專利名稱：基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法
技術領域：
本發明涉及一種多波束數據處理方法，尤其是一種基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法。
背景技術：
由于噪聲、換能器表面水體氣泡、聲線彎曲等因素影響，多波束水深測量數據中不可避免地存在粗差，給準確反映海底地形特征帶來困難，甚至導致整批資料作廢。因此，粗差剔除是多波束數據處理和海底地形特征研究的必經環節。傳統多波束數據粗差剔除方法是基于測線的人機交互式編輯，效率較低，且容易受主觀性判斷影響，造成假地形的出現。在海底地形連續變化的假設條件下，國內外研究人員提出了一些自動濾波算法剔除水深測量粗差，這些方法包括最大和最小水深門限法、中值和標準偏差跳點剔除法、趨勢面法、基于抗差M估計的選權迭代加權平均法等。上述這些方法多是基于數據的統計特性，或者是根據測區先驗的地形模型進行濾波的，并沒有考慮數據自身誤差的大小，濾波器設置嚴格容易造成海底地形細節損失。其中，最大和最小水深門限法僅能適合于平坦海底區域數據處理，中值濾波法和趨勢面法則容易造成海底地形細節的損失。目前，多波束海底地形數據的粗差自動濾波剔除方法研究是該領域的熱點和重點。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術的不足而設計的一種準確度更高的基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法。本發明所設計的基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法，它主要包括對多波束水深測量儀采集的數據進行處理的步驟，其特征是具體包括以下步驟A、對水深測量數據劃分網格的步驟；B、計算水深測量數據的總傳播誤差的步驟；C、水深測量數據的總傳播誤差濾波步驟；D、計算海底地形模型每一個網格節點值的步驟在A步驟中包括以測量水深的5%作為網格的長度和寬度對一次多波束測量數據進行劃分；要求水深點與節點距離不大于水深值的5%，這是因為通常情況下我們認為節點周圍較小范圍內水深變化很小或連續變化。在B步驟中包括依據公式 ζ = r cos ρ cos ( θ +R)x=x0 + - cos2 ρ cos2 (6>+R) cos a_y = y0 + r^l - cos2cos2 (倂R) sin α計算出平面坐標總傳播誤差(HXTPE、HyTPE)和垂向測深總傳播誤差DzTPE,其中r為多波束聲納測量斜距，θ為波束角，ρ為波束縱搖角，
4R為波束橫搖角，^和7。為GPS定位原點坐標，α為測線航向，上述內容基于多波束水深測量誤差傳播定律。在C步驟中包括利用IHO標準設置總傳播誤差濾波器對水深測量數據進行濾波，所述的總傳播誤差濾波器采用公式DzTPE^‘2 +Gxd)2，式中a為IHO特級標準誤差允許值0. 25m, b為誤差系數0. 0075，d為水深值。在D步驟中包括第一步取連續的N個水深測量數據作為基準數據集，并計算出基準數據集的乏和 ζ^，然后對第N個以后的測量數據逐一進行判斷，判斷條件為測量數據的水深值與f 的差值小于4倍的當按序檢測的數據滿足前述判斷條件時，便將這個數據加入到基準數據集中重新形成基準數據集，并重新計算f和^^作為后一個數據的判斷基準，并繼續判斷下一個數據，當所有數據都滿足上述判斷條件時，則將最終基準數據集記為唯一獨立數劇集；當按序檢測的數據出現不滿足前述判斷條件時，首先將已有的基準數據集記為一個獨立數劇集，并將集中數據的數量記為該獨立數劇集的密度，再重復本第一步操作，以獲得其它的獨立數劇集及該獨立數劇集對應的密度，直至所有數據判斷完全或余量小于N ；第二步對于存在唯一獨立數劇集的網格，將該唯一獨立數劇集的乏作為該網格的節點值；對于存在兩個以上獨立數劇集的網格，首先尋找與該網格相鄰的網格中是否存在唯一獨立數劇集，若存在，則選取與該唯一獨立數劇集乏值最接近的本網格中獨立數劇集的 Z值作為該網格的節點值，若不存在，則選取本網格中密度最大的獨立數劇集的乏作為該網格的節點值；其中，f和/^7 ￡按如下公式計算
權利要求
1. 一種基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法，它主要包括對多波束水深測量儀采集的數據進行處理的步驟，其特征是具體包括以下步驟A、對水深測量數據劃分網格的步驟；B、計算水深測量數據的總傳播誤差的步驟；C、水深測量數據的總傳播誤差濾波步驟；D、計算海底地形模型每一個網格節點值的步驟在A步驟中包括以測量水深的5%作為網格的長度和寬度對一次多波束測量數據進行劃分； 在B步驟中包括依據公式 ζ = r cos ρ cos ( θ +R) x=x0 + r小-cos2 ρ cos2 (^+R) cos αy = j0 +r^l-cos2cos2 (倂R) sin α計算出平面坐標總傳播誤差(HXTPE、HyTPE)和垂向測深總傳播誤差DzTPE,其中r為多波束聲納測量斜距，θ為波束角，ρ為波束縱搖角，R為波束橫搖角，X0和y。為GPS定位原點坐標，α為測線航向； 在C步驟中包括利用IHO標準設置總傳播誤差濾波器對水深測量數據進行濾波，所述的總傳播誤差濾波器采用公式DzTPE彡^a2+(bxCb1，式中a為IHO特級標準誤差允許值0. 25m，b為誤差系數0. 0075，d為水深值； 在D步驟中包括第一步取連續的N個測量數據作為基準數據集，并計算出基準數據集的f和， 然后對第N個以后的測量數據逐一進行判斷，判斷條件為測量數據的水深值與乏的差值小于4倍的/yPE;當按序檢測的數據滿足前述判斷條件時，便將這個數據加入到基準數據集中重新形成基準數據集，并重新計算f和^^作為后一個數據的判斷基準，并繼續判斷下一個數據， 當所有數據都滿足上述判斷條件時，則將最終基準數據集記為唯一獨立數劇集；當按序檢測的數據出現不滿足前述判斷條件時，首先將已有的基準數據集記為一個獨立數劇集，并將集中數據的數量記為該獨立數劇集的密度，再重復本第一步操作，以獲得其它的獨立數劇集及該獨立數劇集對應的密度，直至所有數據判斷完全或余量小于N ；第二步對于存在唯一獨立數劇集的網格，將該唯一獨立數劇集的乏作為該網格的節 ；^^ {自，對于存在兩個以上獨立數劇集的網格，首先尋找與該網格相鄰的網格中是否存在唯一獨立數劇集，若存在，則選取與該唯一獨立數劇集乏值最接近的本網格中的獨立數劇集的Z 值作為該網格的節點值，若不存在，則選取本網格中密度最大的獨立數劇集的乏作為該網格的節點值；其中，乏和^^按如下公式計算
全文摘要
本發明所設計的基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法，它主要包括對多波束水深測量儀采集的水深數據進行處理的步驟，其特征是具體包括以下步驟A、對水深測量數據劃分網格的步驟；B、計算水深測量數據的總傳播誤差的步驟；C、水深測量數據的總傳播誤差濾波步驟；D、計算海底地形模型每一個網格節點值的步驟本發明所設計的基于總傳播誤差濾波器的多波束數據處理方法，經與常規多波束數據處理方法對比后發現，在數據處理效率、模型精度(海底地形細節表現)等方面都有較大的改進。依據IHO標準設置總傳播誤差濾波器進行多波束數據粗差自動剔除，數據處理效率提高了4倍，適合于海量海底地形數據的處理。
文檔編號G01S15/08GK102419436SQ20111026432
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者吳自銀, 李守軍 申請人:國家海洋局第二海洋研究所