声速测量数据处理_数据处理_逐差法测量声速的好处(3)

针对传统常梯度声线跟踪算法在海量、深水多波束数据处理中计算效率低的不足，提出了等效声速剖面法和误差修，不失精度。将计算效率提高了10倍以上，为海量多波束测深数据精确高效计算提供了新方法。

(４)基于地形频谱特征的残余误差系统性综合影响削弱

多波束测深数据尽管经过各项改正，但仍受声速剖面测量误差和声速代表性误差、安装偏差探测误差、姿态误差等残余误差综合影响，虽然这些误差自身具有随机性，但对测深成果的影响却呈系统性，难以分离和借助传统改正方法实施削弱，在深水区、边缘波束，其影响尤为明显，严重影响了测深成果的质量。据此，提出了一种基于地形变化长波项与短波项相结合的残余误差系统性综合影响削弱方法，解决了这一深海多波束数据处理难题，取得了优于0.5％相对水深精度[22]。 见图２。

(５)多源测深数据的融合

系统地分析了图载水深误差源，给出了静态、交叉、动态测深精度评定方法，研究了不确定度理论，给出了图载水深不确定度计算模型，并提出了基于不确定度的多源测深数据融合算法，在深海取得了优于0.2％的图载水深精度。

(６)多波束测深数据处理软件系统研制

解决了诸多难点和瓶颈问题ꎬ在多年研究的基础上，研制了具有自主产权和我国特色的多波束数据实时采集系统、后处理系统，并得到了成功应用。见图3。

2.3高质量海底地貌图像获取

(１)海底线的自适应综合提取技术

海底跟踪或海底线提取的精度和可靠性直接决定着水柱区宽度、拖鱼到海底的高度以及最终斜距改正后的侧扫声纳图像中特征目标位置和形状的精度，严重影响着基于侧扫声纳图像的海底地貌及特征判别的正确性，受复杂海洋环境如悬浮物、强吸收底质等影响。目前多借助人工提取，费时费力，且精度不高，在系统地研究了阈值法、最后峰法、地形变化趋势法、对称原则及海底跟踪高度滤波算法的基础上，提出了一种海底线综合跟踪方法，并给出了完整的实施流程、跟踪正确性判断原则和精度评价方法，在复杂水域开展了应用ꎬ实现了海底线的正确提取，取得了与水深测量精度近似的拖鱼高度。

(２)地理编码及无缝成图技术

为了获得高质量的侧扫声纳条带图像ꎬ研究了侧扫声纳原始观测数据的解码、Ping回波强度的转换和编码、瀑布图形成、斜距改正、G改正、各种畸变改正处理和地理编码方法，形成了较为完备的侧扫声纳条带图像处理方法体系，为了解决测量中因为船速、航向变化等带来的Ping间孔隙度较大、传统均值插补方法带来的底质图像分布不均匀等问题，提出基于底质变化一致性的横向和纵向插补方法。实现了侧扫声纳图像像素的合理插补、图像对底质变化的一致性反映以及高质量侧扫声纳条带图像的获取[23-24]。

(３)基于共视目标的条带图像分块弹性配准和拼接技术

为了最大限度地削弱地理框架下条带图像拼接存在的目标畸变、错位问题ꎬ提出了一种基于共视目标的相邻侧扫声纳条带图像分段拼接方法，通过对侧扫声纳条带图像预处理、基于共视目标的分段匹配、基于小波变换的公共覆盖区图像信息融合，实现了侧扫声纳条带图像的拼接、条带间共视目标的保形和位置纠偏，以及大区域海底地貌图像的高质量获取[２５]。见图４。

(４)侧扫声纳数据处理软件系统研制

对侧扫声纳系统数据处理各环节进行了全面深入研究，解决了诸多难点问题，研制了具有自主产权、独具特色的侧扫声纳图像处理软件SIP)，相较国外同类软件(SonarWeb 和Triton)，在图像处理的质量和效率等方面整体占优。见图５。

2.4潮汐潮流信息获取及处理

(１)远距离、复杂水文条件下水位获取

针对远距离潮位获取困难和潮位模型误差对测深影响显著、隐蔽且难以消除问题，提出了基于GNSS的走航/锚定潮位测量方法、基于潮汐频谱特征的潮位提取方法，走航和锚定潮位提取中截止频率的选取原则，100km 范围内取得了优于±8cm的潮位精度，克服了传统验潮及潮位模型的不足，为精密测深瞬时起算基准确定提供了全新的解决方案[26]，为解决大流速、高落差水域水位无法获取的难题，研制了一套基于多传感器集成的浮球漂流水位测量系统，提出了水位最优提取算法，取得了优于５ｃｍ的测量精度，实现了复杂水文条件下水位的高精度获取。