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【摘要】随着经济的发展，人们对海洋开发和保护力度将会不断深入，海底地形成为人们了解海洋，开发和保护海洋的一个重要方面，本文将对多波束测深系统进行海底地形图的绘制方法进行分析。

【关键词】多波束；海底地形图；绘制

前言

近年来，随着海洋开发力度的不断深入，世界沿海大国在维护国家海洋权益、合理有效开发海洋资源、发展海洋经济、保护海洋生态环境，实现海洋资源、环境的可持续利用发展已经作为各国的发展重大战略。而做好海洋勘察工作，才是海洋经济得以有效发展和保护的基础，海底地形测量又成为海洋勘察工作中的一个重要组成方面。本文将探讨多波束测深系统进行海底地形图的绘制方法，以更好的提高对海洋资源的开发利用和有效保护。

一、多波束系统

多波束测深系统是一种高精度、高效率和高分辨率的测深仪器，其技术是由水声技术、计算机技术、导航定位技术以及数字化传感器技术等多类型高度集成，多波束系统的组成单元组成又分为声学系统、数据采集系统、数据处理系统与外围辅助传感器这四个部分。多波束测深系统的工作原理是利用多波束测深系统开启波束的触发，经声波发射和接收换能器阵完成声波广角度定向发射、接收后并转换为数字信号，反算出其测量距离或记录往返时间，然后利用定位设备、姿态仪、声速剖面仪与电罗经等仪器设备实现船舶瞬时位置、姿态、航向的测定和海水中声速的传播特性。在同船舶航向垂直的垂面里面同时发射240*1.0度的波束，产生条幅式浓密度水深大小数据，可以精准、及时地测量出沿航线特定宽度条带内水底下目标物的大小、形状与高低大小状况，再由数据处理系统开始计算，计算的数据是声速、姿态、定位、声速剖面与潮位等信息的综合，从而得到波束脚印的深度和坐标，以此精确可靠地描绘出海底地形地貌的地形图特征。多波束系统完全改变了以往测深方法，与单波束回声测深仪进行比较，其优势也非常明显，在测量的横向覆盖范围更广、测量的速度也更迅速、精度与效率也更高，还有记录数字化与实时自动绘图等优势。

二、多波束测深数据处理

多波束测深数据量非常大，要用专业的数据处理工作站和数据处理软件操作。如果在测量进行中存在仪器噪声、海况因素、多波束系统参数没有符合要求的设置，就会造成测量出来的水深不合理或者假信号的出现，形成虚假地形。为了杜绝这些问题的发生，我们需要实时采集的多波束资料给予数据编辑，把假信息删除，以得到真实的数据信息，那就需要做到以下几个方面：

1、数据的预处理。由于数据来源是参差不齐，层次概念模糊不清，就需要对数据进行预处理，在对海洋水深数据中需要做的就是对水深数据编辑和清理前的改正预处理。改正方面主要涉及到水位高低、横摇、声速、吃水、纵摇和时间延迟等方面的改正，如果在外业已经对这些方面进行改正过的，在内业就不需要再改正，假设检查出没改正好的，可以在内业继续改正。然后将测量好的改正参数按数据处理软件的格式输入软件系统进行自动改正。

2、定位数据的编辑和处理工作。定位数据的精度会受到卫星信号质量、信标台信息传送质量和信号盲区或者是天气、海况等多方面的因素影响，造成定位资料出现错误，尤其是偏离真实处的“飞点”状况发生。多波束数据处理软件具有对定位数据的处理功能，如对可疑的导航数据给予剔除，只需要数据处理者对测量的实际情况做参数设置。在具体实例中，我们可以看见当其误差绝对值超过2-3倍中误差时就会被认为是可疑数据，然后进行剔除。但是异常数据占全部定位数据的比例过大时，就要做具体分析，才能处理。

3、水深数据的处理。多波束测量的海底地形会造成误差、界外值、以及失败的检测，检查人员就需要查看这些海底检测，然后做出决定。水深数据处理任务是一个系统过程，主要是采用自动清理与人机交互的方法清理出错误水深，剔除虚假信息，和一些不可能的孤立点、跃点与噪音的剔除，并保留真实信息。

三、海底地形图的绘制过程

海底地形成果图应包含水深地形图、彩色立体图和影象图等方面。利用多波束数据成图比较复杂，多波束数据量非常大，而成果图图载信息又非常少，不可能把全部测量的水深点都绘制到成果图上，这就要对多波束的最原始数据给予处理，根据需要，成图比例尺来压缩数据量，然后将可以反映地形特征的数据信息表达在成果图中。对多波束数据进行网格化处理是对测量结果影响很大的一个过程。网格就是指规则格网（GRID），结构简单、数据存储量不大、计算分析方便有效等方面的优点。而多波束数据量大，利用网格化不仅能提高效率，同时还不损失网格化精度，也有利于地形分析。

通过网格化生成DTM后，也就生成了各自各样的成果图，包括水深地形图、多彩立体图和影象图等的图形。网格内插方法是DTM的最重要方面，对DTM的精度有非常大的影响。多波束网格的內插方法包括距离加权内插法、Kriging内插法和高斯加权平均内插法等方法。无论选择多波束网格的内插方法总哪一种，在确保插值的精度与效率时，要对网格大小，搜索范围大小等方面的参数根据具体数据情况进行设置。如1：1000的图，网格大小为1m。1：5000的图，网格大小为5m。我们所看见的水深图，就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，按照需要进行加密，在网格化时，是图上1mm一个点，可以保证成图的精度。在海底地形图绘制的具体操作时，首先完成数据网格化后，要把grd文件保存或者是转换为MapGIS能接受的数据类型。MapGIS作为一款集图像图形处理、空间分析、数据库管理为一体的文件格式软件，当前只接受SufferV6格式的二进制辱nd文件。等深线和3D阴影图以直接应用DTM生成，3D阴影图的绘制使用SufferV8，让系统自动生成3D阴影图。但是还需要对视场参数做调整，如正交投影，倾斜角=90。，方位角=O。，视场值=1。海底地形图通常的表现形式还是以等深线为主，3D阴影图也只是当做背景使用，以达到增强立体感效果，提高其使用读图效果。如果立体感太强，就会造成等深线的阅读能力降低，所以存调整比例中纵向比例尺寸不要过大。同时在配色上需要多采用亮色，光照的亮度增大一些，以衬托出等深线的效果。可以说用多波束对海底无遗漏的测量，绘制的图对海底地形特征的表达更形象直观，而且也更加的细致、精确。

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