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多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演

孙文川 暴景阳 金绍华 肖付民 崔杨

孙文川, 暴景阳, 金绍华, 肖付民, 崔杨. 多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
引用本文: 孙文川, 暴景阳, 金绍华, 肖付民, 崔杨. 多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
SUN Wenchuan, BAO Jingyang, JIN Shaohua, XIAO Fumin, CUI Yang. Inversion of Sound Velocity Profiles by Correcting the Terrain Distortion[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
Citation: SUN Wenchuan, BAO Jingyang, JIN Shaohua, XIAO Fumin, CUI Yang. Inversion of Sound Velocity Profiles by Correcting the Terrain Distortion[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142

多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演

doi: 10.13203/j.whugis20140142
基金项目: 国家自然科学基金(41074002);国家863计划(2009AA121402-4)。
详细信息
    作者简介:

    孙文川,博士,现主要从事海底地形测量数据处理研究。sunwch1986@163.com

  • 中图分类号: P229

Inversion of Sound Velocity Profiles by Correcting the Terrain Distortion

Funds: The National Natural Science Foundation of China, No.41074002; the National High Technology Research and Development Program (863 Program) of China, No.2009AA121402-4.
  • 摘要: 提出了一种多波束测量声速剖面反演方法。即采用EOF(empirical orthogonal function)算法,对测区实测声速剖面数据进行模态向量提取,以多波束测量声速改正不完善引起的地形畸变程度为依据构造适应度函数,通过遗传算法优化声速剖面的重构系数,实现声速剖面反演。实验结果表明,反演的声速剖面能有效改正声速误差引起的海底地形失真,显著提高了多波束水深测量数据精度和处理效率。
  • [1] Zhu Xiaochen. Research on Data Processing Critical Modeling and Application on Multibeamecho Sounding[D]. Dalian: Dalian Naval Academy, 2011(朱小辰. 多波束测深数据处理关键模型及应用研究[D]. 大连:海军大连舰艇学院,2011)
    [2] Li Jiabiao. Principles Multibeam Survey Techniques and Methods[M]. Beijing: Ocean Press, 1999 (李家彪.多波束勘测原理技术与方法[M]. 北京:海洋出版社,1999)
    [3] Kammerer E, John E, Clarke H. New Method for the Removal of Refraction Artifacts in Multibeam Echosounder Systems[C]. Canadian Hydrographic Conference Montréal, Canada, 2000
    [4] Zhang Xu, Zhang Yonggang, Zhang Jianxue, et al. A New Model for Calculating Sound Speed Profile Structure[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2011, 33(5): 54-60(张旭, 张永刚, 张健雪, 等. 一种新的声速剖面结构参数化方法[J]. 海洋学报, 2011, 33(5): 54-60)
    [5] Ding Jisheng, Zhou Xinghua, Tang Qiuhua, et al. Expression of Multi-beam Echo Sounding Sound Velocity Profile with Empirical Orthogonal Functions [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2007, 32(5): 446-449(丁继胜, 周兴华, 唐秋华, 等. 多波束勘测声速剖面场的EOF表示方法[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2007, 32(5): 446-449)
    [6] Blanc L R, Middleton F H. An Underwater Acoustic Sound Velocity Data Model [J]. J Acoust Soc Am, 1980, 67: 2 055-2 062
    [7] Shen Yuanhai, Ma Yuanliang, Tu Qingping, et al. Feasibility of Description of the Sound Speed Profile in Shallow Water via Empirical Orthogonal Function (EOF) [J]. Applied Acoustics, 1999, 18(2): 21-25(沈远海, 马远良, 屠庆平, 等. 浅水声速剖面用经验正交函数(EOF) 表示的可行性研究[J]. 应用声学, 1999, 18(2): 21-25)
    [8] Peng Linhui, Wang Ning, Qiu Xiaofeng, et al. Modal Wave Number Tomography for South China Sea Front[J]. China Ocean Engineering, 2003, 17(2): 289-294
    [9] He Li, Li Zhenglin, Zhang Renhe, et al. Expression of Sounding Sound Velocity Profile with EOF and Matched Field Inversion in East China Sea[J]. Progress in Natural Science, 2006, 16(3): 351-355(何利, 李整林, 张仁和, 等. 东中国海声速剖面的经验正交函数表示与匹配场反演[J]. 自然科学进展, 2006, 16(3): 351-355)
    [10] Dong Qingliang, Han Hongqi, Fang Zhaobao,et al. The Influence of Sound Speed Profiles Correction on Multibeam Survey[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2007,27(2): 56-58(董庆亮, 韩红旗, 方兆宝, 等. 声速剖面改正对多波束测深的影响[J]. 海洋测绘, 2007,27(2): 56-58)
    [11] Li Jiabiao, Zheng Yulong, Wang Xiaobo, et al. The Main Affecting Factors of Multibeam Bathymetry Accuracy[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2001,21(1): 26-32(李家彪, 郑玉龙, 王小波, 等. 多波束测深及影响精度的主要因素[J]. 海洋测绘, 2001,21(1): 26-32)
    [12] Zhao Jianhu, Liu Jingnan. Multibeam Bathymetric Survey and Image Processing[M]. Wuhan: Wuhan University Press, 2009(赵建虎, 刘经南. 多波束测深及图像数据处理[M]. 武汉: 武汉大学出版社, 2008)
    [13] Dong Qingliang, Cui Minxun, Zhou Junhua, et al. Analysis and Processing of Transform Geography of Convex and Cave in Multibeam Sounding System[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2011, 31(1): 32-35(董庆亮, 崔民勋, 周君华, 等. 多波束测深系统中凹凸变形地形的分析与处理[J]. 海洋测绘, 2011, 31(1): 32-35)
    [14] He Li, Li Zhenglin, Peng Zhaohui, et al. Inversion for Sound Speed Profiles in the Northern of South China Sea[J]. Scientia Sinica Phys, Mech & Astron, 2011, 41(1): 49-57(何利, 李整林, 彭朝晖, 等. 南海北部海水声速剖面声学反演[J]. 中国科学(物理学,力学,天文学), 2011, 41(1): 49-57)
    [15] Jin G, Lynch J F, Chiu C S, et al. A Theoretical and Simulation Study of Acoustic Normal Mode Coupling Effects Due to the Barents Sea Polar Front with Applications to Acoustic Tomography and Matched Field Processing[J]. J Acoust Soc Am, 1996, 101(1): 193-205
    [16] Lindsay C E, Chapman N R. Matched Field in Version Study of Geo Acoustic Model Parameter Using Adaptive Simulated Annealing[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1993, 18(3): 224-231
    [17] Vaccaro R J. The Past, Present and Future of Underwater Acoustic Signal Processing[J] . IEEE Signal Processing Magazine, 1998, 7: 21-51
    [18] Zhang Zhongbing, Ma Yuanliang, Ni Jinping, et al. A New and Practical Method for Inverting Sound Speed Profile in Shallow Water[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University, 2002, 20(1) : 36-39(张忠兵, 马远良, 倪晋平, 等. 基于声线到达时差的浅海声速剖面反演[J]. 西北工业大学学报, 2002, 20(1) : 36-39)
    [19] Lei Yingjie, Zhang Shanwen, Li Xuwu, et al. MATLAB Genetic Algorithm Toolbox and Application[M]. Xi'an: Xi'an University of Electronic Science and Techonoldgy Press, 2005(雷英杰, 张善文,李续武, 等. MATLAB遗传算法工具箱及应用[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2005)
    [20] Zhang Xu, Zhang Yonggang, Zhang Jianxue, et al. EOF Analysis of Sound Speed Profile in East Water of Taiwan[J]. Advances in Marine Science,2010, 28(4): 498-506(张旭, 张永刚, 张健雪, 等. 台湾以东海域声速剖面序列的EOF分析[J]. 海洋科学进展, 2010, 28(4): 498-506)
    [21] Lu Xiuping, Bian Shaofeng, Huang Motao, et al. An Improved Method for Calculating Average Sound Speed in Constant Gradient Sound Ray Tracing Technology[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2012, 37(5): 590-593 (陆秀平, 边少锋, 黄谟涛, 等. 常梯度声线跟踪中平均声速的改进算法[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2012, 37(5): 590-593)
    [22] Zhao Jianhu, Zhou Fengnian, Zhang Hongmei, et al. Classification of Sound Speed Profile with SOFM Neuron Network [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2007, 32(2): 164-167(赵建虎, 周丰年, 张红梅, 等. 基于自组织神经网络的声速剖面分类方法研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2007, 32(2): 164-167)
    [23] Zhao Jianhu, Zhou Fengnian, Zhang Hongmei, et al. Establishment of Spatial Model for Sound Velocity in Local [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2008, 32(2): 199-202(赵建虎, 周丰年, 张红梅, 等.局域空间声速模型的建立方法研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2008, 33(2): 199-202)
  • [1] 尹建鹏, 许才军.  利用组合算法反演球体分层模型的断层参数 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2019, 44(9): 1320-1327. doi: 10.13203/j.whugis20170380
    [2] 张志伟, 暴景阳, 肖付民, 辛键.  利用模拟退火算法反演多波束测量声速剖面 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(8): 1234-1241. doi: 10.13203/j.whugis20160304
    [3] 陈传法, 刘凤英, 闫长青, 戴洪磊, 郭金运, 刘国林.  DEM建模的多面函数Huber抗差算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(6): 803-809. doi: 10.13203/j.whugis20140456
    [4] 卞光浪, 翟国君, 黄谟涛, 欧阳永忠.  利用剖面测线磁场数据反演三度磁性体参数 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(1): 91-95.
    [5] 李伦, 吴雄斌, 徐兴安, 刘斌.  高频地波雷达风速反演经验模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(9): 1096-1099.
    [6] 朱莉, 沈未名, 李锐, 徐胜勇.  利用遗传算法的网络GIS集群服务器动态负载均衡算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(6): 721-725.
    [7] 谷川, 潘国荣, 施贵刚, 陈兴权.  基于遗传算法的曲面拟合参数辨识 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(8): 983-986.
    [8] 赵建虎, 周丰年, 张红梅, 王胜平.  局域空间声速模型的建立方法研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(2): 199-202.
    [9] 赵建虎, 周丰年, 张红梅, 王胜平.  基于自组织神经网络的声速剖面分类方法研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2007, 32(2): 164-167.
    [10] 丁继胜, 周兴华, 唐秋华, 陈义兰.  多波束勘测声速剖面场的EOF表示方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2007, 32(5): 446-449.
    [11] 邓红艳, 武芳, 翟仁健, 刘薇薇.  基于遗传算法的道路网综合模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2006, 31(2): 164-167.
    [12] 刘艳芳, 李兴林, 龚红波.  基于遗传算法的土地利用结构优化研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(4): 288-292.
    [13] 阳仁贵, 欧吉坤, 王振杰, 赵春梅.  用遗传算法搜索GPS单频单历元整周模糊度 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(3): 251-254.
    [14] 王家耀, 邓红艳.  基于遗传算法的制图综合模型研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(7): 565-569.
    [15] 柯小平, 王勇, 许厚泽.  用遗传算法反演地壳的变密度模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2004, 29(11): 981-984.
    [16] 朱家松, 龚健雅, 郑皓.  遗传算法在管网优化设计中的应用 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(3): 363-367.
    [17] 郑肇葆.  协同模型与遗传算法的集成 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2001, 26(5): 381-386.
    [18] 郑肇葆, 郑宏.  用遗传算法确定马尔柯夫随机场的最佳参数 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2000, 25(3): 221-225.
    [19] 孙立新, 高文.  基于粗糙集和遗传算法的超光谱波段集合整体缩减 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1999, 24(4): 306-311.
    [20] 郑肇葆, 郑宏.  基于遗传算法的影像纹理分类 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1998, 23(4): 337-339.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-22
  • 刊出日期:  2016-03-05

多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演

doi: 10.13203/j.whugis20140142
    基金项目:  国家自然科学基金(41074002);国家863计划(2009AA121402-4)。
    作者简介:

    孙文川,博士,现主要从事海底地形测量数据处理研究。sunwch1986@163.com

  • 中图分类号: P229

摘要: 提出了一种多波束测量声速剖面反演方法。即采用EOF(empirical orthogonal function)算法,对测区实测声速剖面数据进行模态向量提取,以多波束测量声速改正不完善引起的地形畸变程度为依据构造适应度函数,通过遗传算法优化声速剖面的重构系数,实现声速剖面反演。实验结果表明,反演的声速剖面能有效改正声速误差引起的海底地形失真,显著提高了多波束水深测量数据精度和处理效率。

English Abstract

孙文川, 暴景阳, 金绍华, 肖付民, 崔杨. 多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
引用本文: 孙文川, 暴景阳, 金绍华, 肖付民, 崔杨. 多波束海底地形畸变校正与声速剖面反演[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
SUN Wenchuan, BAO Jingyang, JIN Shaohua, XIAO Fumin, CUI Yang. Inversion of Sound Velocity Profiles by Correcting the Terrain Distortion[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
Citation: SUN Wenchuan, BAO Jingyang, JIN Shaohua, XIAO Fumin, CUI Yang. Inversion of Sound Velocity Profiles by Correcting the Terrain Distortion[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(3): 349-355. doi: 10.13203/j.whugis20140142
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