多波束条带测深系统数据后置处理技术研究
多波束条带测深系统是一种具有高效率、高精度、高分辨率的海底地形测量先进设备。经哈尔滨工程大学水声研究所几年的精心开发研制，终于推出了国内首台多波束条带测深仪。本文是以此为基础，对有关技术进行了深入的研究。
多波束测深系统急需解决的问题是设备的小型化。作者针对此问题，提出了小型化的设计方案并解决了设计中的关键技术；同时对多波束测深设备的数据后置处理系统做了深入的研究，并系统地论述了测深数据误差分析及判别、数据平滑处理、声线修正技术、潮汐改正技术、坐标变换、数字海图的生成以及图像增强等方面的理论。
国产第一套多波束条带测深系统的推出，标志着我国海洋测深技术已进入多波束测深时代，但该系统还存在着体积较大，安装携带困难的问题。因此，作者对多波束条带测深系统小型化的优化方案和应用中的关键技术在论文中进行了论述。
多波束条带测深系统是一个汇集了多种高新技术的系统，它需要实时积累各种相关的数据资料。在采集数据时，会存在各种误差和环境干扰，因此选用合理的方法消除误差、优化处理，得到准确的测量结果，是多波束测量系统后置处理的核心任务。本文着重对测深数据进行误差分析，提出相应的判别准则；并对多种数据平滑处理的方法加以比较，最终编制出了适合多波束测深系统的平滑处理方法；此外对声线修正、潮汐修正和坐标变换进行了深入探讨，这些技术已在实践中得到验证和应用。
将经过处理后得到的海底地形采样点数据，形成符合海道测量规范的水深透写图、等深线图以及具有真实感的三维立体地形图的过程就是数字海图的生成。本文详细阐述了数字海图成图的基本原理和基本方法，并解决了水深透写图、等深线图生成过程中用到的关键技术问题。重点分析了海底三维地形图的光照模型和颜色模型及其技术实现，使三维地形图更加直观逼真地反映出海底的地形特征。
为了改善视觉效果，便于对图像的理解和分析，根据图像的特点或存在的问题采取的改善或者加强特征的措施就是图像增强。图像增强是数字图像处理过程中经常采用的一种方法。本文将图像增强技术首次引入彩色海底三维地形图的后置处理中，提出了基于彩色空间变换、饱和度均衡化、亮度修正的处理方案，有效地解决了彩色地形图的图像增强问题。
本文开发并研制出一套全新型多波束条带测深系统数据后置处理及拼图的软件。它同时应用了几种数据平滑处理方法并融合了图像增强技术又引入光照模型，使得这些功能在一个软件中得以实现，并且能通过建立数字地理模型，快速准确地生成符合海道测量规范的数字海图和高质量的数据成果图。
多波束条带测深仪;数字海图;拼图技术;数据后置处理;海底地形测量
哈尔滨工程大学
博士
水声工程
杨士莪
2005
中文
P229.1;TH766.7
112
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）