多波束勘测的数据编辑方法

仪器自噪声、海况因素或多波束声纳参数设置不合理等因素导致多波束勘测中不可避免地存在噪音,而剔除假信息,恢复、保留起初信息,是后处理精确成图的必要前提。作者根据使用不同多波束系统的经验,并结合７６３计划海洋领域多波呸后处理软件研制的最新成果,提出用趋势面拟合法和投影法对海量多波束勘测数据进行编辑,在投影法的基础上,进上步提出用“水深分层法”、“相邻波束及相邻测线对比编辑”和“参考地形变化趋势编辑”等     

多波束海底地形勘测关键技术研发与应用

本项目属海洋调查、海洋测绘和海底科学交叉领域,是项目完成单位在多波束勘测研究、数据处理和软件研制等方面多年成果的集成。项目主要成果包括:构建了从方案设计、     

多波束测深系统中凹凸变形地形的分析与处理

在平坦海区测量工作中,多波束测深系统质量监控窗口经常会显示出凹凸变形地形,如果处理不及时或处理不当,将会导致测量的海底地形呈现凹凸不平的伪地形,严重影响测量工程的质量。分析了多波束系统测量凹凸变形地形的原因,论述了在测量中以及数据后处理中解决测量凹凸变形地形故障的方法,实际应用证明方法有效、实用。     

多波束海底地形三维虚拟仿真研究

基于多波束探测获得的高精度海底地形数据,通过对水下地形进行设色纹理渲染生成地形和纹理数据集,以三维建模软件Multigen Creator和Terra Vista为主要工具,采用细节层次LOD(Levels of Detail)技术和虚拟纹理映射技术,建立起视景仿真领域通用的OpenFlight数据格式的三维地形数据库模型。利用交互式三维可视化分析软件Vega Prime可以真实直观地反映海底地形环境,实现了海底地形的三维可视化与漫游,可以更直观地表现和解译水下地形数据。虚拟现实技术为海洋测量数据的三维可视化展示方面提供了新的技术途径,在水下目标分析、航行保障和水下AUV、ROV安全保障中具有良好的应用前景。     

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。     

基于多波束声呐的人工鱼礁区地形特征分析

建设人工鱼礁(Artificial Reef,AR)是恢复和养护近海渔业资源的重要措施。尽管中国沿海各地人工鱼礁规模宏大,但对于鱼礁投放后的监测明显不足。传统调查方法存在效率低、成本高等缺点,多波束测深系统(Multibeam Echo Sounder,MBES)为探测鱼礁区地形地貌提供了一种有效的技术手段。本文利用高分辨率的多波束测深系统,获取礁区详细的测深数据,快速确定鱼礁位置、形态等信息;应用地形分析工具提取地形变量(坡度、曲率、粗糙度、地形耐用指数及地形起伏度),分析投石后海底地形特征。研究表明,礁石投放后海底地形发生显著变化(水深5~10 m),礁石发生沉降现象(下沉深度约0.45 m),礁石周围出现冲淤地形(礁石堆高1.65 m,影响范围5 m左右)。分析人工鱼礁引起的微地形地貌的变化,可以为鱼礁的监测与效果评估工作提供一种新的技术方法,具有较强的现实意义。     

SeaBeam2112多波束测深资料处理与解释

精确的海底地形测绘技术成果是人类研究海洋，开发海洋折基础，长期以来，我国海底地形测绘一直采用效率低，成图精度差的单波束回声测量技术，已远远不能满足当今研究海洋、开发海洋的需要，１９９４年地矿部广州海洋地质调查局引进美国ＳＥＡＢＥＡＭ公司生产的ＳｅａＢｅａｍ２１１２多波束测量系统是当今世界先进的海底地形，地貌多波速宽幅测量系统，本文介绍多波束测量系统的特点、功能及资料处理方法、流程和参数。     

多波束测深数据出现失真的因果分析

分析了多波束测深系统在外业数据采集和内业数据后处理过程中出现失真的多种因素,列举了几种多波束测量数据失真的图例,并提出避免多波束测量出现失真的建议。     

基于地形频谱分析提高多波束条带拼接效果应用

针对多波束测深系统条带拼接中的系统性残差问题,提出基于地形频谱分析的方法来削弱系统性残余误差的影响。该方法相对于传统的拼接方法,无需进行相邻条带ping(激发)连续匹配,避免ping误匹配所产生的地形长波项不符的问题,并且所采用的多面函数不仅可获得所测条带的重叠区长波项信号,还可获得非重叠区的拟合信号。结果表明,采用地形频谱分析法所处理后,多波束测深数据残余误差的影响得到了显著的削弱,拼接精度显著提升。     

多波束声呐图像条带中央和边缘残差处理方法

多波束声呐图像是进行海底底质分类的主要数据源之一,由于受海洋噪声、声波散射和混响、仪器设备等因素影响,其经各项常规改正后仍存在明显残差,突出表现在中央波束区和条带重叠区,难以形成高质量的声呐图像。文中分析了多波束声呐图像残差的成因及影响,提出了一种基于多条带最小二乘拟合的多波束声呐图像残差处理方法。首先,得到相邻声脉冲(ping)信号中央区域、重叠区域以及整体趋势的拟合函数;然后,通过拟合函数计算得到中央和重叠区域的残差改正系数;最后,通过改正系数进行残差改正。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了残差对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。     

多波束系统数字测深模型设计

根据多波束系统工作原理,充分考虑波束角立体特性及海底地形的二维区域特征,给出多波束系统数字模型的详细设计步骤,并以实际海底水深数据进行检验。结果表明,该模型比较符合理论分析及实际情况,在仿真实验中可以模拟实际的多波束系统。     

多波束数据处理中的UTM直角坐标与经纬度坐标转换技术

简要介绍了地图投影的一般概念,重点描述了UTM的优点及其与大地坐标之间的相互转换,该转换方法软件化后形成的技术可以为多波束数据后处理商业软件提供坐标转换的补丁技术。最后附上部分经实际检验的Fortran程序供参考。     

海道测量定位数据后处理的拟合算法研究

根据海道测量定位数据后处理的要求,对定位数据后处理中的拟合算法进行了研究,提出了一种基于多面函数拟合的后处理方法,并给出了相应的数学模型。实例结果表明,后处理中采用多面函数拟合法处理测线定位数据可提高定位数据的可靠性,拟合精度可将精密动态定位控制在厘米级。上述方法有利于提高海道测量中海上定位成果的质量。     

多波束声呐和侧扫声呐数据融合方法研究综述

多波束声呐系统与侧扫声呐系统均为海底面探测的重要工具,二者均采用声学方法,在工作原理上存在异同。本文简要介绍了二者的研究进展,分别对其数据处理进行了比对分析,认为多波束声呐处理方法侧重于数据的测量精度,而侧扫声呐则主要侧重于图像处理;归纳了当前二者主要的数据匹配融合方法,包括同名特征融合、基于SURF算法的匹配融合以及特征点融合,从数据采集原理上对数据融合方法进行了深入分析,发现在探头定位、单ping数据点分布以及ping之间的数据定位上存在一定的困难,即使经过一定的处理,二者采集的也非简单的平面图像,故二者的数据融合尚存在一定的难度。     

后处理DGPS在海域调查中的研究与实践

通过分析后处理差分全球定位系统（differential global positioning system,DGPS）测量原理和其在海域调查中应用的具体事例,说明DGPS不仅使用方便、定位精度高,而且价格低廉,对其在海洋测绘领域的应用很有必要。     

深远海高质量地形探测方法探讨

随着海洋强国战略的推进和国家对深远海开发的重视程度不断增加,掌握全球海洋地形信息将变得越来越重要,所以深远海高质量地形的探测就变得极其重要。为获取高质量的深远海地形数据,以在西太平洋海域的深远海地球物理航次为基础,从航前准备、航次实施、数据处理及成果图件编制等方面探讨获取高质量深远海地形探测的方法和注意事项。通过对整个深远海高质量地形调查过程的介绍让后期相关项目从业人员了解整个项目过程中的关键节点和注意事项,对后期进行深远海地形探测的研究和开发、提升国家在国际深远海领域的话语权和自主权有着重要的意义。     

多波束测深系统在航道测量中的关键问题探讨

介绍了多波束测深系统与GPS RTK技术集成的工作原理及优势,并以秦皇岛港航道疏浚前后多波束扫海测量为例,论述该作业模式中的几个关键问题,即在声速改正和参数校准的前提下,RTK三维水深测量省去传统水深测量中繁琐的水位测量,能够自动消除波浪起伏和动态吃水变化的误差影响。航道疏浚结果表明,在近海海域该方法可以取代有验潮的常规水深测量,既能指导疏浚施工,又能方便检查疏浚结果,为今后的相关工作提供参考。     

Effects of Bathymetric Grid-Cell Sizes on Habitat Suitability Analysis of Cold-water Gorgonian Corals on Seamounts

We investigated the effects of the spatial resolution of bathymetry data on the predicted local distribution of large gorgonian corals on the southern Emperor Seamounts in the high seas of North Pacific. Terrain attributes were calculated from bathymetric survey data at six different grid-cell sizes (25–800 m) to investigate how the values of bottom terrain attributes and the prediction of MaxEnt habitat suitability models would vary with grid-cell size. The values of each terrain attribute showed different patterns among different grid-cell sizes, and MaxEnt demonstrated better performance at grid-cell size of 100 m or less than at larger sizes.     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrain-matching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation (LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.