基于mapobjects的海底地形地貌成图技术分析

《基于mapobjects的海底地形地貌成图技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、哈尔滨工程大学硕士学位论文身国际先进行列。1．2多波束测深原理及深度解算1．2．1多波束测深系统海底地形信息空间采样原理多波束测深系统的发射基阵和接收基阵采用相互垂直的“T"形结构。发射基阵安装在平行于船龙骨方向，接收基阵安装在垂直于船的龙骨方向。发射基阵向海底发射一个超宽窄条带声波束，再利用接收基阵接收海底反向回波信号。多波束测深系统海底地形信息空间采样原理如图1．1所示。在垂直于母船航行的方向上，通过多波束形成技术在若干个预成波束角方向上形成若干个波束，根据DOA和TOA估计，估算出每个波束海底的到达角和到达时间，再测量出海底

2、声速，那么就可以测量出与每个波束对应点的深度。若干个测量周期组合起来形成一条以母船航迹为中心线的带状水深图，因此称作为条带。高测量效率和宽测量范围是多波束测深系统的两大主要特征。多波束测深系统两项重要指标是扫海宽度和测量范围。扫海宽度表示一个测量周期所测得的垂直于航迹方向的距离，正是由于多波束测深系统具有较大的扫海宽度，因此具有很高的扫海测量效率。测量范围表示设备能测量的最大和最小深度，它与系统所采用的声波频率、发射功率的动态范围、基阵的结构等多项参数有关。．，图1．1多波束测深系统工作原理1．2．2多波束测深系统中海底深度解算公

3、式多波束测深系统是一种主动式多波束测深声纳系统，它的测量过程实际上就是对海底地形进行采样的过程，最终要获得的是采样点在大地坐标系中的三维坐标(x，Y，z)。2哈尔滨工程大学硕士学位论文由射线理论可知，如果知道发射声波从发射基阵传播到海底再由海底返回到接收基阵的来回时间址，测出海底声速c，那么就可以算出P点的深度日和该点相对于声基阵的水平距离麟。要把日和RX换算成大地坐标时需要知道测量船的大地坐标(‰，Y。)，该坐标可以由GPS系统获得，再通过辅助设备罗经系统测得测量船的航向角矽，如图1．2所示，就可以得出尸点的三维大地坐标(x，Y

4、，z)：J“／_～。，一‘7j译／：／；／?。／一叉图1．2海底定位模型x：．c×—A—t×iSln矽cosc．p+x。2X=C×一×6，C+X。‘uy：一c×iAt×sinsin伊+Yoy2一c×了×ss伊+z：一c×笪×c0S秒Z=一C×——×C∥2其中秒为波束开角，定义肷在航行方向的左边时符号为负，在航行方向的右边时符号为正，z坐标表示P点的垂直深度，负号表示在海平面以下。如果能够精确的测量海底回波的传播时间、涌浪数据、定位数据以及环境数据等，利用上述公式就可以精确地计算出海底地形采样点的三维参数。然而由于声线弯曲、测量船位

5、置的GPS定位误差、定位中心和测深中心位置的偏移，测量船航向的测量误差、测量船的姿态，如横摇、纵摇和升沉等均会影响测量结果，作为实际应用的多波束测深系统还必须同时考虑这些参量哈尔滨工程大学硕士学位论文的正确有效的修正与补偿。经过修正后，公式变为：x⋯等蛐跏s伊蜗+缸y—c×等×sill乡siIl伊+％+缈(1-2)z：c×垒蔓×cos口+△z2这就是多波束测深系统的深度与位置测量原理公式，式中的缸、缈和止即为上述所有影响测量精度因素的综合修正值。1．3国内外海底地形成图技术研究概况显然，一个完善的多波束测深系统仅有硬件系统是不够的

6、，现场采集的海底原始数据和辅助设备数据必须进行数据处理及成图等工作，才能提供给用户最终的有用的成果图。因此，海底地形成图软件是多波束测深系统必不可少的重要部分。论文正是围绕多波束测深仪系统的数据处理及成图技术研究展开的。1．3．1国外发展概况多波束测深系统的研制始于二十世纪六十年代。美国通用仪器公司在1991年3月推出第三代多波束技术产品SeaBeam2100’系列。SeaBeam2100的数据处理子系统分为数据采集软件、后处理软件和网格化成图软件等三个模块。数据采集软件提供导航和多波束测深数据采集双重功能；后置处理编辑软件用于在

7、不同的导航和调查条件下，把各种多波束系统在海上采集的数据通过编辑和后置处理转换成高质量的测深数据集；而网格化成图软件则是对全测区的多波束测深产生等间距网格化测深数据集，形成最终的全覆盖测深图。美国RESON公司的Seabat8125多波束测深系统可以对水下地形地貌进行大范围全覆盖的测量及实时声纳图象显示¨1，结合实时动态(RTK)GPS定位，可以迅速获得各种比例尺的水下地形图、数字高程图，其测量成果可以精确反映水下细微的地形变化和目标物情况，极大地提高了测量的精度和效率。Seabat8125多波束测深系统后处理软件，是一套功能强大

8、的空间信息4哈尔滨工程大学硕士学位论文处理系统。由许多功能模块组成：外业数据采集模块、数据处理模块、多波束数据后处理及显示软件模块Terrmodel，多波束三维可视化软件模块TerrmodelVisualizer。德国ELACNAUTlK公司生产的