水深数据处理和成图

一、资料准备

1、外业资料的检查

    在数据处理开始前需要对外业资料进行检查，检查内容主要包括：测区范围是否合适，记录是否完整，外业要做的相应校准和改正（深度比对，吃水改正，声速改正等）是否已按照相关要求进行等。

2、 水位资料准备

水位改正对于工程测量的测深精度有着极大的影响，根据测区的位置和测量时间整理相应的水位资料在水深测量后处理中是必须的。要保证水位能够满足规范要求的精度，注意测区的范围，验潮点能否满足测区的需要，设立多个验潮站的要进行水位分带改正，以保证水深的精度。
) y- \$ N4 P; z: _

二、单波束数据处理
首先根据定位资料做航迹图，根据作业范围以及航迹状态，将外业资料对照航迹图进行全面的检查，把卫星状态不好、定位误差大、明显偏离测区的点去掉。
' u" H+ g$ \/ G6 k9 |先根据点号，将电子记录（记录点号、坐标、原始水深）和模拟记录纸进行对照，将记录中高频测得的深度值与模拟记录纸对照进行检查，对不匹配的点进行认真检查核实，对个别点之间的特殊水深值量取内插；然后利用测得的水位值进行水位改正，做水深图。对水深图上的交叉点进行比对，如果水深差超过规范要求，找明原因并进行改正，在没有交叉点的位置，从图上直观的检查是否有不合适的水深值，这种不合适的水深值一般指与周围水深相差太大的水深值，需要检查记录纸，是真实地形还是错误水深。

三、多波束数据处理
3 b2 S, H3 Z1 P5 `7 p& L' s. }* o多波束测深数据量与单波束测深相比非常庞大。对于海量数据的处理，一般要利用专业的数据处理工作站和数据处理软件进行。其处理过程较单波束也复杂的多，对操作者的要求也较高。在多波束测量过程中,由于仪器噪声、海况因素或者多波束系统参数设置不合理，导致测量资料不可避免的存在假信号和不合理的水深，造成虚假地形。为了提高海底地形测量的精度，必须消除假信号，改正不合理水深，因此必须对实时采集的多波束资料进行数据编辑，剔除假信息，恢复、保留真实信息，得到高精度的水深值。
1 、数据预处理
% O( I1 V$ V: }' ?0 Z7 q- |$ K数据预处理是对水深数据编辑与清理前做的必要改正，包括水位改正、吃水改正、声速改正、横摇、纵摇及时间延迟改正等，在外业已经改正过的参数如声速、横摇、纵摇及时间延迟改正等在内业不必再改正，如果改正不好的可以在内业重新改正。数据处理软件对数据预处理中的各项改正都有格式要求，把测量好的改正参数按照软件格式要求输入，进行自动改正。

2、定位数据的编辑与处理
$ ^8 f' o6 G: E- m! L  K4 F影响定位数据精度的因素很多，卫星信号质量、信标台信息传送质量、信号盲区等，甚至天气、海况等都能够对其造成影响，使定位资料不可避免地出现错误，其中主要是偏离真实位置的“飞点”，它们是瞬时地、突发性地出现的，属偶然误差。
+ A# q# t# N) O; X  u2 @多波束数据处理软件都有自动处理导航数据的成熟算法可以对可疑的导航数据进行剔除，只是需要数据处理者根据测量的实际情况进行参数设置。例如，根据偶然误差出现的规律，实际工作中将外符合绝对误差确定在2-3倍中误差内。当其误差绝对值超过2-3倍中误差时，往往视为可疑数据，予以剔除。可疑数据占全部定位数据的比例较低时（如5%以内），可予以剔除。若异常数据占全部定位数据的比例较大时，则应认真分析原因，慎重处理。
& [% f$ ^  J$ D1 G7 j) z6 M6 ^: C! u

3、水深数据处理
3 U& t  I. F8 a3 ]由于多波束的测深数据密度大、测幅间有重叠以及海底地形特征复杂等因素，测深数据的处理工作量大而复杂。一般由经验丰富并对勘测区地形趋势有所了解的专业人员来完成。
在测深数据处理中常用到的一个概念是数据清理(Data cleaning)，它是指测量或数据处理人员对多波束产生的海底检测数据选择接受或拒绝的处理。多波束测量的海底检测必须由计算机来做，由于各种原因可能存在着许多误差、界外值和失败的检测，操作者需要检查这些海底检测并做出决定。水深数据处理的主要任务是利用自动清理和人机交互的方式清理错误水深，剔除虚假信息，保留真实信息，主要剔除一些不可能的孤立点、跃点和噪音。

四、成果图绘制
   水深测量的成果图主要包含水深地形图、彩色立体图、影象图等，根据工程需要来做。利用单波束数据成图，一般是水深地形图，图上主要包含坐标网格、水深值、等深线、图名、图例以及成图参数说明。多波束数据成图相对复杂，多波束数据量大，而成果图图载信息有限，需要对多波束的原始数据进行处理后，把能反映地形特征的信息表达在成果图上。
, O$ }1 W' R8 X0 N) H, P

1、单波束成图
  N. x: K' S) ~5 j/ z* O6 G' `; V) O在工程测量中，水深地形图是主要的成果图（图5）。目前，都采用计算机成图，应用较多的成图软件是Autocad。编制相应的程序将坐标网格、水深点绘制出来或者用成熟的软件绘制，成果图的格式要按照相应的规范或者工程要求。
0 c$ C, P6 ?+ [4 x' C% p+ W* R2、多波束成图
1 R3 i+ I* L, Z6 z3 \多波束数据量大，不可能把所有测量的水深点都绘制到成果图上，需要按照工程需要，成图比例尺来压缩数据量，从原始数据中挑出能表现测量区域地形特征的特征点来进行成图。对多波束数据进行网格化处理，生成DTM，是从海量数据中提取地形特征点的有效方法。
4 J& f1 H, J8 M6 Q2．1 网格化方法
  X; i' j' b. ~7 d1 ]这里的网格是指规则格网（GRID）,多波束数据量大，而GRID的结构简单、数据存储量小、计算分析方便有效的优点对于多波束来说不仅能提高效率，也不损失网格化精度，同时也有利于地形分析。网格内插方法是DTM的核心，它直接影响着DTM的精度。从50年代DTM提出，已经提出多种网格内插方法。而应用于多波束网格的内插方法主要有距离加权内插法、Kriging内插法、高斯加权平均内插法等。不管是哪种内插方法，为了保证插值的精度和效率，都要设置网格参数，如网格大小，搜索范围大小等，需要根据具体数据情况确定。例如网格大小应根据成图比例尺确定，一般网格大小应该是图上0.5-1mm的实地距离，1：1000的图，网格大小为1m,1:5000的图，网格大小为5m，依此类推。

2．2 成果图绘制
" I' m8 C) W6 o! {* G& _; z% k        经过网格化生成DTM后，可以生成多种成果图，如水深图、彩色立体图、影象图等。水深图是按照比例尺来成图，保证图上1cm有一个水深点，1：1000的水深图，至少10m一个水深点，根据需要可以加密，在网格化时，是图上1mm一个点，可以保证成图的精度。以DTM为模板，从原始数据中按成图比例要求抽出需要的水深点，然后绘制成水深图。影象图（图6、图7）、等值线彩色图（图8）可以直接应用DTM生成，由于多波束对海底无遗漏的测量，这些图对海底特征的表达细致、精确而直观，对工程应用有很大的价值。除了多波束成图软件可以生成这些图外，由于生成了DTM，可以把DTM转成其它GIS软件可以接受的格式，同样可以生成上述图件。