多波束声纳数字测深与改正模型

建立了多波束系统数字测深与波束角效应改正模型。根据多波束系统工作原理,建立多波束系统数字水深测量模型,对其中波束角效应产生的测深影响进行改正,进而模拟测量了海底地图,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,测深改正效果明显。     

单波束测深波束角效应的自动改正方法

单波束回声测深系统在水深测量领域中应用广泛。仪器测深时,由于换能器发射波束存在一定开角,导致测深信号出现波束角效应,使测深值具有一定误差,引起海底地形失真。为了解决这一问题,本文提出一种针对海底地形变化过程中过渡段与非过渡段的波束角效应自动改正方法,实现对失真地形的改正。实验表明,该方法能够明显改正受波束角效应影响的海底特殊地形,自动对实测地形特征进行判断并将改正后地形进行有效衔接,在某些地形变化明显的海底,测深误差的减小值可达62%~77%,对于提高特殊地形的测深数据精度和可靠性,具有一定应用价值。     

海洋多波束测深技术应用研究

本文以海洋多波束测深技术在海底管道探测中的应用为研究对象,论文首先分析了多波束测深系统及其校准方法,进而探讨了其在珠江三角洲地区海底输油管道探测中的应用思路,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行能有所裨益.     

利用多波束水体成像数据进行管道气体泄漏检测

针对当今海底天然气输送管道泄漏事件频频发生的现象,以多波束测深声纳的水体成像数据作为数据来源,设计了一种针对海底天然气管道的泄漏检测方法。该方法主要结合旁瓣抑制和海底底部检测以提高气体泄漏检测的稳定性和可靠性,通过水体成像数据的预处理、形态学处理、最大熵分割及连通区域目标标记等处理流程,得到泄露气体的疑似目标区域。水体成像数据采用真实水池测试数据,通过检测结果可证明该方法能够有效提取泄漏气体的疑似区域,并为之后水体目标检测、识别奠定基础,具有较好的工程应用前景。     

基于多波束探测系统的海底地形测量

详细介绍了多波束探测系统的组成、多波束探测系统的测量工作原理,总结出测量数据具有显著的大数据量、高密度、离散性等主要特点,并对数据处理流程进行阐述。采用规则网法与Delaunay三角网两种方法分别建立海底三维模型,得出Delaunay三角网建立模型速度更快,细节展示更精准。最后通过不同建模算法的坐标中误差对比可知,Delaunay三角网建模精度更高。     

基于声波探测的海底管道非掩埋状态检测方法

基于声波探测技术,提出一种对海底管道非掩埋状态进行联合检测的方法,以山东胜利油田某海底输油管道为对象,设计一种双声纳探头多波束测深系统,并联合侧扫声纳系统,通过对系统参数进行分析、优化,从而实现对海底管道非掩埋状态的高效精确检测。分析检测结果表明:基于双声纳探头多波束系统的海底管道检测可获得高密度的点云数据,显著提高了管道检测数据的稳定性及可靠性;侧扫声纳系统的良好检测效果有赖于其声波掠射角的最佳取值;参数优化后的联合检测系统的检测效率得到显著提高,能够精确判断出管道的实际状态。     

复杂条带状沟谷地形点云抽稀与内插算法对数字高程模型构建的精度影响

针对点云数据构建数字高程模型(DEM)的精度受点云抽稀和内插算法等因素影响的问题,设计不同点云抽稀方法和不同内插算法对DEM构建精度影响的两组试验,寻求适用于复杂条带状泥石流沟谷地形构建DEM的组合方法 .利用空间抽稀、体素分割抽稀、随机抽稀3种方法以96%的抽稀率对原始点云数据进行抽稀,得到的抽稀结果再分别应用自然邻点插值法、反距离权重法(IDW)、克里金法、样条函数法4种内插算法进行内插,共构建出12种组合生成DEM的方法,对每种组合方法构建的DEM进行高程和坡度精度评价分析.结果表明,针对泥石流沟谷地形空间抽稀条件下利用IDW进行DEM内插的结果最为可靠,拟合优越度为0.999 540,平均误差为0.746 2 m,中误差为1.262 9 m.     

便携式三维成像声纳的非网格化稀疏阵列技术

为降低便携式三维成像声纳系统的硬件开销,同时保证阵列的波束性能,提出了一种非网格化阵列稀疏方法.该方法基于十字型阵列,在模拟退火算法中加入阵元位置扰动,以实现对十字型阵列的非网格稀疏优化,降低阵元数量;引入多频发射和并行子阵接收波束形成算法,构建模拟退火算法中新的能量函数,以保证十字型稀疏阵列具有成像实时性以及较低的计算需求.最后利用该方法对100+100的十字型阵列进行稀疏优化.实验结果表明,该方法获得的非网格化稀疏阵列能够获得预设的波束性能,并具有成像的实时性和较低的计算需求;与现有文献相比,在保持相同波束性能的条件下,该稀疏阵列具有最少的阵元数量.     

基于多波束测深系统的隧道沉管覆土及沉降变化研究

该文基于RESON多波束测深系统对上海市某隧道沉管外部覆土厚度及沉降变化进行监测,利用多波束测深技术精度高、全覆盖、高密度的特性,经声速改正、潮位改正、姿态矫正获取密度0.5m的隧道河床坐标及高程点云数据;基于高精度曲面模型(HASM)构建隧道覆土三维显示模型,真实反映隧道河床地貌,推算隧道各沉管覆土厚度及沉降变化,并与往期数据对比反映阶段性变化。该文技术成果为水下工程覆土及沉降监测提供一种新的方法和测量手段,提高作业效率,并具有较高精度。     

基于小波分析的多波束声呐图像角度响应改正方法

多波束声呐图像在海底底质分类中具有重要应用,而角度响应(angular response,AR)对多波束声呐图像的影响较大,给声呐图像的判读带来了困难。为此,针对多波束角度响应曲线具有非平稳离散随机信号的特点,提出一种基于小波分析的多波束声呐图像角度响应改正方法。首先,将AR曲线进行小波分解,获得长波项和短波项;然后,分别绘制长波项和短波项的三维概率密度图,通过短波项的三维概率密度图获得小波分解的最优参数,通过长波项的三维概率密度图对多波束条带进行同底质区域的划分;最后,在同底质区域下进行长波项的AR改正,将改正后的长波项和短波项进行信号重构,获得高质量的多波束声呐图像。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了角度响应对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。     

视景仿真系统中三维地形的实时生成方法

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分.三维地形的巨大数据量一直是视景仿真研究中的难点与热点.本文提出用函数曲面来保存地形顶点数据,在渲染开始前预先载入和计算生成地形数据,而在渲染阶段则利用视点相关LOD(Level of Detail)模型来简化渲染数据,实现大规模地形网格的绘制.实验结果表明,该方法能有效减少实时绘制时的计算量,提高绘制速度,较好地保证了大规模三维地形的实时生成效果.     

基于Mortan码的地形简化方法研究

对于基于网格的三维地形来说，其DEM网格的数目直接影响计算机的存储资源、数据的存取速度以及三维地形的显示速度。作者提出了一种根据Mortan码编码的思想来实现地形网格简化的方法，该方法首先根据Mortan码编码规则对原始数据进行简化，然后利用简化的数据绘制地形，绘制地形时进一步根据Mortan码编码规则对地形网格画片简化。这种方法的优点是能够在保证不降低网格精度的情况下实现网格DEM数据的压缩以及三维地形上面片的简化。将该方法应用于荆江某地区三维地形的动态显示上，取得了比较理想的效果。     

基于delaunay三角网的三维地形可视化仿真

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据冗余,可视化处理效率不高,真实感效果不强的问题,提出一种基于delaunay三角网的三维地形生成技术及可视化仿真处理的方法。该方法将DEM数据转化为TIN数据,然后用改进的delaunay算法将TIN数据生成三角网来模拟地形。最后经过纹理映射,光照及渲染,生成具有真实感的三维地形。同时给出了运用VC＋＋和OpenGL实现的三维真实感地形可视化仿真软件。仿真试验表明：该方法能快速的处理地形高程数据,得到了直观的真实感较强的三维地形模型。     

矢量曲线特征点提取方法的改进

矢量曲线压缩在地理仿真、地图数据库建设及地理信息研究中具有重要的意义.分析了GIS中矢量数据的传统压缩算法-道格拉斯-普克(Douglas-Peucker)数据压缩算法,传统的压缩算法编程复杂,运算速度慢.提出了一种较为简单的特征点提取方法,该算法通过计算相邻矢量数据的斜率,以斜率之差为约束条件,通过在MATLAB7....     

一种基于小波的三维地形绘制集成技术

本文利用现有地形绘制技术和小波多尺度分析方法,结合大规模地形应用特点,研究了三维地形绘制算法．首先,根据地形高程模型（DEM）的数据结构的特点,阐述了它可以借助于小波方法进行分析处理的可行性：其次,得到了提取多尺度地形数据基本特征的方法：并通过小波系数来表达低频概貌和高频细节,生成多尺度的地形数据方法;提出了”地形网格的小波渐进重构”规则,设计了动态的渐进重构不同细节的地形网格;最后,构造了绘制算法流程图,实现了三维地形绘制集成技术,解决了多块不同分辨率模型的无缝拼接问题,提高了绘制效率,并通过实验验证了该方法的高效性和可行性．     

三维地形仿真中矢量数据的精确高效绘制方法研究

提出了一种基于模板阴影体算法的矢量数据绘制方法,实现了矢量数据在三维场景中的高质量实时叠加显示.并对其中的关键技术进行了详细论述,最后通过实验验证了该方法的有效性.该方法基于屏幕空间,具有像素级的绘制精度;而且不受地形几何数据的约束,其执行效率与地形数据的复杂度无关,仅取决于矢量数据本身的复杂度.     

一种基于kd树的实时大规模地形可视化算法

大地形实时可视化在GIS、虚拟现实、仿真、游戏等领域有大量应用.对已有算法进行综合和改进,提出了一种简单、快速的实时大规模三维地形绘制算法.该算法主要包括:对所有数据进行空间分块(tile);块内采用改进后的kd树进行进一步空间剖分;方便三维数据交互显示操作的“静态池”和“动态池”数据结构;针对海量数据的外部存储(out-of-core)技术;加速OpenGL的优化方法等.算法运行良好,在微机上达到较高的帧率和较好的显示效果.     

地下三维体上电测深曲线规律

以均匀半空间中等轴状三维地质体为例,利用边界积分方程法对对称四极和温纳尔2种装置的电测深进行数值计算,并与相应解析表达式的计算结果进行对比;用数值模拟方法研究了均匀半空间中板状体的对称四极、温纳尔等装置电测深拟断面图"看得见但看不穿”的规律.研究结果表明温纳尔、偶极等测深装置不仅能"看到”而且能"看穿”地下三维体,而对称四极装置及交流电法中采用平面波场的CSAMT,AMT等观测方式通常只能"看到”但不能"看穿”三维异常体;在对称四极测深装置中心剖面上,根据水平板状体的规模及埋深等因素,可分别将其视为一维层状体或均匀半空间处理,这对野外实际工作具有指导意义.     

基于World Wind矢量数据压缩的研究与实现

矢量数据的压缩对于数据网络传输以及提高整个可视化系统的效率来说是一项很莺要的工作.本文对现有曲线矢量数据压缩算法进行比较,着重分析了曲线矢量数据压缩的Douglas-Peucker算法及相关理论,给出了该算法的递归实现,并在World Wind环境中实现了Shape格式文件的快速显示.实验结果证明,经过压缩后的矢量数据兼顾存储空间和显示精度,提高了World Wind应用效率.     

EM300X系列多波束ALL数据格式解析

Kongsberg Simrad公司生产的EM300X多波束测深系统所采集的原始数据以．ALL（_RAW．ALL）二进制方式存储,这种存储方式为海量多波束数据节省了存储空间,却给后继的研究带来困难。为便于数据处理及误差分析,须将该数据格式解析,提取所需的原始信息。以VC＋＋6．0作为开发平台,通过分析ALL格式结构,根据其内部数据包的数据结构和标识码读取数据包中的数据,提取所需数据以文本格式输出,为更好地利用这种数据奠定基础。