[发明专利]一种多波束测深数据趋势面滤波方法及系统

说明书

本发明公开了一种多波束测深数据趋势面滤波方法及系统，所述方法包括：对多波束的测量区域进行网格划分；利用最小平方中位值方法将网格内的测深点拟合为二阶趋势面，并得到所述二阶趋势面的拟合方程；根据所述拟合方程计算每个测深点的标准化残差绝对值，并计算所述标准化残差绝对值的分布概率；根据所述分布概率选取粗差标定值，并采用粗差标定原则剔除含粗差的测深值；重复执行拟合至剔除步骤直至拟合系数的变化量小于预设限差且粗差测深值均被剔除。本发明通过改进粗差标定原则，接受观测噪声较大的合理测深值，降低趋势面滤波方法的虚警率，提高滤波处理后的数据质量。

技术领域

本发明涉及多波束数据处理技术领域，特别涉及一种多波束测深数据趋势面滤波方法及系统。

背景技术

在多波束测深系统中，由于噪声、换能器表面水体气泡、声线弯曲等因素影响，多波束水深测量数据中不可避免地存在粗差，给准确反映海底地形特征带来困难，甚至导致整批资料作废。因此，粗差剔除是多波束数据处理和海底地形特征研究的必经环节。而趋势面滤波方法是一种普遍采用的多波束测深数据粗差探测与剔除方法。它由法国学者Nathalie Debase于1998年首次提出后，受到了国内外海洋机构和学者的广泛采用。趋势面滤波方法通过最小二乘原理拟合一个二阶或三阶趋势面来近似小区域的原始水下地形，计算实测水深值与曲面拟合水深值的差异，根据3倍中误差原则标定和剔除测深粗差。

趋势面滤波方法计算简单，为多波束测深数据提供了良好的质量控制手段。国外的Nathalie Debes等人和国内的赵建虎等人基于抗差M估计理论，提出了不同的抗差趋势面滤波方法，改进了曲面拟合和粗差标定的精度，提高了该方法的稳健性。但是，现有的趋势面滤波方法都牺牲了一定的有效性，可能将残差很大的却不包含粗差的测深值剔除，造成粗差的误标定。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种多波束测深数据趋势面滤波方法及系统，以解决现有趋势面滤波方法存在的有效性不足导致的粗差误标定问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种多波束测深数据趋势面滤波方法，其包括：

对多波束的测量区域进行网格划分；

利用最小平方中位值方法将网格内的测深点拟合为二阶趋势面，并得到所述二阶趋势面的拟合方程；

根据所述拟合方程计算每个测深点的标准化残差绝对值，并将所述标准化残差绝对值按升序排列形成标准化残差绝对值序列，以及计算所述标准化残差绝对值的分布概率；

根据所述分布概率选取粗差标定值，并采用粗差标定原则剔除含粗差的测深值；

重复执行拟合至剔除步骤直至拟合系数的变化量小于预设限差且粗差测深值均被剔除。

所述多波束测深数据趋势面滤波方法，其中，所述拟合方程的拟合系数矩阵为：

A₀＝arg min med[z_i-f(x_i,y_i)]²

其中，med[z_i-f(x_i,y_i)]²表示残差平方的中位值，arg min表示令其取到最小值，x_i，y_i分别表示第i个测点的平面坐标，z_i表示第i个测点的测深值，f(x_i,y_i)表示拟合函数。