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    水深數據處理和成圖

    2013-07-01 15:15:48 來源: 測繪論壇
    聊聊

    一、資料準備

    1、外業資料的檢查

        在數據處理開始前需要對外業資料進行檢查,檢查內容主要包括:測區范圍是否合適,記錄是否完整,外業要做的相應校準和改正(深度比對,吃水改正,聲速改正等)是否已按照相關要求進行等。

    2、 水位資料準備

    水位改正對于工程測量的測深精度有著極大的影響,根據測區的位置和測量時間整理相應的水位資料在水深測量后處理中是必須的。要保證水位能夠滿足規范要求的精度,注意測區的范圍,驗潮點能否滿足測區的需要,設立多個驗潮站的要進行水位分帶改正,以保證水深的精度。

    二、單波束數據處理
    首先根據定位資料做航跡圖,根據作業范圍以及航跡狀態,將外業資料對照航跡圖進行全面的檢查,把衛星狀態不好、定位誤差大、明顯偏離測區的點去掉。
    先根據點號,將電子記錄(記錄點號、坐標、原始水深)和模擬記錄紙進行對照,將記錄中高頻測得的深度值與模擬記錄紙對照進行檢查,對不匹配的點進行認真檢查核實,對個別點之間的特殊水深值量取內插;然后利用測得的水位值進行水位改正,做水深圖。對水深圖上的交叉點進行比對,如果水深差超過規范要求,找明原因并進行改正,在沒有交叉點的位置,從圖上直觀的檢查是否有不合適的水深值,這種不合適的水深值一般指與周圍水深相差太大的水深值,需要檢查記錄紙,是真實地形還是錯誤水深。

    三、多波束數據處理
    多波束測深數據量與單波束測深相比非常龐大。對于海量數據的處理,一般要利用專業的數據處理工作站和數據處理軟件進行。其處理過程較單波束也復雜的多,對操作者的要求也較高。在多波束測量過程中,由于儀器噪聲、海況因素或者多波束系統參數設置不合理,導致測量資料不可避免的存在假信號和不合理的水深,造成虛假地形。為了提高海底地形測量的精度,必須消除假信號,改正不合理水深,因此必須對實時采集的多波束資料進行數據編輯,剔除假信息,恢復、保留真實信息,得到高精度的水深值。

    1 、數據預處理
    數據預處理是對水深數據編輯與清理前做的必要改正,包括水位改正、吃水改正、聲速改正、橫搖、縱搖及時間延遲改正等,在外業已經改正過的參數如聲速、橫搖、縱搖及時間延遲改正等在內業不必再改正,如果改正不好的可以在內業重新改正。數據處理軟件對數據預處理中的各項改正都有格式要求,把測量好的改正參數按照軟件格式要求輸入,進行自動改正。

    2、定位數據的編輯與處理
    影響定位數據精度的因素很多,衛星信號質量、信標臺信息傳送質量、信號盲區等,甚至天氣、海況等都能夠對其造成影響,使定位資料不可避免地出現錯誤,其中主要是偏離真實位置的“飛點”,它們是瞬時地、突發性地出現的,屬偶然誤差。
    多波束數據處理軟件都有自動處理導航數據的成熟算法可以對可疑的導航數據進行剔除,只是需要數據處理者根據測量的實際情況進行參數設置。例如,根據偶然誤差出現的規律,實際工作中將外符合絕對誤差確定在2-3倍中誤差內。當其誤差絕對值超過2-3倍中誤差時,往往視為可疑數據,予以剔除。可疑數據占全部定位數據的比例較低時(如5%以內),可予以剔除。若異常數據占全部定位數據的比例較大時,則應認真分析原因,慎重處理。

    3、水深數據處理
    由于多波束的測深數據密度大、測幅間有重疊以及海底地形特征復雜等因素,測深數據的處理工作量大而復雜。一般由經驗豐富并對勘測區地形趨勢有所了解的專業人員來完成。
    在測深數據處理中常用到的一個概念是數據清理(Data cleaning),它是指測量或數據處理人員對多波束產生的海底檢測數據選擇接受或拒絕的處理。多波束測量的海底檢測必須由計算機來做,由于各種原因可能存在著許多誤差、界外值和失敗的檢測,操作者需要檢查這些海底檢測并做出決定。水深數據處理的主要任務是利用自動清理和人機交互的方式清理錯誤水深,剔除虛假信息,保留真實信息,主要剔除一些不可能的孤立點、躍點和噪音。

    四、成果圖繪制
       水深測量的成果圖主要包含水深地形圖、彩色立體圖、影象圖等,根據工程需要來做。利用單波束數據成圖,一般是水深地形圖,圖上主要包含坐標網格、水深值、等深線、圖名、圖例以及成圖參數說明。多波束數據成圖相對復雜,多波束數據量大,而成果圖圖載信息有限,需要對多波束的原始數據進行處理后,把能反映地形特征的信息表達在成果圖上。

    1、單波束成圖
    在工程測量中,水深地形圖是主要的成果圖(圖5)。目前,都采用計算機成圖,應用較多的成圖軟件是Autocad。編制相應的程序將坐標網格、水深點繪制出來或者用成熟的軟件繪制,成果圖的格式要按照相應的規范或者工程要求。
    2、多波束成圖
    多波束數據量大,不可能把所有測量的水深點都繪制到成果圖上,需要按照工程需要,成圖比例尺來壓縮數據量,從原始數據中挑出能表現測量區域地形特征的特征點來進行成圖。對多波束數據進行網格化處理,生成DTM,是從海量數據中提取地形特征點的有效方法。
    2.1 網格化方法
    這里的網格是指規則格網(GRID),多波束數據量大,而GRID的結構簡單、數據存儲量小、計算分析方便有效的優點對于多波束來說不僅能提高效率,也不損失網格化精度,同時也有利于地形分析。網格內插方法是DTM的核心,它直接影響著DTM的精度。從50年代DTM提出,已經提出多種網格內插方法。而應用于多波束網格的內插方法主要有距離加權內插法、Kriging內插法、高斯加權平均內插法等。不管是哪種內插方法,為了保證插值的精度和效率,都要設置網格參數,如網格大小,搜索范圍大小等,需要根據具體數據情況確定。例如網格大小應根據成圖比例尺確定,一般網格大小應該是圖上0.5-1mm的實地距離,1:1000的圖,網格大小為1m,1:5000的圖,網格大小為5m,依此類推。

    2.2 成果圖繪制
            經過網格化生成DTM后,可以生成多種成果圖,如水深圖、彩色立體圖、影象圖等。水深圖是按照比例尺來成圖,保證圖上1cm有一個水深點,1:1000的水深圖,至少10m一個水深點,根據需要可以加密,在網格化時,是圖上1mm一個點,可以保證成圖的精度。以DTM為模板,從原始數據中按成圖比例要求抽出需要的水深點,然后繪制成水深圖。影象圖(圖6、圖7)、等值線彩色圖(圖8)可以直接應用DTM生成,由于多波束對海底無遺漏的測量,這些圖對海底特征的表達細致、精確而直觀,對工程應用有很大的價值。除了多波束成圖軟件可以生成這些圖外,由于生成了DTM,可以把DTM轉成其它GIS軟件可以接受的格式,同樣可以生成上述圖件。

       聲明:中測網登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其描述,文章內容僅供參考。

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