沿岸测量研究背景
传统的水深测量和底质探测由于测量方式不同(前者为走航式自动化，后者为手工操作)只能分开测量，造成重复“跑线”，因此工作效率较低。海底表层底质探测系统是国内生产的一套进行海底表层底质探测和水深测量的声纳系统，它利用声学手段对海底底质和水深同时进行走航式测量，具有自动化程度高、底质识别准确率高等特点，对于沿岸测量特别是同时进行海底表层底质探测和水深测量时优势非常明显。《海道测量规范 》规定：浅地层剖面仪探测底质时，底质测线方向应垂直于岸线，测线间隔根据需要而定；水深测量主测线方向应垂直于等深线布设。通常情况下二者方向基本重合，因此水深测量和底质探测一般可同时进行，海底表层底质探测系统符合上述工作要求。
传统底质探测一般采用GPS系统定位，采泥器直接采取底质，人工根据样本判断底质类型，形成底质数据成果，工作效率较低；海底表层底质探测系统集底质探测和水深测量于一体，全自动化操作，走航式作业，工作效率较前者大幅提高。根据测算，在一般海区该系统能提高外业工作效率20%以上，在复杂海区能提高外业工作效率33%～50%以上。研究主要介绍了海底表层底质探测系统的工作原理、特点及在沿岸测量中的应用。
沿岸测量系统介绍
海底表层底质探测系统由主机和换能器组成，如《机和换能器示意图》所示。辅助设备包括自检信号源和220VAC/12VDC线性电源。主机包括控制模块(主计算机、大容量硬盘、信号处理器、信号隔离版)、低频模块(25 kHz发射机和接收机)、高频模块(200 kHz发射机和接收机)、电源模块(DC-DC模块、电源板、电源开关)及显示模块(平板显示器、触摸屏)。换能器由25 kHz和200 kHz双频系统组成，采用一体化设计。
该系统底质探测工作过程与双频测深仪基本一致，其底质识别原理是在一个发射周期内根据双频回波信号的能量、能量分布、反射系数以及各自精确测深参数等，自动分析提取出反映底质特征的参量，再和系统本身存有的底质类型参数相比较，得出相应底质类型，并将这些数据打包，一个周期接一个周期循环往复，从而完成连续走航式海底表层底质探测。
沿岸测量系统在沿岸测量中的应用
（1）使用要求
每次出测前特别是长时间没有使用该系统时对25 kHz和200 kHz换能器的绝缘阻抗以及电容值的测量非常重要，因为底质测量对信号要求比较高，换能器探头4个指标任何一个达不到规定数值，就可能对底质测量数据精度造成较大影响。
海底表层底质探测系统在单独测深时，测深最大量程为500 m(25 kHz为必选通道)，双频测深时，(复选200 kHz)最大量程为200 m，如果同时进行底质探测和水深测量，因为对信号的特殊要求，最大量程为100 m。该系统采用了与传统双频测深仪相同频率的换能器，因此可以直接使用其船底原先安装的换能器。该系统在换能器接线方面充分考虑了此类情况。使用专用接线盒。使这两种换能器接线时互不影响。
内业处理中，底质数据按国标要求，底质测线间隔可以随水深间隔，也可根据实际需要采用，定位点间距为图上2～2.5 cm。由于系统软件导出的底质文本文件提供定位点间距输出功能比较简单，建议外业操作人员在进行需要有底质探测时，尽量采用测完一条测线后手工停止再测下一条线。
（2）神经网络参数的训练
在一般海域，系统因为本身存有前期训练的神经网络参数和分类规则，所以底质识别整个过程实时自动完成，用户无须干预，在陌生海域，神经网络参数的训练有助于提高底质识别的准确率，其工作原理就是将工作海区内已知的底质类型(就泥、沙两种底质类型)海区的测量数据，提供给系统，系统基于这些数据对识别参数进行校准。神经网络参数的训练可以提高系统的底质识别准确率，但不是底质测量的必要环节。若用户不能准确把握海底底质而修改神经网络参数可能会适得其反，因此用户如果无法确定其海底底质可以不需要进行训练，而是采用系统本身自带的神经网络参数。 2100433B
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