同条件海域开展一系列系统性试验,并对测深数据分别开展"线与线"、"线与面"及"面与面"的内符合及外符合对比,通过误差统计分析,对待评估多波束测深系统相对精度、绝对精度、波束质量等测深性能展开综合评估,形成一套评估方法。结果证明,上述评估方法是现行技术条件下深水多波束测深系统测深性能综合评估的有效方法。     

多波束水深测量马修斯法辅助声速剖面改正

马修斯法是单波束水深测量声速改正的常用方法,为了提高多波束水深测量声速改正精度,利用马修斯方法的参数,在该方法基础上推导出新的改正公式,并将之运用在多波束水深测量中的声速剖面重构;实验表明,该方法略优于水文内插法;与纯数学拟合外延方法相比,具有明显优势;运用该方法可以得到效果更好的海底三维图,提高多波束水深测量精度和作业效率。     

多波束测深系统换能器的安装校准分析

在多波束测深系统的换能器安装与使用过程中,由于无法保证换能器坐标系统与船体坐标系统完全重合,因此必须进行横摇、纵倾以及航向偏差校准与改正,使两者坐标系统相一致.详细分析了多波束测深系统换能器安装校准的原理和方法,以"亚美通道"海底光缆路由调查中,挪威 Simrad EM 3000 多波束测深系统的安装与校准为例,阐述了其安装校准方法及在海底地形测量中的应用.     

EM120型多波束测深系统及在深海测量中的应用

与传统的单波束回声测深仪相比,多波束测深系统具有水深全覆盖无遗漏扫测,测量范围大、速度快,测深精度和分辨率高,记录数字化和实时自动绘图等优点。介绍了EM120型多波束测深系统深水系统的技术性能,分析了EM120在中沙深海区的测量试验情况及在深海区水深测量中的应用价值,提出了存在问题及其对策。     

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。     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

海道测量水位改正通用模式研究

为满足海道测量作业发展实际需求,进行了海道测量水位改正通用模式研究.在单波束测深逐点逐时分区改正基础上提出了适于单、多波束测深的海量数据虚拟单验潮站改正模式,基于时差法、最小二乘拟合法数学模型以及海洋潮汐数值预报模型,研制了适于沿岸、近海水深测量的水位改正软件.     

多波束换能器安装偏差对海底地形测量的影响

针对多波束测深系统换能器安装过程中存在角度偏差问题,给出了换能器安装偏差的相关定义,建立了换能器横向、纵向及艏向安装偏差影响模型,阐述了各项安装偏差对海底地形测量的影响机理,结合算例,研究了各波束点水深误差与位置误差随波束指向角的变化规律及影响量级,进一步给出了部分代表性波束点水深偏差及位置偏差随安装偏差角的变化规律及影响量级,最后分析了各安装偏差间的相关性,以期为换能器安装偏差校正及测深数据质量控制提供一定的参考。     

黄浦江航道多波束测深数据处理研究

针对上海世博会对黄浦江航道核心水域高精度海底地形的需求,采用SeaBat8125多波束测深系统对该区域进行了全覆盖测量.通过潮汐基准面归算、潮汐改正精度内符合检验、原始数据各项改正、除噪处理及测深误差分析等几个步骤,得到基于吴淞零点的最终水深成果.各项检验表明,此次多波束测深成果质量满足实际需求.     

浅水多波束系统及其最新技术发展

针对目前国际上8家公司生产的16种新型浅水多波束系统的技术指标,对它们的技术性能,包括采用的波束形成方法、频率范围、测深量程、深度分辨率、最大测幅、单位时间（s）内的采样次数、波束宽度、侧扫功能、测深精度、测量航速、声线弯曲改正、姿态传感器及设备寿命等给予了评价,并展望了浅水多波束技术的发展前景.     

顾及地形变化的多测线粗差剔除方法在一体化水深测量中的应用

单波束测深仪是现代海洋和内河水下地形测量中使用最为频繁的测量仪器。硬件设备固有特性和水下复杂的特殊环境,易导致单波束测深仪在实际使用中产生各类型的粗差。单波束采集时按照每条测线进行处理,在数据处理上往往存在不同船只、不同测线难以一体化处理的问题。文中针对水深值粗差的特点,设计了单波束数据采集和处理一体化方法,在区域处理单波束数据的基础上,提出一种顾及地形的单波束水深测量数据多测线粗差检测方法,并针对上海周边实测区域对单波束测深数据采集和处理进行全方位的验证,结果表明应用本方法不但提升了数据精度和数据处理可靠性,而且大幅提高了作业效率。     

多波束测深技术在海底管道检测中的应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用多波束测深技术。介绍了多波束的系统组成、调查方法和数据处理等内容。重点对数据处理进行了论述,提出了确定海底管道位置和掩埋状态的分析方法,并对影响多波束检测效果的频率、波束角和水深等因素进行了探讨。通过分析认为,与单波束相比,多波束在海底管道检测中具有直观、高效和高分辨率的特点,具有较好的工程应用前景。     

波束角偏差对多波束测量的影响及校正

波束角偏差是影响多波束系统测量精度的因素之一,严重时导致测量的海底地形成凸凹形状的伪地形。论述了波束角偏差产生的原因以及对多波束系统测量精度的影响,介绍了借用EM系列多波束系统配置的横向参数校准软件对波束角偏差进行校正的方法,经实际应用,该方法很好地校正了波束角偏差,提高了测量数据的精度。     

单波束测深技术在海底管道检测中应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用了单波束测深技术。对探测过程中海底管道的声波反射特征和解释方法进行了研究,研究结果表明,浅水时反射曲线更能反映管道的真实形态;深水时无论是绕射曲线还是反射曲线均与管道的真实形态有较大差异。波束角会严重影响单波束对海底管道的探测能力。通过对测量记录的分析,可对海底管道的位置、埋设深度和是否发生悬空等状况进行判断。     

近岸多波束测量中的GPS-RTK差分技术及其受影响的因素

分析了近岸多波束测量中应用GPS-RTK差分技术对船只导航与定位,对在受波浪影响的多波束测量中,船只所受潮汐、换能器吃水的动态变化量等诸影响因素的改正以及船只的运动姿态纠正等问题进行了讨论。使用GPS-RTK系统可以有效地解决潮汐(水位)、波浪影响和换能器吃水的动态变化量对多波束测量精度综合影响的问题,如果使用"一加三"的GPS-RTK接收机,还可以实现船只姿态的高精度综合修正。同时,对4个影响GPS-RTK差分技术系统能力的主要因素应引起重视,采取措施加以解决,使近岸的多波束测量工作更加富有成效。     

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。