[0001] 本发明属于海洋测绘技术领域，具体涉及一种海底底质反演验证方法。

[0002] 海底底质主要指海底浅表层沉积物以及海底岩石。海底底质探测是海洋地质研究和海洋测绘的重要内容，目前主要的底质探测手段有两种：采样分析法和声学遥测法。采样
分析法可以直接获取底质的准确信息，但采样过程费时费力，且只能获取离散的底质数据。
声学遥测法指利用多波束、侧扫声呐以及浅地层剖面等技术方法，获取海底底质的声学回
波信号，进而对回波信号处理分析，反演得到海底底质分类情况。相较于采样分析法，声学
遥测法可以获取连续的底质信息，在进行大面积的底质探测时效率更高。

[0003] 声学遥测法开展底质反演的途径主要有两类：一是基于地声模型，在模型中输入相关的底质参数，使模型计算得到的声学参数与实测结果最为接近，输出底质的其他参数，
进而反演出底质分类信息。二是使用统计学和机器学习的方法，对一定数量的采样数据和
声学参数信息进行分析、训练，实现对海底底质的自动分类。无论使用哪种途径，后期数据
处理的工作量都相对较大，反演精度比较依赖于数据处理和解译的准确性。

[0004] 目前对底质反演结果验证的方式，均为使用一定数量的采样站点上的实测底质信息与反演得到的对应点位底质信息进行对比，分析正确与错误的样本数量，对反演精度做
出评价。然而这种验证方法在声学信号空间分辨率较低时，容易出现在某些点位上反演结
果与实测结果不符，导致对底质反演结果的评价不够准确。

[0031] 下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

[0032] 在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另
有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0033] 在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“固连”“固接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间
媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具
体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

[0034] 以下结合附图对本发明专利进行进一步的描述。

[0035] 如图1所示，本发明提出一种海底底质反演验证方法，方法步骤如下：

[0036] 步骤1：将采样分析获得的实际底质点位信息与反演得到的底质点位信息，分别导入Surfer绘图软件，利用Kriging插值方式建立网格文件，分别绘制实际的底质分布图和反
演的底质分布图，二者设置相同的colorbar，均以红、黄、蓝颜色填充分别代表泥、砂、岩三
种底质范围，如图2、图3所示。

[0037] 限制网格经纬度范围，使实际的底质分布图与反演的底质分布图代表的坐标范围、实际区域面积以及图幅大小一致，导出保存为具有相同像素大小：690*400的JPG格式图
像文件。

[0038] 步骤2：向计算机中导入上述图像文件，利用MATLAB编程软件分别计算实际的底质分布图中不同底质类型所占的面积，以及实际与反演的底质分布图中的重合面积。

[0039] 步骤2‑1：在MATLAB中使用imread函数，分别读取实际底质分布图与反演底质分布图对应的JPG图像文件，保存为unit8数据格式的三维数值矩阵形式，其矩阵阶数与图像像
素大小一致，为690*400。

[0040] 步骤2‑2：通过rgb2gray函数，将图像的RGB值转换为灰度值，用pcolor函数对实际分布图转换后的灰度值矩阵进行绘图，如图4所示，通过与原底质分布图对比，确定本实施
例中，泥对应灰度值76，砂对应灰度值38，岩对应灰度值238。

[0041] 步骤2‑3：以泥为例，以76的灰度值为基准，以76±10作为精度允许内的筛选范围，分别对实际底质分布图与反演底质分布图形成的灰度值矩阵进行筛选、赋值，将该类型底
质对应的像素点赋值为1，其余位置的像素点赋值为0，从而将0‑255的数值矩阵转换为0‑1
形式的二值矩阵。

[0042] 步骤2‑4：对实际底质分布图转换的二值矩阵，计算其中数值为“1”的像素点个数，可用此代表该底质类型对应的实际分布面积大小。本实施例中泥对应像素点个数为
125287，即S11＝125287。

[0043] 步骤2‑5：对实际底质分布图和反演底质分布图转换的二值矩阵进行矩阵相减，得到新的数值矩阵，新矩阵中数值为“1”的像素点区域，表示反演结果不准确的区域，像素点
数量表示不准确区域的面积，记为S2i。本实施例中泥对应S21＝0，即表示对于所有实际底质
类型为泥的区域，反演结果也全部为泥。

[0044] 重复步骤2‑3到步骤2‑5，依次获得泥、砂、岩在实际的底质分布图中所占的面积S1i，以及与反演的底质分布图中的重合面积S3i，结果如表1所示。

[0045] 表1：

[0046] 底质类型 S11 S2i S3i泥 125287 0 125287
砂 25011 10675 14366
岩 30416 20150 10266

[0047] 步骤3：根据步骤2中得到的面积，计算反演的底质分布图中各类底质相对于实际底质分布图的重合率，公式为：

[0048] 以重合率作为该反演方法对于各底质类型的反演准确率，计算结果如表2所示：

[0049] 反演目标底质类型 反演准确率泥 100％
砂 57.44％
岩 33.75％

[0050] 本发明提出使用反演的底质分布图与实际底质分布图对比，根据不同底质类型对应的区域面积验证底质反演的精度，减小单点反演过程错误导致的不良影响，以提高底质
反演验证结果的准确性。

[0051] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。