基于Worldview3数据的浅海水深反演研究

传统水深测量技术灵活性较差,水深资料更新周期长、时效性差。因此,我们需要找寻一种高效便捷方法提取水深。本文采用Worldview3多光谱高分辨率数据与实测数据相结合,针对不同的海底底质类型,建立统计回归模型(单因子模型和多因子模型),对西沙群岛北岛周边的浅海海域,进行浅海水深反演。通过对研究结果的分析,发现单因子模型和多因子模型相关系数都在0.91以上,标准误差也都在1.27以下,反演数据与实测数据偏差较小。且将海底底质分为沙质和草质海底底质类型后建模的精度要高于未对海底底质分类建模的精度。     

一种利用GPS实时动态定位获取水深的测量模型

本研究通过构建船固空间直角坐标系,借助GPS实时定位技术测定海底水深点的空间直角坐标,通过坐标转换,获得海底水深点高斯平面坐标和图载水深数据。该作业模式不仅无需验潮,而且能够有效消除传统作业模式中船只动态吃水和涌浪等因素对测量成果的影响,在实际测深作业中具有可行性。     

数字水深模型建模技术研究进展与展望

水深是反映海底地形起伏形态的基本要素,是人类认识和利用海洋并进行科学决策的重要依据。数字水深模型是用离散水深数据实现对海底地形起伏变化的一种数字化表达。数字水深模型建模技术与所构建模型的质量、特点及应用领域密切相关,直接决定了海底地形表达的真实可靠性和精度,并将对舰船航行的安全性及其他相关应用产生重要影响,一直是海道测量和海图制图人员科学研究与海洋测绘地理信息产品生产实践关注的核心内容。本文在总结数字水深模型概念内涵的基础上,结合国内外数字水深模型建模技术现状,重点阐述了数字水深模型在航海和非航海领域的研究进展及取得的成果,并对数字水深模型建模技术的未来发展方向做出了展望。     

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。     

应用自动可变深度门剔除伪异常水深信号方法

根据海底地形的分类、变化趋势以及船速、数据采样频率等因素,选取不同的门限高度,构造了自动可变深度门模型。试验表明该模型能较好检测和剔除水深数据中的负水深、突跳水深等伪异常水深值,可靠性较高,有利于提高粗差检测的效率。     

一种多波束换能器横摇角度偏差二次校准方法

针对多波束测量换能器校准不完善问题,提出了一种基于加权最小二乘的多波束换能器横摇偏差二次校正方法。基于平坦海底的多波束回波数据,采用加权最小二乘法拟合海底地形,进而计算海底倾角,即可得到换能器横摇偏差角度,将得到的角度偏差作为修正值,对测船模型中换能器横摇偏差进行校正。实验结果表明,较之改正前,校正后的水深数据在条带交叉区域具有较小的不符值,证明校正后的多波束水深数据具有更高的精度。     

Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的应用

介绍Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统的构成、海上作业模式以及声学数据获取方式,以南海某海域实测声学数据为例,对获取的多波束水深数据、侧扫声呐数据、浅地层剖面数据进行精细处理,获取高质量的水深图像、高分辨率的侧扫声呐图像和高精度的浅地层剖面图像。对同一海底微地形微地貌在不同声学影像上的反射标识进行对比分析,建立声学3D模型,形成海底浅表层的立体探测。实验结果验证了声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的有效性与可行性,并可取得理想的效果。     

数字海图水深注记的自动选取

水深注记作为表示海底地形地貌特征的主要制图要素,它的正确选取对于保证航海安全、反映海底地貌起伏具有重要意义。针对传统的水深注记方法,该文提出一种顾及多重约束条件的水深注记选取方法。在总结水深注记综合约束条件基础上,以Vononoi图为支撑几何构造,对水深注记综合涉及的地形特征、空间分布特征、邻近特征3个方面的综合约束进行了形式化定义;借鉴人工选取的思想,在水深综合约束条件重要性排序的基础上,通过反映地形、空间分布、邻近关系等主体特征的重要水深的依次选取,以及背景水深的抽稀实现水深注记选取;最后以实测数据进行实验,验证该方法的有效性。     

海洋底质三维可视化模拟初步研究

海洋因其环境的复杂性和数据的难以获取性,其海洋三维可视化方面的研究多集中在海洋场景和海底地形方面,有关海洋底质的可视化研究有待加强。本文通过建立海洋底质数据库,搭建海底底质可视化的模拟环境;基于水深数据和多波束数据建立基本的三维海底地形,实现多任意等深线的自动生成;依据钻孔数据和地层拖网样品,初步实现海底底质三维可视化。通过系统的集成,建成海底三维可视化模拟系统,为开发海洋资源、发展海洋经济和维护国家海洋权益服务。     

海底路由勘察自动化成图技术研究

海底路由勘察综合图是海底电缆管道路由区的海底地形地貌、海底面状况和工程地质条件勘察成果的综合反映,是路由设计施工的重要依据。目前综合图的绘制需要大量人工编辑,缺乏批量生产能力,本文研究了路由勘察数据特征,利用AutoCAD VBA开发技术实现了水深数据分级分色展绘、地形剖面成图、浅地层剖面解译数据剖面投影以及成果图框的自动化生成,应用证明该技术对降低作业难度、提高内业处理效率具有较高的实用价值。     

THE CURRENT STATUS OF BATHYMETRIC MAPPING

A review article on world bathymetric mapping activity over the last quarter century from a Soviet perspective provides information about Soviet mapping programs of the deep sea and continental shelf. In addition, it addresses a number of methodological issues in bathymetric mapping which are attributed to the lag between advances in practical mapping activity and the development of cartographic theory—the selection of isobath intervals and appropriate scales for different sea floor features and intended map uses, and the proper use of layer tinting and other graphic techniques to depict variations in water depth without obscuring details of submarine topography. Translated from: Vestnik Leningradskogo Universiteta, seriya 7 [geologiya, geografiya], 1987, No. 2, pp. 62-71.     

MF多源测深数据融合方法及大洋水深模型构建

针对全球深海测深数据来源复杂、精度差异大、难以融合构建高精度数字水深模型（digital bathymetric model，DBM）的问题，提出一种适用于深水区多源水深数据融合的MF法（merge-fusion），并将其应用到马里亚纳海沟"挑战者深渊"的DBM构建中。该方法通过"合并-融合"的技术路线，将多波束、单波束、电子海图数据与通用全球海洋地形数据（general bathymetric chart of the oceans，GEBCO）有机地融合在一起，在保留高分辨率地形细节特征的同时，合理填补了数据空白区。使用该方法构建"挑战者深渊"高精度DBM并与GEBCO数据进行对比，结果表明，该方法融合的DBM能更好地反映精细的地形特征信息，具有重要的实际应用价值。     

空-谱协同正则化稀疏超图嵌入的高光谱图像分类

传统依据图嵌入的高光谱图像维数约简算法多数仅利用光谱信息表征像元间单一关系，忽视了数据间的多元几何结构。本文提出了一种面向高光谱图像分类的空-谱协同正则化稀疏超图嵌入算法（SSRSHE）。该算法首先利用稀疏表示揭示像元之间的相关性，自适应选择近邻，并构建稀疏本征超图和惩罚超图，以有效表征像元间的复杂多元关系，并进行正则化处理。然后利用遥感图像空间一致性原则，计算局部空间邻域散度来保持样本局部邻域结构，并引入样本总体散度来保持高光谱数据的整体结构。在低维嵌入空间中，尽可能使类内数据聚集、类间数据远离，提取鉴别特征用于分类。在Indian Pines和PaviaU高光谱遥感数据集上试验结果表明，本文算法总体分类精度分别达到86.7%和92.2%。相比传统光谱维数约简算法，该算法可有效改善高光谱图像地物分类性能。     

联合不确定度的多期水深剖面分析方法及应用

单波束测深技术在近海及河口水深测量中被广泛应用,但受动态海洋环境的影响,很难有效获取不同时期同一位置的水深数据,这给快速变化的近海地形的准确对比与分析造成很大困难。针对该技术问题,本文提出了一种联合不确定度的多期水深剖面分析方法。通过初始不确定度计算、水深及不确定度传递、卡尔曼滤波更新等步骤构建时序地形剖面,并基于假设检验完成剖面地形演变分析。用两期次河口区单波束数据对算法进行了验证。结果表明,本文方法获取了可与实际地形剖面有效对比的水深剖面,并可对地形骤变区域作出准确评估,对于快速变化的河口水下三角洲尤其是航道区域的演变分析具有实际的应用价值。     

Hypergraph—based Object—oriented Model and Hypergraph Theory for GIS

This paper discusses the features and relevant theories of GIS spatial data model based on hypergraph,etc.The integrated concept model based on hypergraph and object-oriented model(HOOM) is proposed by the authors.The principal contribution of this paper is that we study the K-section and other theories of hypergraph.An application example using HOOM is given at the end of the paper.     

利用BP神经网络剔除多波束测深数据粗差

针对多波束单ping水深数据多呈现较为复杂的曲线形式的现象，提出了基于逆传播（back propagation，BP）神经网络的多波束测深数据粗差剔除方法，即依据BP神经网络具有从输入到输出的映射功能，构建适应多波束单ping水深数据复杂曲线的训练学习算法进行曲线拟合。考虑地形之间的延续性进行相邻ping水深数据间的相关性分析，纵向检查定位并剔除粗差。通过实测多波束测深数据验证该方法的有效性，并与不确定性与测深学联合估值滤波以及交互式滤波方法进行比对分析，结果表明该方法可以有效剔除多波束测深数据中的粗差。     

基于GDI+的多波束测深数据可视化研究

多波束测深数据的可视化处理是提高数据处理效率和精度的有效途径。本文针对多波束测深数据的密集、数据量大的特点,探讨了基于GDI+实现多波束测深数据处理可视化的基本流程和关键步骤,给出了几种实用的坐标变换模式,提出基于图像的绘图模式实现了多波束测深数据的快速绘制和刷新,提高了绘制和刷新速度,满足了测深数据可视化处理的要求。     

声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的应用

现如今单波束测深系统及多波束测深系统已经在长江河道水下地形测绘中广泛应用,人们对于内河航道水下地形数据的精度要求也越来越高,声惯一体单波束测深系统很好地解决了传统单波束测深精度不高及多波束测深系统安装操作复杂且对测量水域条件要求较高等问题。本文针对声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的实际应用情况,与传统单波束及多波束测量数据进行对比分析,结果表明声惯一体单波束测深系统能够很好地满足长江河道高精度测量的需求。     

Assessing the potential of MODIS/Terra version 5 images to improve near shore lake bathymetric surveys

Estimation of storage volume of inland water bodies is made using bathymetric surveys. Such surveys are often terminated far inward from shores due to operational limitations. The gap in depth data for the shore area is often overcome by extrapolating the established volume-area relationship beyond the survey boundary. This introduces large errors in volume estimation. In this study, the potential of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer MODIS version-5 images to improve an existing bathymetric model is assessed over Lake Tana, Ethiopia. MODIS images are used to generate a new bathymetric model of the unsurveyed shore. The new model is validated through its ability to reproduce measured lake levels. The result is compared with lake level estimates made from an existing bathymetric survey. Results showed that MODIS improved bathymetric model reproduced lake water level with a RMSE of 0.14 m as compared to 0.82 m using the existing bathymetric model. The Mean Absolute Error (MAE) has also improved from 0.78 m to 0.13 m. These results suggest that despite their unavailability on cloudy days, MODIS images provide significant advantages for improving bathymetric models.