多波束系统交互式数据处理软件设计与实现

摘要

随着多波束测深技术的发展，多波束测深系统对宽覆盖、高精度和高分辨指标的要求越来越高，测量数据的数量也随之大幅度增加。这对后处理软件的处理能力、处理精度、处理效率以及软件的可视化、可交互性、易操作性能提出了更高的要求。本文基于国家高技术研究发展（863）计划项目“浅水宽覆盖多波束测深系统”的需求，设计并实现了一套多波束测深系统交互式数据处理软件。
　　 首先，实现对多波束测深辅助设备数据的综合改正。在简述多波束测深系统组成和测深原理的基础上，分析了船体姿态数据对测深结果的影响及其改正方法；对比研究了基于层内常声速和常梯度的声线跟踪算法；完成了波束脚印空间坐标的计算；提出并实现了一种基于特征数据的基阵安装校准方法。其次，研究了两种多波束测深数据处理方法。一种是基于Savitzky-Golay滤波方法，实现对姿态数据和对基于ping的深度数据的编辑；另外一种是基于栅格的数据编辑与滤波方法，实现对平面内测深数据的处理。以上处理方法有效提高了数据处理的精度和效率。
　　 在上述研究的基础上，利用VC++6.0开发平台，完成了多波束测深系统交互式数据处理软件的开发。根据多波束测深数据的特点以及软件功能需求，采用一种三步法的数据处理流程，设计了软件的总体框架和各功能模块。基于MFC的图形编程方法和OpenGL编程方法，重点研究实现了基于对象拾取技术和交互式技术的手动编辑功能。
　　 最后，利用本文开发的软件对松花湖试验数据进行处理，测试软件性能，验证了软件的有效性和实用性，达到了软件的设计目标。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外多波束测深数据处理软件的现状

1.3 论文主要研究内容

第2章 多波束测深系统的测深原理与综合改正

2.1 多波束测深系统的组成和测深原理

2.1.1 系统组成

2.1.2 测深原理

2.1.3 坐标系定义

2.1.4 波束脚印的归位计算步骤

2.2 定位中心与基阵中心偏移值的改正

2.3 波束角度改正

2.4 声线改正

2.4.1 基于层内常声速的声线跟踪算法

2.4.2 基于层内常梯度的声线跟踪算法

2.4.3 声线跟踪算法的计算过程和效率分析

2.5 波束脚印的空间归位

2.5.1 深度方向上的归位计算

2.5.2 水平位置上的归位计算

2.6 基于特征数据的基阵安装校准

2.6.1 横摇偏差校准

2.6.2 纵摇偏差校准

2.6.3 艏向偏差校准

2.6.4 基阵安装校准的实现过程

2.7 本章小结

第3章 多波束测深数据处理方法

3.1 现有编辑方法

3.2 Savitzky-Golay滤波的应用

3.3 基于栅格的数据统计编辑与滤波

3.3.1 基于栅格的数据统计处理

3.3.2 基于栅格的数据滤波

3.4 本章小结

第4章 交互式数据处理软件的实现

4.1 软件架构设计

4.1.1 软件流程图

4.1.2 软件各模块功能介绍

4.2 数据的组织方式

4.2.1 类库设计

4.2.2 数据结构与存储

4.3 图形编程方法

4.3.1 图形的显示基本原理

4.3.2 MFC环境下图形编程方法

4.3.3 OpenGL图形编程方法

4.4 图形对象的鼠标拾取

4.4.1 图形对象的坐标转换

4.4.2 图形对象的选择

4.4.3 图形对象的删除

4.5 试验数据处理

4.5.1 辅助数据的处理

4.5.2 基于ping的深度数据处理

4.5.3 基于栅格的深度数据处理

4.6 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