多波束测深系统地貌信息获取与显示

论文摘要

多波束测深系统是当前海底地形地貌探测的主流工具之一,该系统具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点,因而在海底环境探测、水库测量、石油勘探、海洋资源的开发等众多领域得到广泛应用。基于现有的多波束测深系统进行海底地貌信息的获取技术,一直是该领域广泛关注和研究的热点之一。本论文主要围绕海底地貌信息的获取理论和算法开展研究,并利用试验数据进行验证,最终基于VC和OpenGL初步开发了多波束海底地形地貌图像联合显示软件。论文具体研究内容包括如下：首先,介绍了多波束测深系统的测深工作原理和海底地形信息的解算过程,基于现有的多波束测深系统地貌信息获取方法,利用多子阵检测法完成地貌信息获取,实现地形地貌信息获取的一一对应。其次,论文详细分析了影响地貌信息获取的各种因素,并给出了相应的修正方法；为了对地形地貌信息进行更为恰当的显示,论文采用规则格网处理海底地貌信息,研究了地貌信息的灰度值转换方法,并采用逐点插入法构建三维海底地形地貌模型；利用Matlab软件对算法进行了优化实现,处理了实测试验数据,验证了相关理论和算法的正确性。最后,以此为基础,论文基于VC软件平台和OpenGL三维图形库,进一步设计和开发了多波束地形地貌信息处理与联合显示软件,处理并显示了多波束测深系统松花湖实测试验数据,效果良好,但软件功能还需要进一步扩展和深化。本论文分析的数据来源于本课题组自主研发的便携式高分辨多波束测深系统采集的吉林松花湖湖底回波数据,通过Matlab仿真验证了相关算法的正确性,并在VC软件平台上实现了真实环境中三维湖底地形地貌图的显示,同时对地形地貌图进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景与意义
• 1.2 国内外多波束测深系统地貌信息探测技术的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 多波束测深系统地形地貌信息获取
• 2.1 多波束测深系统的测深工作原理
• 2.2 多波束测深系统海底地形信息解算
• 2.3 多波束测深系统海底地貌信息获取方法
• 2.3.1 "Snippet"方法
• 2.3.2 基于多子阵检测法获取地貌信息
• 2.4 多波束测深系统地貌信息修正
• 2.4.1 影响海底反向散射强度辅助参数的确定
• 2.4.2 声线跟踪
• 2.4.3 传播损失
• 2.4.4 有效声照射面积
• 2.5 本章小结
• 第3章 海底地貌图像生成
• 3.1 反向散射强度数据角度关系修正及滤波处理
• 3.1.1 Lambert散射定律
• 3.1.2 海底反向散射强度角度关系的经验修正方法
• 3.1.3 海底反向散射强度数据滤波
• 3.2 海底地形模型
• 3.2.1 规则格网模型
• 3.2.2 不规则三角网模型
• 3.3 海底地貌模型及数据处理
• 3.3.1 海底地貌信息的网格化
• 3.3.2 海底反向散射强度数据的选取
• 3.4 海底反向散射强度向灰度值的转换
• 3.5 多波束测深系统地形地貌信息的仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 三维海底地形地貌图像显示
• 4.1 OPENGL简述
• 4.2 基于OPENGL绘制三维海底地形地貌图像场景设置
• 4.2.1 环境设置
• 4.2.2 窗视变换
• 4.2.3 投影变换
• 4.2.4 几何变换
• 4.3 三维地形地貌模型构建及映射
• 4.3.1 三维地形模型映射
• 4.3.2 地貌模型映射
• 4.4 三维地形地貌图像联合显示
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢