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第一篇 海底地形地貌探测技术3

第1章 海底地形地貌探测技术概述3

1.1 船载地形地貌探测技术3

1.1.1 船载探测技术3

1.1.2 船载定位技术12

1.1.3 无人船载测量平台13

1.2 星载与机载地形地貌探测技术15

1.2.1 星载海洋监测技术15

1.2.2 机载海洋探测技术17

1.3 水下机器人与海底观测网探测技术20

1.3.1 水下机器人技术20

1.3.2 海底观测网技术24

参考文献35

第2章 多波束测深技术36

2.1 多波束测深系统的基本原理36

2.1.1 波束的指向性37

2.1.2 电子多波束工作原理38

2.1.3 相干多波束工作原理41

2.2 代表性的多波束测深系统42

2.2.1 浅水多波束测深系统SeaBat712542

2.2.2 浅水多波束测深系统R2SONIC 202444

2.2.3 浅水多波束测深系统SeaSurvey MS40046

2.2.4 中浅水多波束测深系统FANSWEEP2047

2.2.5 深水多波束测深系统EM12049

2.2.6 深水多波束测深系统SeaBeam 301252

2.3 多波束测深基本工作方法与流程55

2.3.1 多波束测深基本流程55

2.3.2 多波束测深系统的安装58

2.3.3 多波束勘测前参数校准61

2.3.4 多波束勘测测线布设要求67

2.3.5 多波束勘测声速采集67

参考文献69

第3章 机载激光测深技术71

3.1 机载LiDAR测深系统的工作机理71

3.1.1 系统组成72

3.1.2 系统工作原理73

3.1.3 系统校准77

3.2 机载LiDAR测深系统的主要技术参数78

3.2.1 最大穿透深度78

3.2.2 最浅探测深度78

3.2.3 测点密度79

3.2.4 测深精度79

3.3 机载LiDAR测深点云的波浪改正技术80

3.3.1 无修正法81

3.3.2 滤波法82

3.3.3 惯导辅助修正法82

参考文献83

第4章 侧扫与浅地层探测技术85

4.1 侧扫声呐探测技术85

4.1.1 侧扫声呐工作原理与构成85

4.1.2 典型的侧扫声呐设备88

4.1.3 基本工作流程与方法93

4.2 浅地层探测技术95

4.2.1 海底浅地层探测技术的发展95

4.2.2 浅地层剖面探测技术的基本原理97

4.2.3 浅地层剖面仪设备组成101

4.2.4 浅地层剖面探测基本工作方法105

参考文献107

第5章 导航定位技术109

5.1 全球导航卫星系统发展概况109

5.1.1 GPS系统109

5.1.2 北斗系统110

5.1.3 Galileo系统112

5.1.4 GLONASS系统112

5.2 海洋导航定位技术113

5.2.1 水面舰船导航定位技术113

5.2.2 水下导航定位技术118

5.2.3 基于电子海图的导航技术121

参考文献122

第6章 潮位测量技术124

6.1 常规潮位测量技术方法124

6.1.1 常见的潮位测量仪器和方法124

6.1.2 短期潮位站的布设128

6.1.3 海平面与垂直基准面129

6.2 遥感遥测潮位测量技术134

6.2.1 GNSS观测技术134

6.2.2 CCD传感器观测135

6.2.3 遥感式潮位观测136

6.3 验潮模式水下地形测量操作实例136

6.3.1 短期潮位站数据采集136

6.3.2 数据处理137

参考文献139

第二篇 海底地形地貌后处理技术与方法143

第7章 海洋垂直基准面的建立技术143

7.1 常用的海洋垂直基准面143

7.1.1 平均海平面143

7.1.2 海图深度基准面146

7.1.3 最低天文潮面149

7.1.4 平均大潮高潮面150

7.1.5 高程基准151

7.1.6 大地水准面152

7.1.7 参考椭球面153

7.2 海洋无缝垂直基准面的建立154

7.2.1 无缝垂直基准面的定义与要求154

7.2.2 建立海洋无缝垂直基准体系的重要性与必要性155

7.2.3 无缝垂直基准面的建立存在的问题156

7.2.4 海洋无缝垂直基准面的选择157

7.2.5 无缝垂直基准面的建立159

7.3 海洋大地水准面精化方法166

7.3.1 区域（似）大地水准面的精化166

7.3.2 无缝深度基准面与似大地水准面间的转换166

7.3.3 无缝深度基准面与参考椭球基准面间的转换169

7.3.4 海洋垂直基准面间转换的精度评定169

参考文献171

第8章 多波束探测数据处理技术与方法173

8.1 多波束测深系统的常用数据格式173

8.1.1 L3公司的三种数据格式173

8.1.2 Simard公司EM系列数据格式177

8.2 多波束测深数据处理的基本技术流程178

8.2.1 多波束测深误差分析179

8.2.2 综合处理方法和流程181

8.3 基于CUBE算法的多波束异常数据滤波方法186

8.3.1 概述186

8.3.2 CUBE算法的基本原理188

8.3.3 处理流程与实验分析197

8.3.4 结果与讨论199

8.4 基于MOV的声速剖面快速精简方法204

8.4.1 方法与模块205

8.4.2 关键技术问题研究208

8.4.3 数据处理时效对比分析214

8.5 基于等效声速的多波束测深折射误差改正方法214

8.5.1 声速对多波束系统的影响215

8.5.2 三层常梯度等效声速剖面模型218

8.5.3 多波束实测数据折射误差处理221

8.6 多波束反向散射与水柱数据处理方法224

8.6.1 多波束声呐散射成像原理224

8.6.2 声波回波强度与底质类型的关系226

8.6.3 多波束水柱数据处理及应用227

参考文献235

第9章 侧扫与浅地层探测数据处理技术与方法242

9.1 侧扫声呐数据处理技术与方法242

9.1.1 侧扫声呐图像处理244

9.1.2 斜距改正247

9.1.3 海底目标物提取与底质识别248

9.2 浅地层探测数据处理技术与方法251

9.2.1 浅地层剖面采集软件与数据格式252

9.2.2 浅地层剖面探测数据后处理的主要方法253

参考文献262

第10章 GNSS数据处理技术方法及应用263

10.1 GNSS的RINEX格式解析263

10.1.1 GPS观测数据RINEX文件及格式说明264

10.1.2 GPS导航数据RINEX文件及格式说明267

10.2 GNSS主要误差的模型改正269

10.2.1 天线相位偏心的改正270

10.2.2 相位的wind-up改正271

10.2.3 测站位移影响与改正272

10.3 GNSS精密单点定位数据处理方法274

10.3.1 PPP模型275

10.3.2 双频码和相位模型275

10.3.3 UofC模型276

10.3.4 无模糊度模型276

10.3.5 相位平滑伪距模型276

10.4 动态差分GNSS定位数据处理方法277

10.4.1 差分GPS定位技术方法277

10.4.2 网络RTK281

10.5 GNSS在海洋学中的拓展应用研究281

10.5.1 GNSS海洋学研究及应用282

10.5.2 GNSS海洋学研究及应用的进一步开展285

参考文献286

第11章 潮位数据处理技术与方法289

11.1 潮位数据的常规分析289

11.2 潮位数据调和分析292

11.3 潮位数据预报293

11.3.1 天文潮预报293

11.3.2 气象潮预报294

11.3.3 潮汐表计算294

11.3.4 潮时计算294

11.4 潮位数值模型计算295

11.5 潮汐基准面的关系296

11.5.1 1956黄海高程系296

11.5.2 1985国家高程基准297

11.5.3 浙江吴淞基面297

11.5.4 多年平均海平面297

11.5.5 理论深度基准面297

11.5.6 实例分析298

11.6 水深测量的潮位改正298

11.7 近海潮位改正实例299

11.7.1 GPS RTK验潮方法300

11.7.2 数据采集301

11.7.3 误差来源分析302

11.7.4 RTK潮位的姿态校正305

11.7.5 实例应用效果对比306

参考文献307

后记与展望——中国海洋科学调查与研究正由近海走向全球309

名词及索引312