一种高精度海底地形地貌图的获取方法及系统与流程

本发明涉及海洋探测技术领域，特别是涉及一种高精度海底地形地貌图的获取方法及系统。

背景技术：

围绕海洋的科学研究、资源开发、工程建设以及军事等活动，通常都需要准确地获取所关注区域内的海底地形地貌信息作为基础资料与支撑依据。因此，如何去了解海洋地形地貌信息，对海洋地形地貌信息进行有效的测绘，获取海洋地形地貌信息图谱，成为了目前海洋资源开发中的重要问题.

测深侧扫声纳是由侧扫声纳发展而来的，很好的延续了传统侧扫声纳的侧扫功能，同时具备了相应的测深功能，能够实现海底地形、地貌的同步测量。海洋测绘中的侧扫图和地形图蕴含着不同的信息，两者的相互对照，往往可以获得更多的信息。然而，潜水器的姿态、左右舷位置，以及导航精度均会对测深侧扫声纳探测结果的成图产生影响。因此，如何根据潜水器获得的丰富数据快速的形成高精度的海底地形地貌图成为本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种海底地形地貌图的获取方法及系统，使得由该获取方法及系统获得的海底地形地貌图与真实的海底地形地貌更接近，图像精度更高，并且成图速度较快。

为实现上述目的，本发明提供了一种海底地形地貌图的获取方法，所述获取方法包括：

读取导航数据，所述导航数据包括超短基线定位系统记录的定位数据和航行控制计算机记录的高度计数据、深度计数据、多普勒计程仪数据及运动传感器数据；

利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，所述有效导航数据为大于有效深度阈值且经过剔除跳点后得到的导航数据；

对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理，得到初级探测数据；

对所述初级探测数据中的测深数据进行处理，得到处理后的测深数据；

对所述初级探测数据中的侧扫数据进行处理，得到处理后的侧扫数据；

利用所述处理后的测深数据和所述处理后的侧扫数据替换所述初级探测数据，得到最终探测数据；

利用所述最终探测数据进行成图，得到海底地形地貌图。

可选的，所述利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，具体包括：

截取所述导航数据中的初级导航数据，所述初级导航数据为所述深度计数据大于所述有效深度阈值的深度值对应的导航数据；

判断所述初级导航数据中的深度计数据与所述定位数据中的深度值的差值是否大于深度差阈值，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果表示是时，剔除所述定位数据中的深度值、以及所述定位数据中的深度值对应的经度和维度，得到超短基线定位系统的平稳定位数据；

利用稳健局部回归法对所述平稳定位数据进行处理，获取最优逼近潜水器航迹；

对所述最优逼近潜水器航迹进行插值处理，得到处理后的潜水器航迹；

根据所述处理后的潜水器航迹，获取与所述处理后的潜水器航迹对应的姿态数据，得到有效导航数据，所述有效导航数据包括所述处理后的潜水器航迹对应的数据和所述处理后的姿态数据；

利用所述有效导航数据替换所述探测数据中的导航数据。

可选的，在所述利用所述处理后的潜水器航迹对应的数据和所述处理后的姿态数据替换所述探测数据中的导航数据之后，还包括：

获取所述有效导航数据中的航向角和所述探测数据中的航向角，所述探测数据中的航向角与所述有效导航数据中的航向角对应同一航行位置；

根据所述有效导航数据中的航向角和所述探测数据中的航向角确定时延差，所述时延差为记录所述有效导航数据中的航向角的时间与记录所述探测数据中的航向角的时间的差；

利用所述时延差对所述有效导航数据进行时间补偿，使所述有效导航数据与所述探测数据的记录时间一致。

可选的，所述对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理中对所述重写后探测数据进行剔除处理，具体包括：

获取重写后探测数据中的侧扫数据能量，所述侧扫数据能量表示海底反射信号的强度；

获取所述侧扫数据能量小于预设能量阈值的所述侧扫数据能量对应的探测数据，记为已损探测数据；

剔除所述已损探测数据，得到剔除后的探测数据。

可选的，所述对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理中对所述重写后探测数据进行校正处理，具体包括：

对所述剔除后的探测数据的角度校正：

获取历史探测数据中海底为斜坡时对应的斜率探测数据，所述历史探测数据为以前下潜进行测深侧扫探测作业时获得的探测数据；

令所述斜坡的延长线经过测深侧扫声纳正下方的中心点，获取海底斜坡的最佳斜率；

利用所述最佳斜率获取历史探测数据的角度校正曲线；

采用中值滤波滤除所述历史探测数据的角度校正曲线中的高频分量，得到有效角度校正曲线；

利用所述有效角度校正曲线对所述剔除后的探测数据进行角度校正，得到角度校正后的探测数据；

对所述剔除后的探测数据的左舷和右舷的位置、安装角进行校正：

获取所述角度校正后的探测数据中各测深点的延时和角度；

按照所述角度校正后的探测数据中的声速将所述延时和角度转换为斜距和角度；

根据所述斜距和角度以及两所述测深侧扫声纳的安装偏角利用三角几何关系计算各测深点距离测深侧扫声纳正下方的水平距离和各测深点距离海底的垂直高度；

将所述水平距离加上两所述测深侧扫声纳间距的一半，得到校正后的水平距离；

根据所述校正后的水平距离、所述垂直高度利用三角几何关系计算对应的斜距和角度；

将所述校正后的水平距离、所述垂直高度对应的斜距和角度转换为校正后的延时和角度；

利用所述校正后的延时和角度替换所述角度校正后的探测数据中各测深点的延时和角度，得到左舷和右舷位置校正后的探测数据；

获取所述测深侧扫声纳的换能器阵的左舷安装偏角和右舷安装偏角；

根据所述左舷安装偏角和右舷安装偏角校正左舷和右舷位置校正后的探测数据，得到左舷和右舷安装角校正后的探测数据；

对所述剔除后的探测数据进行声速校正：

获取声速剖面，所述声速剖面为温盐深仪记录的声速数据中从潜水器所在深度到海底的声速剖面或由声速经验公式计算的声速剖面；

利用所述声速剖面校正所述剔除后的探测数据中潜水器到海底的距离，得到声速校正后的探测数据。

可选的，所述对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理中对所述重写后探测数据进行滤波处理，具体包括：

获取所述声速校正后的探测数据中的姿态数据，所述姿态数据包括航向角、纵倾、横摇；

对所述姿态数据进行中值滤波和平滑，得到初级探测数据。

可选的，所述对所述初级探测数据中的测深数据进行处理，得到处理后的测深数据，具体包括：

滤除左舷距潜水器正下方中心的距离大于200m的测深数据和右舷距潜水器正下方中心的距离大于200m的测深数据，得到基本滤波后的测深数据；

利用最优拟合法获取每一帧所述基本滤波后的测深数据的最优拟合直线，滤除距离所述最优拟合直线预设置信度区间以外测深点，得到高级滤波后的测深数据；

剔除所述高级滤波后的测深数据中的跳变测深点，得到粗剔除后的测深数据；

获取平坦海底上两条相互垂直的测线，记为深度测线和海底测线；

根据所述深度测线和所述粗剔除后的测深数据中的斜距和角度确定波束角度校正参数；

利用所述波束角度校正参数对波束角度进行校正，得到处理后的测深数据。

可选的，所述对所述初级探测数据中的侧扫数据进行处理，得到处理后的侧扫数据，具体包括：

滤除左舷距潜水器正下方中心的距离大于400m的侧扫数据和右舷距潜水器正下方中心的距离大于400m的侧扫数据，得到基本滤波后的侧扫数据；

对所述基本滤波后的侧扫数据进行底跟踪，删除所述基本滤波后的侧扫数据中的水体数据，得到侧扫数据中的海底数据；

获取所述海底数据中无平行航迹的侧扫数据；

确定所述无平行航迹的侧扫数据的回波强度；

根据所述回波强度计算角度变化增益；

利用所述角度变化增益平滑左舷与右舷之间的过渡；

利用增益均衡器调整图像的增益，得到处理后的侧扫数据。

可选的，所述利用所述有效探测数据进行成图，得到海底地形地貌图，具体包括：

根据设定的图像分辨率，利用成图软件对所述有效探测数据进行成图，得到海底地形地貌图。

本发明还提供了一种海底地形地貌图的获取系统，所述获取系统包括：

读取单元，用于读取导航数据，所述导航数据包括超短基线定位系统记录的定位数据和航控计算机记录的高度计数据、深度计数据、多普勒计程仪数据及运动传感器数据；

导航数据重写单元，用于利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，所述有效导航数据为大于有效深度阈值且经过剔除跳点后得到的导航数据；

初级处理单元，用于对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理，得到初级探测数据；

测深数据处理单元，用于对所述初级探测数据中的测深数据进行处理，得到处理后的测深数据；

侧扫数据处理单元，用于对所述初级探测数据中的侧扫数据进行处理，得到处理后的侧扫数据；

替换单元，用于利用所述处理后的测深数据和所述处理后的侧扫数据替换所述初级探测数据，得到最终探测数据；

成图单元，用于利用所述最终探测数据进行成图，得到海底地形地貌图。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过对探测数据进行相应的剔除、校正和滤波等数据处理，获得有效探测数据，再利用该有效探测数据进行成图，避免了无效探测数据对成图质量的影响，提高了成图精度，同时剔除和滤除的大量无效数据，减少了成图时所需要的数据数量，加快了成图速度。实现了获得的海底地形地貌图与真实的海底地形地貌更接近，图像精度更高，并且成图速度较快的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的海底地形地貌图的获取方法的流程图；

图2为某潜次测深侧扫声纳获得的海底微地形地貌图，其中图a为地形图，图b为地貌图；

图3为本发明实施例提供的海底地形地貌图的获取系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高精度海底地形地貌图的获取方法及系统，使得由该获取方法及系统获得的海底地形地貌图与真实的海底地形地貌更接近，图像精度更高，并且成图速度较快。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的海底地形地貌图的获取方法包括：

步骤101：读取导航数据，所述导航数据包括超短基线定位系统记录的定位数据和航行控制计算机记录的高度计数据、深度计数据、多普勒计程仪数据及运动传感器数据；

步骤102：利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，所述有效导航数据为大于有效深度阈值且经过剔除跳点后得到的导航数据；

步骤103：对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理，得到初级探测数据；

步骤104：对所述初级探测数据中的测深数据进行处理，得到处理后的测深数据；

步骤105：对所述初级探测数据中的侧扫数据进行处理，得到处理后的侧扫数据；

步骤106：利用所述处理后的测深数据和所述处理后的侧扫数据替换所述初级探测数据，得到最终探测数据；

步骤107：利用所述最终探测数据进行成图，得到海底地形地貌图。

一、导航数据的处理与重写

步骤102：利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，具体包括：

s1：截取所述导航数据中的初级导航数据，所述初级导航数据为所述深度计数据大于有效深度阈值的深度值对应的导航数据。

这里的导航数据包括超短基线定位系统记录的定位数据(以log文件形式存储)和蛟龙号航行控制计算机记录的高度计、深度计、多普勒计程仪以及运动传感器数据(以txt文件形式存储)。在完成导航数据的读取后，将各数据文件(超短基线定位系统记录的定位数据log文件和航行控制计算机记录的高度计、深度计、多普勒计程仪以及运动传感器的数据txt文件)的时间统一转换为当地时间，以秒为单位。以深度计数据为标准，选取深度大于10m的时间段对应的各数据，删除其他时间段数据，即只分析潜水器深度大于10m的数据，即在本实施方式中有效深度阈值为10m；以高度计高度小于10m的时间段对应的数据为潜水器近底巡航作业时间，其余时间为潜水器下潜或上浮阶段，因此，实际上初级导航数据是在按有效深度阈值截取后再按高度数据进行截取的导航数据。

s2：判断所述初级导航数据中的深度计数据与所述定位数据中的深度值的差值是否大于深度差阈值，得到第一判断结果。

s3：当所述第一判断结果表示是时，剔除所述定位数据中的深度值、以及所述定位数据中的深度值对应的经度和维度，得到超短基线定位系统的平稳定位数据。

s4：利用稳健局部回归法对所述平稳定位数据进行处理，获取最优逼近潜水器航迹。

超短基线定位结果具有跳变随机性，即航迹上的点不是按照时间先后顺序依次排列的，往往两个相邻时刻对应的定位点在航迹图上并不相邻。基于加权线性最小二乘和一阶多项式模型，提出了一种适用于超短基线定位数据后处理的稳健局部回归方法。它首先通过对超短基线定位数据中的深度与潜水器深度计的深度进行比较，设置合适的门限(如20m)，剔除跳点。然后对超短基线定位数据的经度、纬度和深度数据分别利用稳健局部回归方法处理，获取潜水器轨迹的最优逼近，并保证潜水器航行轨迹上相邻的点在时序上也是相邻的，提高了导航数据的有效性。

s5：对所述最优逼近潜水器航迹插值，得到处理后的潜水器航迹；

s6：根据所述处理后的潜水器航迹，获取与所述处理后的潜水器航迹对应时刻的处理后的姿态数据，得到有效导航数据，所述有效导航数据包括所述处理后的潜水器航迹对应的数据和所述处理后的姿态数据。

在数据平滑滤波模块的基础上，获得了理想的潜水器水下作业航迹，然后对该航迹进行插值，使插值后的时间间隔为1秒，并选取对应时刻的潜水器姿态数据(航向角、纵倾，横摇)，满足测深侧扫声纳数据处理要求，将经过处理后的潜水器航迹和姿态信息(经度、纬度、深度、航向角、纵倾，横摇、时间)输出至指定的数据文件，即有效导航数据数据文件，文件名以潜次和时间命名。

s7：利用所述有效导航数据替换所述探测数据中的导航数据。

具体的，是将有效导航数据数据文件按照测深侧扫声纳记录的探测数据格式重新写入测深侧扫声纳记录的探测数据文件，用以替换探测数据文件中的导航数据(无论是错误的还是低精度的)。

作为一种可选的实施方式，为了使定位数据和姿态数据的时间对应一致，可以通过比较有效导航数据中的航向角和探测数据(探测数据文件)中的航向角，找出其时延差，并进行补偿，进而确保新写入的导航数据与原始测深侧扫探测数据在时间上一致。其中，所述探测数据中的航向角与所述有效导航数据中的航向角对应同一航行位置，所述时延差为记录所述有效导航数据中的航向角的时间与记录所述探测数据中的航向角的时间的差。本实施方式主要是为了确保新写入的导航数据与原始测深侧扫探测数据在时间上一致，因此，可以通过任意两个航行位置对应一致的两个测量参量确定时延差，如横摇、纵倾等等。

二、探测数据的粗差粗剔除

上述实施例中对所述重写后探测数据进行剔除处理，具体包括：

获取重写后探测数据中的侧扫数据能量，所述侧扫数据能量表示海底反射信号的强度；

获取所述侧扫数据能量小于预设能量阈值的所述侧扫数据能量对应的探测数据，记为已损探测数据；

剔除所述已损探测数据，得到剔除后的探测数据。

其中，侧扫数据包括导航、姿态、时间、速度、频率、声速、温度、增益以及能量等。侧扫数据能量指的是海底反射信号的强度。一般来讲，软泥海底反射信号弱，侧扫数据能量低；石头等硬海底反射信号强，侧扫数据能量高。设置门限值低于正常软海底反射信号强度，是为了去除无效数据，即坏帧，而保留正常海底反射信号。侧扫数据的粗差剔除是对侧扫数据的处理，同时也是对测深数据的处理；测深侧扫声纳每一次探测，同时得到侧扫数据和测深数据。通过设置侧扫数据能量门限(预设能量阈值)，剔除坏帧，不只是剔除侧扫的坏帧，也是剔除对应的测深数据，以提高成图精度和速度。

三、数据校正

1、角度偏差校正

对已有的测深侧扫声纳探测数据进行分析，选取海底为具有一定斜率的斜坡对应的数据，取出某帧测深数据。已有的测深侧扫声纳探测数据是指以前下潜进行测深侧扫作业时获得的数据，不是现在要处理的测深侧扫数据。已有的测深侧扫数据必须满足一定要求才可以，即具有一定斜率的海底。并不是随便某个潜次中测深侧扫声纳获得的数据。

具体的角度校正步骤如下：

获取历史探测数据中海底为斜坡时对应的斜率探测数据，所述历史探测数据为以前下潜进行测深侧扫探测作业时获得的探测数据；

令所述斜坡的延长线经过测深侧扫声纳正下方的中心点，获取海底斜坡的最佳斜率；

利用所述最佳斜率获取历史探测数据的角度校正曲线；

采用中值滤波滤除所述历史探测数据的角度校正曲线中的高频分量，得到有效角度校正曲线；

利用所述有效角度校正曲线对所述剔除后的探测数据进行角度校正，得到角度校正后的探测数据。

2、左右舷位置校正

具体步骤如下：

获取所述角度校正后的探测数据中各测深点的延时和角度；

按照所述角度校正后的探测数据中的声速将所述延时和角度转换为斜距和角度；

根据所述斜距和角度以及两所述测深侧扫声纳的安装偏角利用三角几何关系计算各测深点距离深侧扫声纳正下方的水平距离和各测深点距离海底的垂直高度；

将所述水平距离加上两所述所述测深侧扫声纳间距的一半，得到校正后的水平距离；

根据所述校正后的水平距离、所述垂直高度利用三角几何关系计算对应的斜距和角度；

将所述校正后的水平距离、所述垂直高度对应的斜距和角度转换为校正后的延时和角度；

利用所述校正后的延时和角度替换所述角度校正后的探测数据中各测深点的延时和角度，得到左舷和右舷位置校正后的探测数据。

为了解决声纳阵间距过大造成的问题，在后处理过程中需要计入声纳换能器阵的安装间距，对左右舷进行分别处理，然后再拼接到一起。

3、安装角校正

现有商业软件cleansweep中具有测深侧扫声纳的换能器阵安装角校正模块mountanglecorrection，用于校正左舷和右舷的安装偏角。左/右舷换能器以水平面为0°，换能器阵面向上为正，向下为负。目前，大深度载人潜水器蛟龙号上换能器阵安装偏角均为-30°。根据该换能器阵的安装偏角校正左舷和右舷位置校正后的探测数据，得到左舷和右舷安装角校正后的探测数据。

4、声速校正

对声速的校正具体步骤包括：

获取声速剖面，所述声速剖面为温盐深仪记录的声速数据中从潜水器所在深度到海底的声速剖面或由声速经验公式计算的声速剖面；

利用所述声速剖面校正所述剔除后的探测数据中潜水器到海底的距离，得到声速校正后的探测数据。

测深侧扫声纳是根据多条线阵的相位差计算角度，并根据收发时延计算距离。由时延计算距离，需要用到声速值。因此，声速值或声速剖面的正确与否直接影响到距离的计算精度，进而影响到测深侧扫声纳地形探测精度。

通常，测深侧扫声纳记录的探测数据文件中包含由潜水器上温盐深仪实时测量的声速值。在深海中，特别是深度大于1500m后，声速随深度增大而增大，深度每增加100m，声速增大1.6m/s。通常潜水器距离海底高度为80m左右，这意味着，在深海中，潜水器高度的声速值要比海底声速小1.3m/s。加上存在声速梯度，导致声线不是按照直线传播。因此，最好选择从外部导入声速剖面文件。其中，声速剖面文件可以有两个来源：1.潜水器一般进行近底或坐底作业，只有在进行测深侧扫作业时，才会抬升至80m左右高度，进行定深航行，绝大部分情况下，可以从温盐深仪记录的声速数据中提取出从潜水器深度到海底的声速剖面，即所需的声速剖面；2.如果无法从温盐深仪记录的声速数据中提取出所需声速剖面，可以通过声速经验公式进行计算得到。

四、姿态数据滤波

该姿态数据滤波的步骤具体包括：

获取所述声速校正后的探测数据中的姿态数据，所述姿态数据包括航向角、纵倾、横摇；

对所述姿态数据进行中值滤波和平滑，得到初级探测数据。

由于测深侧扫声纳记录的探测数据文件中记录航向角、纵倾，横摇时开始接收时刻的姿态信息，而测深侧扫声纳的单侧探测距离为400m(侧扫)，这意味着开始接收时刻和最后接收时刻时间间隔达0.2秒，而载人潜水器不同于水下自主航行器，其流线型设计和人为操控均无法保证潜水器姿态的平稳，因此用开始接收时刻的姿态信息代替本次测量的姿态信息并不完全精确。而通过对前后不同帧探测数据的姿态数据(航向角、纵倾，横摇)进行中值滤波和平滑，特别是横摇滤波，可以在一定程度上上抑制海底微地形图的剧烈抖动，改善成图质量，但并不能够完全消除。

五、测深数据的处理

对测深数据进行处理的具体步骤包括：

滤除左舷距潜水器正下方中心的距离大于200m的测深数据和右舷距潜水器正下方中心的距离大于200m的测深数据，得到基本滤波后的测深数据；

利用最优拟合法获取每一帧所述基本滤波后的测深数据的最优拟合直线，滤除距离所述最优拟合直线预设置信度区间以外测深点，得到高级滤波后的测深数据；

剔除所述高级滤波后的测深数据中的跳变测深点，得到粗剔除后的测深数据；

获取平坦海底上两条相互垂直的测线，记为深度测线和海底测线；

根据所述深度测线和所述粗剔除后的测深数据中的斜距和角度确定波束角度校正参数；

利用所述波束角度校正参数对波束角度进行校正，得到处理后的测深数据。

在上述处理步骤中，由于大深度潜水器上安装的测深侧扫声纳有效测深范围为200m，超过200m，测深数据质量明显下降，跳点增大，因此，设置左/右舷地距范围为0～200m。直接滤出200m范围以外的侧深数据。这是最基本的测深数据滤波方式。潜水器正下方，也就是测深侧扫声纳换能器阵正下方为中心点。左/右舷地距表示左右舷两侧距离这个中心点的距离。

除了最基本的设定左/右弦地距范围为200m的滤波方式外，还可以进行更高级的滤波。其基本原理是，海底地形是连续变化的，而且测深侧扫声纳的跳点数据都是偏离真实值的。因此，根据最优拟合方法，可以获得每一帧测深数据的最优拟合直线，同时，结合所处地形起伏特点，在智能滤波器中设置一个合理的距离值，如50m，构建相应的执行度区间，则距离最优拟合直线超过50m的测深点会被自动滤除。

与人工手动剔除跳点和无效点相比，基本测深滤波和测深高级滤波的主要目的是快速的滤除无效测深数据，可以大大提高测深侧扫声纳探测数据成图效率。

基本测深滤波和测深高级滤波只能滤除有明显特征/规律的测深点，而对于不符合上述特征的测深点，则还可以借助人工手动方式剔除。这主要依赖于对海底地形的大致判断和数据处理人员的经验。其基本流程是，在商业软件cleansweep中的waterfallprofilegraph(瀑布图)窗口中可以显示1～100帧的测深点，通常选择10帧数据为一组显示(依据地形起伏程度和测深数据质量)，通过鼠标框选未被剔除的测深跳点。一旦框选跳点会变为红色，表示这些跳点不会出现在后期成图中。当然该过程的实现是通过该软件中的程序实现的，也可以通过程序自动剔除，而不是人工手动剔除。

测深侧扫声纳是根据多条线阵的相位差计算角度，并根据收发时延计算斜距，最后根据角度和斜距计算深度。相比于时延差的测量，角度的测量更容易引入误差。为了尽可能消除角度误差，在有合适测线条件时，可以进行现场校正。现场校正主要是指波束角度校正。为了获得稳健的波束角度校正，需要两条平坦海底的十字交叉测线。其原理是，利用平坦海底上的两条相互垂直的测线，假设一条测线的深度数据是精确的，即高度数据是精确的，以此来调整垂直测线上的深度值。同时，在保证斜距不变的条件下，反推角度值，进而求得角度校正参数。

一个具体的实施方式的校正步骤为：在商业软件cleansweep中选中相互垂直的两条测线swaths，右键选择calibration，选择baccalibration。即可实现现场校正。

六、侧扫数据的处理

对侧扫数据进行处理的具体步骤包括：

滤除左舷距潜水器正下方中心的距离大于400m的侧扫数据和右舷距潜水器正下方中心的距离大于400m的侧扫数据，得到基本滤波后的侧扫数据；

对所述基本滤波后的侧扫数据进行底跟踪，删除所述基本滤波后的侧扫数据中的水体数据，得到侧扫数据中的海底数据；

获取所述海底数据中无平行航迹的侧扫数据；

确定所述无平行航迹的侧扫数据的回波强度；

根据所述回波强度计算角度变化增益；

利用所述角度变化增益平滑左舷与右舷之间的过渡；

利用增益均衡器调整图像的增益，得到处理后的侧扫数据。

由于大深度潜水器上安装的测深侧扫声纳有效侧扫范围为400m，超过400m，侧扫数据质量明显下降，不可信。因此，设置左/右弦地距范围为0～400m，直接滤出400m范围以外的侧扫数据。

侧扫数据处理需要底跟踪删除水体，一般选择自动底跟踪，如果效果不够好，可以手动设置底跟踪。

侧扫数据记录的侧扫数据包含水体数据和海底数据。通常，我们只关心海底侧扫图。测深侧扫声纳距底高度在40～150m之间，一般根据作业海区地形情况，以距底高度80m为基准，进行定深航行。由于地形起伏和定深航行，不可避免的潜水器距底高度会发生变化。通常情况下，测深侧扫声纳能够精确测量潜水器距底高度，这时在删除水体数据时，可以选择自动底跟踪即可；个别情况下，潜水器正下方地形起伏距离，如尖锐的山顶，导致测深侧扫声纳左/右弦测得的潜水器距底高度不同，导致自动底跟踪就不能取得很好的效果，此时需要进行手动设置底跟踪。

角度变化增益(avg)用于补偿由于系统波束图不规则和入射角变化引起的反向散射变化。通常，在进行角度变化增益(avg)调整时，最好选择均匀粗糙表面，且选取一段不包含平行航迹特征或相应地形特征的侧扫数据。然后，根据选取侧扫数据的回波强度，计算测深侧扫声纳系统的角度变化增益。

具体的实现流程如下：

该过程是在商业软件cleansweep中实现的，首先将侧扫数据改为地距模式，然后在瀑布图中选择一段没有平行于轨迹的特征的区域；当对于边缘跳变严重时，可以忽略边缘采样数据；为了能平滑左右舷之间的过渡，通常需要对左右舷两侧进行均衡。最后选择角度变化增益(avg)模块进行处理。该过程实现了精确的侧扫成图。

对于数据获取过程中硬件增益变化或者过大的纵倾引起的侧扫图明暗不均，可以通过增益均衡控制器gainequalizationtool进行均衡。

在商业软件cleansweep中，直接调用该增益均衡控制器即可。侧扫图与测深图不同，其颜色并不代表深度值，只是表示能量的强弱。侧扫图可以给人们最直观的海底图像，而图像中过分的明暗不均，不利于人们观察图像。增益均衡器是通过调整图像的增益，弱化明暗不均，使人们看上去更直观，更容易提取图像内部细节信息。

七、成图

对经过合理滤波校正后的测深侧扫数据进行mosaic成图，对测深数据选择相应的分辨率(一般为0.5m或1m)，按照swath或者area输出格式为llz的数据文件；对侧扫数据选择24bit格式输出相应的侧扫图像。利用suffer成图软件进行测深成图，获得海底微地形地貌图，如图2所示。

以上述实施例提供的海底地形地貌图的获取方法对应的，本发明还提供了海底地形地貌图的获取系统，该系统包括：

读取单元301，用于读取导航数据，所述导航数据包括超短基线定位系统记录的定位数据和航控计算机记录的高度计数据、深度计数据、多普勒计程仪数据及运动传感器数据；

导航数据重写单元302，用于利用所述导航数据中的有效导航数据替换测深侧扫声纳的探测数据中的导航数据，得到重写后探测数据，所述有效导航数据为大于有效深度阈值且经过剔除跳点后得到的导航数据；

初级处理单元303，用于对所述重写后探测数据进行剔除、校正和滤波处理，得到初级探测数据；

测深数据处理单元304，用于对所述初级探测数据中的测深数据进行处理，得到处理后的测深数据；

侧扫数据处理单元305，用于对所述初级探测数据中的侧扫数据进行处理，得到处理后的侧扫数据；

替换单元306，用于利用所述处理后的测深数据和所述处理后的侧扫数据替换所述初级探测数据，得到最终探测数据；

成图单元307，用于利用所述最终探测数据进行成图，得到海底地形地貌图。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。