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《解放军信息工程大学》 2011年
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多波束测深数据质量控制方法研究

黄贤源  
【摘要】:本文对多波束测深数据质量控制的方法进行了较为系统和全面的研究。内容涵盖多波束测深系统误差源分析、多波束测深系统的声速改正技术、多波束测深异常值的探测技术、基于最小二乘支持向量机构建海底趋势面的算法研究、优化测深训练样本对海底趋势面构造的影响分析、多波束测深系统误差消除算法研究等等。取得的主要成果和创新点概括如下: 1.针对传统经验正交函数分析方法在声速剖面构造方面存在的不足,提出了声速剖面经验模分解的方法,给出了修正后的声速剖面时间函数和空间函数,为测量海区声速变化模型的构建提供了必要的参数。通过实际观测数据的计算分析,有效验证了利用经验模分解的方法重构声速剖面的可行性和正确性。 2.详细分析了多波束测深异常值产生的原因,并以此为基础对几种常见的多波束测深异常值探测方法从基本原理、适用条件、优缺点等方面进行了比较。结合遗传算法在异常值探测方面的优越性,提出了相应的测深异常值探测方法。根据遗传算法的择优选取原则,给出了测深异常值的探测步骤。实测算例表明基于遗传算法构建的异常值探测模型可以快速有效地标定出测深异常值。 3.多波束测深是一个动态的过程,采集得到的水深数据具有不可重复性,针对这一特点,将Bayes估计理论和MCMC抽样设计方法引入到测深异常值的探测中。以水深观测数据为研究对象,详细推导了利用Bayes估计探测水深异常值的公式,并给出了详细的探测步骤。通过实际观测数据的计算分析,表明利用Bayes估计构造的算法能以简单明了的判断准则对测深异常值进行探测。 4.深入研究最小二乘支持向量机算法的基本原理,并结合该算法在自由曲面重构方面的功能,将该算法引入到海底趋势面的构造中,并在此基础上对测深异常值进行探测;结合多波束测深数据海量性的特点,提出了有效的训练样本选取方案;给出了不同核函数的数学表达式,并进一步分析了不同的核函数对海底趋势面构造的影响;仿真算例表明为了避免海底微小地形的丢失,应结合海底地形的实际情况选取不同的核函数对海底趋势面进行构造。 5.在分析不同核函数对海底趋势面构造影响的基础上,推导证明了趋势面滤波与最小二乘支持向量机算法在特定条件下的等价性,给出了公式推导过程;结合海底实际变化情况,提出了不同海底类型适用的核函数。利用实测数据对上述两种方法进行了分析和比较,得出在多项式核函数的阶数等于趋势面滤波的阶数,且权重系数等于0.5的情况下,利用最小二乘支持向量机构造的函数等价于趋势面滤波。 6.最小二乘支持向量机在海底趋势面构造过程中无法消除较大偏差训练样本的影响,针对该缺陷,提出局部样本中心距优化测深训练样本的方法,从而降低了非正常训练样本对海底趋势面构造的影响。实测算例表明利用局部样本中心距能合理地优化测深训练样本,从而能合理地构造出海底趋势面,异常值也能得到有效地剔除。 7.对多波束测深的各个误差源进行了定量的分析,给出了水深不确定度的计算公式;由于水深不确定度反映了测量水深的分散性程度,因此将其引入到测深训练样本的优化中,从而选取出对海底趋势面构造贡献率大的测深训练样本。实测算例表明利用不确定度能合理地优化训练样本,进而合理地构造出海底趋势面,异常值也能得到有效地剔除。 8.详细地分析了多波束测深系统误差产生的原因,传统的两步滤波法虽然能有效地解决重叠区内测深数据的不匹配问题,但是并未顾及重叠区外的测深数据。针对该不足提出了基于不确定度的测深系统误差消除算法。实测算例表明利用不确定度修正的两步滤波法不仅能解决相邻条带重叠区内测深数据的不匹配问题,而且能顾及到重叠区外的测深数据,避免了海底地形发生扭曲。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P229

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 申家双;海岸带等水位线信息提取与垂直基准转换技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吴英姿;多波束测深系统地形跟踪与数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 王向红;多波束条带测深系统数据后置处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王海栋;多波束系统测深异常处理理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 马开银;小型化多波束条带测深系统研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张富翔;丁生祥;金元锋;许正福;;近47年同德地区气候突变特征分析[J];安徽农业科学;2008年20期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张爱英;任国玉;郭军;王颖;;近30年我国高空风速变化趋势分析[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
2 韦道明;李崇银;高耀庭;;西太平洋副热带高压东西位置变动及其影响[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
3 张爱英;任国玉;周江兴;初子莹;任玉玉;唐国利;;中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
4 赵瑞霞;张宏;吴国雄;李伟平;石爱丽;;中国东部初春水分循环季节推进过程的年代际突变[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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10 陈广洲;多源信息耦合的成矿预测新模型研究[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
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3 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
4 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
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6 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
7 刘磊;多泥沙河流水库优化调度研究[D];郑州大学;2010年
8 辛保兵;既有预应力混凝土梁桥剩余承载力评估方法研究[D];郑州大学;2010年
9 王巧立;微生物发酵过程的建模与优化控制研究[D];郑州大学;2010年
10 林天威;基于视频流的人脸识别系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宇,王乘,刘吉平;一种基于数学形态学的遥感图像边缘检测算法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2003年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王常颖;基于数据挖掘的遥感影像海岸带地物分类方法研究[D];中国海洋大学;2009年
2 唐文静;海陆地理空间矢量数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 张鹏;基于平稳小波变换的SAR图像海岸线提取[D];中国海洋大学;2010年
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王鑫;海岸带、岛礁数字航空摄影质量综合控制与评价[D];解放军信息工程大学;2012年
2 孙伟;地下管线探测数据处理及可视化技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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4 王向红;多波束条带测深系统数据后置处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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7 马延霞;多波束条带测深系统测深精度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
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【相似文献】
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8 许晏平;日法海沟-东海计划─—向海底地形变研究的挑战[J];国际地震动态;1995年01期
9 贾俊涛,翟京生,谭冀川;海底地形数据的格网DEM内插方法[J];海洋测绘;2003年06期
10 年永吉;罗进华;;EM300多波束系统在涠洲油田某区块中的应用[J];勘探地球物理进展;2010年05期
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2 潘润秋;高耿明;;多波束测深技术在海底沉管基槽边坡稳定性监测中的应用[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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