海底底質(zhì)分類的發(fā)展現(xiàn)狀

1、海底底質(zhì)分類的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，隨著多波束技術(shù)及側(cè)掃聲納技術(shù)的不斷發(fā)展，人們 已經(jīng)不僅僅滿足于單一的水深測量和粗略的人工側(cè)掃聲納影像解 釋。無論是在漁業(yè)、采掘業(yè)、近岸商業(yè)調(diào)查、科學與環(huán)境研究方 面，還是在國防軍事應用方面，都希望能夠快速、高效地獲取海 底淺層沉積環(huán)境信息。然而，傳統(tǒng)的方法如可視化法與機械取樣 法都不能存在效率低、費用高、不適應于大面積調(diào)查等弊端。由 于聲學法具有高效率、低費用、高分辨率等優(yōu)點，因此特別適合 于大面積的調(diào)查或研究。目前，世界上已有多家海洋調(diào)查儀器公 司或研究單位從不同的方面、采用不同的參數(shù)對海底進行分類識 別。從研究對象數(shù)據(jù)方面來分，主要有單波束海底分類、多波束 海

2、底分類和側(cè)掃聲納影像記錄分類三大類。其中，單波束海底分 類器及分類軟件發(fā)展最為成熟，何以配合多種測深儀進行工作。 多波束海底分類系統(tǒng)只能配合于某一特定類型的多波束測深系 統(tǒng)。不管采用何種技術(shù)，都可以分為指導分類和非指導分類方 式。在指導分類方式下，必須首先對系統(tǒng)進行培訓，通過在不同 的海底類型采集一系列數(shù)據(jù)，獲得特定的回聲波形，建立起特征 波形與海底類型之間的對應關(guān)系。在非指導分類方式下，只是對 海底類型進行了邏輯分類。單波束海底分類主要以加拿大的 Quester Tangent公司的QTC VIEW為代表。回聲波形經(jīng)過海底識 別和壓抑高頻噪聲等預處理后，采用多種專專利算法，產(chǎn)生超過 150個

3、波形矢量。所有的矢量用于組合成一個全特征矩陣。然后根 據(jù)這些特征矢量在三維空間里的聚合程度（差異性），確定它們與 海底類型的相關(guān)性。該系統(tǒng)在加拿大得到了廣泛的應用。另外， QTC公司剛剛開發(fā)了一套基于EM3000多波束的海底分類儀QTC MULTIVIEW，目前正處于試用版的發(fā)布階段。通過側(cè)掃聲納影像對 海底分類，其代表為英國Geo Acoustics公司的Texture Mapping System。通過對側(cè)掃聲納影像的分析，可以對基巖、圓礫、礫 石、沙、淤泥、粘土等進行分類，也可以提供管線、纜線和海底 雷狀物定位所需的資料。目前，新發(fā)展的側(cè)掃聲納調(diào)查技術(shù)就是 利用機器進行影像屬性分類。機器

4、影像屬性分類除客觀性、一致 性比較好外，其效率也是顯而易見的。英國ECHOplus公司的 Seabed Discrimination System，采用獨創(chuàng)技術(shù)，通過分析回聲 的第一次反射與第二次反射波形，來達到對不同的海底類型進行 硬度、粗糙度的劃分。簡單地說，ECHOplus系統(tǒng)是利用第一次反 射的散射信息來進行海底粗糙度的識別；利用第二次反射的反射 信息來進行海底硬度的識別。另外，該系統(tǒng)為了適應各種不同的 情況，它能夠進行自動頻率補償、自動深度補償、自動功率電平 補償和自動脈沖長度補償。雖然粗糙度和硬度不是兩個相互獨立 的參數(shù)，但是把它們綜合起來可以作為海底識別的一個可靠的指 標。挪威Simrad公司早在1998以前就推出基于多波束處理 Neptune軟件下的Triton海底分類分類模塊。Triton系統(tǒng)通過提 取特征數(shù)據(jù)（反向散射數(shù)據(jù)），對特征數(shù)據(jù)進行五參數(shù)（Quantile、Pace、Contrast、Mean 與 STDEV）相關(guān)分析，經(jīng)過 實測資料進行培訓后，最后得到海底沉積物類型底分布情況。另 外，加拿大New Brunswick大學海洋制圖小組（Ocean Mapping Group）、美國SeaBeam儀器公司也根據(jù)采集到的多波束反向散射