精密多波束测深系统位置修正方法研究

在声速剖面或声速函数具备的情况下，多波束条带式测深系统的波束归位计算通常采用曲线跟踪法进行声线改正，虽然保证了归位计算的高精度，但过程复杂繁琐。为此,提出了一种新的归位计算方法－－位置修正法，该方法引进了深度、水平位移相对误差以及面积差的概念，在不失精度的情况下，大大简化了归位计算的精度。     

GNSS-声学位置服务中声速误差修正方法

声速误差是GNSS-声学定位中的主要误差源,制约了GNSS-声学位置服务的精度。基于海洋时空基准网的思路,本文研究了GNSS-声学位置服务中声速误差的修正方法。首先,提出了一种声速剖面时域变化分层模型,以削弱声速的时空代表性误差;然后,针对没有声速剖面的海域,借鉴GNSS对流层误差的处理方法,提出了GNSS-声学位置增强服务的方法;最后,面向潜航器位置增强服务,进行了海洋声速层析方法的分析。利用南海水深3000 m海域的实测数据对上述声速误差修正方法进行验证,结果表明：经验正交函数法分层构建的声速场能以分米级精度确定海底控制点的位置;基于海底的控制点,利用本文所提出的GNSS-声学位置增强服务方法可为水平距离3000 m范围内的测船提供分米级精度的位置增强服务;层析的海洋声速剖面,在深度大于潜航器的区间内精度优于3.5 m/s。     

一种新的长距离跨海GPS高程传递方法

基于"移去-恢复"原理,借助GPS天文水准理论,本文提出了一种新的GPS高程传递方法。首先,通过重力场模型移去高程异常中的低频部分,使其剩余部分趋于平缓;其次,通过二次曲面拟合,获取残余面的形状和夹角偏差,并计算大陆侧和岛屿侧点间剩余高程异常差;最后,获取两点间正常高差。试验表明,该方法可获得三等水准测量的高程传递精度,对跨海高程传递具有借鉴作用。     

多波束与侧扫声呐图像区块信息融合方法研究

针对多波束声呐图像和侧扫声呐图像在位置和分辨率上的互补性及实践中对高质量海床地貌图像的需求,提出了基于两套声呐图像信息融合获取高质量海床地貌图像的思想和方法,研究了SURF匹配算法,提出了ISURF改进算法;基于独立和联合评价参数,对4种图像融合算法进行了深入研究,给出了适合声呐图像融合的最优算法及完整的两套图像融合过程,并用试验进行了验证.     

船姿分析及其对多波束测量的影响

根据船体操纵性和耐波性理论，结合船姿实验数据，分析了姿态参数的外界受动因素。考虑船姿对多波束测量的影响，结合多波束测量原理，分析了不同姿态对坐标的影响，给出了相应的坐标计算和误差影响数学模型，最后姿态测量误差对测深的影响，结合IHO测深规定，计算出了不同姿态测量的精度指标；分析了姿态测量误差对条带拼接的影响，并提出了相应的解决方法。     

船载GPS水位测量方法研究

在借鉴传统验潮思想的基础上，提出了一种采用GPS进行水位、姿态测量，并用姿态参数修正水位观测值的GPS水位测量方法，它克服了传统验潮方法在远离海岸或偏僻水域不能进行验潮的缺陷，也克服了传统GPS水位测量只能使用在水库、湖泊等水面相对平静的水域的局限。     

局部无缝垂直参考基准面的建立方法研究

为在局域建立一个无缝垂直参考基准面，提出了两步转换的思想和方法，即从大地高到正高然后到海图高。利用该方法。构造了Saint John河高程转换模型，并在该河段建立了无缝垂直参考基准面，且得到了实际验证。     

基于海底底质回波特征的多波束声呐图像角度响应影响消除

角度响应（angular response,AR）对回波强度影响较大,而目前的改正算法尚不完善,给多波束声呐回波强度的应用带来了较大困难。为此,提出了一种利用底质回波强度特征的AR聚类改正方法。首先,借助多波束声呐回波强度数据实施非监督底质分类;然后,研究每类底质的AR特征,形成每种底质的AR曲线簇;最后,结合每种底质的AR曲线簇,从观测的回波强度序列中减去对应底质的AR值,并将其归一化到平均强度,最终实现了回波强度中AR影响的消除。将该方法应用于实际回波处理中,取得了高质量的多波束声呐图像。     

二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题,基于乱石区测深数据特点,提出二次CUBE滤波算法,给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法,以及顾及地形梯度的二次水深估计模型,综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明,本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除,提高了传统CUBE算法水深估值的精度,算法效率和抗差性更强,形成的地形特征更加准确。     

海底地形测量技术现状及发展趋势

简要回顾了海底地形测量技术的发展历史;详细介绍了船基声呐、机载激光、海岸带一体化测量海底地形技术及3种反演海底地形技术,呈现了海底地形的立体、高效、高精度、高分辨率获取现状。并展望了海底地形测量发展趋势,认为研制超宽覆盖、高精度、高分辨率、轻便型多波束测深系统和研究声速影响改正模型、测深数据滤波方法及海底地形表达是未来声呐测深领域的核心工作,无人船测量将会成为一种重要的作业模式,机载激光雷达测深、基于声呐图像的海底地形恢复及深拖测量发展潜力巨大。