[发明专利]一种适用海底探测与假地形处理的实测SVP重构方法

摘要

本发明公开了一种适用海底探测与假地形处理的实测SVP重构方法，本发明通过SVP的快速提取与重构，然后通过声速剖面的采集和读取，并基于D-P算法，实现了原始声速剖面的快速解析、特征识别与简化，并通过实时勘测的海底变化来检查声速剖面的合理性；通过海底地形预成图，给出勘测中假地形存在与否的判据，进而判断SVP的时空合理性；通过多点SVP的时序、空序和简化模型来重构新的SVP，并通过海底地形成图来判断重构SVP的合理性，最终实现了海底地形地貌的合理成图。本发明的优点是快速简化实测SVP，提升了海底探测的实时工作效率；该技术方法在海洋测绘、海底探测与研究中具有重要的实际应用价值。

主权项

1.一种适用海底探测与假地形处理的实测SVP重构方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：实测SVP特征快速简化与提取(1)SVP数据采集：使用海洋声速剖面仪器，采用在线或自容工作模式，实时采集SVP，并形成原始数据集V₁={v1_i}，其中i为自然数；(2)SVP数据读取：从海洋声速剖面仪器读取采集的SVP数据，包括深度、声速、温度和盐度、采集的时间和大地坐标，形成SVP数据集V₂={v2_i}；(3)使用D-P算法对SVP特征识别与简化：使用D-P算法，对原始SVP剖面进行特征提取与拟合，调整曲线偏离因子D来拟合并简化原始SVP，保留原始SVP曲线的拐点，形成SVP数据集V₃={v3_i}；(4)地形地貌实时勘测并检查SVP：将步骤（3）获取的SVP数据集V₃={v_i}传输到海底地形地貌实时采集系统，并加载到实时采集软件，通过现场监控端，观测实时采集的海底面变化情况；若发生声速层数大于m，其中m为外部输入常量，返回步骤（3）重新拟合SVP；若海底面出现以中央波束为中心的对称向上或向下弧形弯曲应返回步骤（1）并重新采集SVP；步骤2：基于实测SVP的海底地形地貌数据预处理将SVP数据集合V_all={V_i}导入多波束数据后处理系统，每个声速剖面V_i均包含采集的时间t_i和大地坐标位置(x_i,y_i)，使用多波束后处理系统输出海底离散水深数据，采用距离反比加权方法构建海底DTM，进行初步海底地形成图，采用下述方法以判断采集的SVP是否满足海底地形地貌数据后处理需求：若，出现沿船前进迹方向的脊状假地形，所述的脊状假地形是指以航迹中心线为对称轴的向上或向下弧状弯曲地形，则进入步骤3，若，形成的海底地形无脊状假地形，进入步骤4；步骤3：基于多点实测SVP的时空重构（1）数据检查：将获取的SVP数据集合V_all={V_i}按每个声速剖面V_i的采集坐标投影到大地坐标系中；（2）按时序构建SVP：若多波束测量数据的时间t不被SVP数据集合V_all={V_i}采集时间T所包含，则查询V_all={V_i}，通过数据的测量时间t和声速剖面的测量时间t_i的差值Δt(Δt=|t-t_i|)最小的SVP数据V_i，并以V_i的SVP特征为依据，通过复制方式增加一个新的声速剖面V_new，并返回步骤2，通过海底地形的重绘；所述SVP特征是指深度、声速、温度和盐度；（3）按空间分布重构SVP：当SVP在空间上分布不均匀时，根据测量数据的时间t和位置(x,y)，依次查询V_all={V_i}的时间t_i和位置(x_i,y_i)，查询在时间差值Δt(Δt=|t-t_i|)和空间距离最小的两个相邻声速剖面V_i={vi_i}和V_j={vj_i}，按照下述方式形成新的声速剖面V_k：V_k={vk_i}，每个声速值vk_i=|vj_i-vi_i|×|t_k-ti|÷|t_j-t_i|，其中t_k、t_i和t_j分别为声速剖面V_k、V_i和V_j的测量时间，t_k为外部输入的数值；然后返回步骤2；（4）新增加可调SVP：若在步骤2和步骤3超过n次循环测算，仍无法构建海底DTM，则构建简化的SVP，该SVP包括四个数值：入水声速值v_surf、换能器附近的拐点声速值v_tran、声道拐点声速值v_turn和最深处声速值v_last，并返回步骤2；其中的n为外部输入变量；步骤4：海底地形地貌图制作采用距离反比加权方法构建海底DTM，并绘制海底地形图和海底地貌图。