多波束聲吶水柱影像在中底層水域目標探測中的套用

《多波束聲吶水柱影像在中底層水域目標探測中的套用》是依託山東科技大學，由陽凡林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多波束聲吶水柱影像在中底層水域目標探測中的套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陽凡林
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

多波束水柱影像攜帶了波束從換能器到海底的完整信息，利用其可探測從海面至海底的聲照射目標，如探測海洋內波、發現活動的熱液噴口、準確確定海底突起目標高度，而常規套用一般僅提取海底信息，可能遺漏特殊目標或造成突起地形失真。由於水柱影像模糊、系統誤差較多，水柱影像的處理、識別和套用現已是國際上多波束套用研究熱點之一，國內尚未公開報導這方面研究。基於多波束水柱影像，本項目圍繞中底層水域目標的探測及套用，研究水柱成像系統誤差帶來的假目標剔除，研究設備參數、海洋環境和目標條件等因素對探測目標的影響，以海底突起目標、內波為研究對象，分析其探測、識別和套用。項目將拓展多波束套用領域，提供一種高效率大面積探測中低層水域固體及非固體目標的新手段，削弱內波對多波束測深的影響，提升海道測量有關的港口或淺水航道障礙物探測的技術水平。

結題摘要

多波束水柱影像攜帶了波束從換能器到海底的完整信息，利用其可探測從海面至海底的聲照射目標，如探測海洋內波、發現新的熱液噴口、準確確定海底突起目標高度，而常規檢測算法一般僅提取海底信息，可能遺漏特殊目標或造成突起地形失真。由於水柱影像模糊、系統誤差較多，它的處理、識別和套用現已是國際上多波束套用研究熱點之一。 本項目對多波束水柱目標物探測、海底反向散射強度誤差改正及其分類、多波束測深精細化處理等方面深入研究。在多波束水柱及海底回波強度成像處理方面，分析了多波束水柱成像和最佳化方法，影像鏡面回波異常改正和非目標信息弱化剔除等算法，並對目標邊緣進行跟蹤檢測、目標輪廓提取以及三維重建；研究多波束反向散射強度誤差改正方法，有效提高了後期底質分類的準確度；利用實驗室消聲水池對多波束聲源級、頻率和波束角指向性進行檢測方法的研究，為多波束水柱和海底回波圖像的歸一化提供了依據。在多波束水柱圖像套用方面，利用水柱圖像探測內波，對內波參數進行反演，研究其對多波束測深的影響及其改正方法。在多波束測深精細處理方面，研究了不同聲速剖面插值方法的適用性，提出了等效聲速梯度疊代計算方法，解決了地形起伏時採用單一等效聲速剖面造成的精度損失問題；提出了基於隨船GNSS大地高的水位改正與動態吃水改正技術等。 項目對中底層水域多波束目標探測時採集的水柱、海底回波強度和水深數據處理與套用方面進行深入研究，各種數據源互為補充，提供了多波束水柱目標探測的技術方案，提高了水下目標物識別率、多波束海底底質分類和多波束測深精度。項目取得了一些原創性成果，在海道測量、航道疏浚、海事搜救和海島礁測量等方面有較大套用價值。