[发明专利]一种自适应多节点等效声速剖面的构建方法

摘要

本发明公开了一种自适应多节点等效声速剖面的构建方法，属于海洋测绘数据后处理领域，本发明首先对多波束海底地形测量区域进行原始声速剖面的采集，然后对原始声速剖面进行平滑预处理，之后根据Douglas‑Peucker算法原理对声速剖面进行分层，通过拖动由分层抽稀出的声速特征点来构建出理想的等效声速剖面，最后根据分层结果及已知的初始入射角和由表层声速仪测得的表层声速，做等效梯度声线跟踪，观察声速改正后的水深侧投影是否正确。由于等效声速剖面可以替代原声速剖面进行声速改正，因此可以通过自适应多节点等效声速剖面的构建方法来提高声线跟踪效率，本发明不仅体现了高度的自适应性，同时也保证了后期声速改正的精度。

主权项

1.一种自适应多节点等效声速剖面的构建方法，采用包括声速剖面仪或CTD在内的声速剖面测量设备、多波束以及安装在多波束上的表层声速仪，其特征在于，按照如下步骤进行：步骤1：通过包括CTD或声速剖面仪在内的声速剖面测量设备按一定采样密度获取测区范围内的声速剖面；步骤2：对步骤1中的声速剖面数据进行平滑处理；步骤3：根据Douglas‑Peucker算法原理，在声速剖面上选取两个声速节点，并将这两个声速节点连接成一条直线，然后按照公式(1)，计算出声速剖面上其余各点到上述直线的距离Di其中，c(1)、z(1)分别为声速剖面上的第一个点对应的声速值和深度值，c(i)、z(i)分别为声速剖面上的第i个点对应的声速值和深度值，c(N)、z(N)分别为声速剖面上的最后一个点对应的声速值和深度值；步骤4：根据Douglas‑Peucker算法抽稀出声速特征点，具体包括如下步骤：步骤4.1：根据公式(1)计算出距离Di中的最大值{Di}max；步骤4.2：确定阈值δ的大小；步骤4.3：比较{Di}max与阈值δ的大小；若：比较结果为{Di}max＜δ，则只保留声速剖面的两个端点；或比较结果为{Di}max≥δ，则保留声速剖面的两个端点以及{Di}max对应的声速节点，并以{Di}max对应的声速节点为分界点，将整个声速剖面分成两部分；步骤4.4：对步骤4.3中分开的每个部分分别重复步骤3、步骤4，直到没有声速节点再被舍弃为止；步骤5：将步骤4中经过Douglas‑Peucker算法抽稀出的声速特征点连接起来，并设置成可拖动的声速节点，根据面积差为零的原理，左右拖动声速节点，构建等效声速剖面，即使构建的等效声速剖面与坐标轴围成的面积与原声速剖面与坐标轴围成的面积之差接近于零；具体包括如下步骤：步骤5.1：根据实际情况调节声速节点；步骤5.2：将调整过的声速剖面载入多波束数据后处理软件中，对选取测区内仍未做声速改正的测深数据做声速改正；步骤5.3：观察做完声速改正之后的地形侧投影情况，若地形有上翘或下弯的情况出现，则重新调节声速节点，重新成图，直至海底地形不出现上翘或下弯为止，使两次连续测量，即两ping间的地形实现无缝拼接；步骤5.4：调节后的声速剖面即为最终想得到的等效声速剖面；步骤6：根据步骤5中得到的等效声速剖面及初始入射角和表层声速仪测得的表层声速，做等梯度声线跟踪。