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　　问题背景：（简要介绍本问题在现阶段学术研究和科技发展中的产生背景）

　　海底地形地貌目前主要借助测量及测量信息融合两种途径获取。

　　测量方面：（1）高精度、高分辨率海底地形目前主要借助密集布线的单波束 或多波束测深系统获取，前者费时费力，后者因常采用等角测量模式，测点 间隔随波束入射角和深度增大而增大，边缘波束尤甚，深水区测深成果难以精细 反映海床地形；减小扫宽降低船速可提高测深成果分辨率，但效率会显著降低。（2）高分辨率海底地貌图像主要借助侧扫声呐系统来获取，较多波束测深成果 分辨率提高了 10～100 倍，可呈现精细的海底纹理，但受测量机理和环境影响， 图像存在定位不准、畸变和无法反映地物高程等缺陷。（ 3）相干多波束兼顾了 束控多波束和侧扫声呐优点，可同时获取高精度、高分辨率地形地貌信息， 但随水深增加，有效覆盖宽度变窄，边缘波束测深成果可信度降低；此外， 受船姿、复杂海床等影响显著，数据处理繁琐且难度较大。（ 4）AUV/ROV 综合测量系统可接近海底获取高分辨率地形地貌信息，但受载体定位精度和航速等影响，成果精度不高，大面积测量困难。

　　为解决现有测量方法获取海底地形地貌在精度、分辨率以及效率上的不足， 国内外学者根据多波束和侧扫声呐测量信息的互补性开展了融合研究， 主要包括：根据目标图像阴影，结合侧扫声呐成像机理恢复目标迎波面形状， 利用围绕目标各方向扫测图像恢复整个目标，并与测深数据融合，虽丰富了 测深成果，但存在费时费力、仅能恢复显著目标且精度不高、受图像位置不准影响难以与测深数据准确匹配融合、对测深分辨率贡献不大等问题。 （2）SFS(Shape From Shading)算法基于光照理论，根据图像明暗变化，可实现大区域高分辨率海底地形恢复，但需外部约束；仅能得到地形相对形状，缺少绝对基准和尺度信息；未考虑侧扫声呐图像位置不准和畸变问题，无法与 测深成果准确匹配融合。（3）通过目标地形等深线和对应图像轮廓线匹配，借助 前者准确位置信息解决后者位置不准问题，实现高精度地貌图像获取，但受测深分辨率及目标尺寸影响，匹配成功率较低；仅能够校正大目标图像，其他 区域问题无法解决。目前多波束系统基本均能够提供每个波束回波时序，可形成 10 倍于其测深分辨率的 Snippet图像，但在图像生成和处理及与侧扫声呐图像匹配和融合等方面研究仍需深入。

　　相对测量方法，信息融合方法更具优势，尽管目前研究存在诸多问题，但为高精度、高分辨率海底地形地貌信息快速获取提供了一种新途径。开展该方面的 理论和方法研究，对于进一步挖掘现有设备测量信息应用潜力、丰富高质量海底 地形地貌信息获取理论和方法、研制新型仪器设备和数据处理软件系统具有重要 促进作用。

　　关键突破点：（简要介绍本问题的最新进展，及未来面临的关键难点与挑战）

　　目前的进展主要表现在如下几个方面：

　　（1）在全海深高精度多波束测深方面已经初步形成了全套理论和方法体系，形成了原型软件系统，打破了目前多波束测深数据处理软件被国外全部垄断的现状，但在软件的完备性和性能等方面尚需进一步完善，尤其在深海测深数据处理方面。

　　（2）宽扫幅侧扫声呐图像处理处理方面以形成了全套理论和方法体系，形成了原型软件系统，打破了目前侧扫声呐数据处理软件被国外软件全部垄断的现状，软件性能尚需进一步完善。

　　（3）初步形成了基于二维侧扫声呐图像的三维海底地形反演理论和方法，将测深分辨率提高了近百倍，精度接近多波束测深结果，但仅适用单条带地形反演，对于大区域地形反演上存在理论和方法的进一步改善；此外，仍需外部水深作为约束为其提供参考框架，才能获得绝对海底地形变化。

　　（4）开展了大区域声速场的正交建模问题研究，在小区域获得了声速场，提高了声学测量成果精度，但对于全海域，尚需解决全球海洋声速场的构建以及无缝垂直基准的构建问题。

　　为实现全球海底地形地貌的高精度高分辨率获取，未来需要突破如下难点问题：

　　（1）声波海底反射理论和模型

　　（2） 基于宽扫幅、大区域侧扫声呐图像的全海域海底地形反演技术；

　　（3）全球声速场模型的构建理论和方法

　　（4）全球潮汐模型精化理论和方法

　　（5）全球海洋无缝垂直基准面模型构建的理论和方法

　　（6）全球立体水深测量技术

　　（7）多源测深数据融合技术及全球海底地形地貌获取

　　（8）国产系列化测深数据处理平台系统搭建

　　战略意义：（简要介绍本问题取得突破后，对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响和引领作用，以及可能产生的重大科技、经济和社会效益）

　　（1）测深领域的一次重大变革：会显著提高海底地形获取的精度、分辨率和作业效率，为全球海底地形地貌信息的获取提供了一种全新的途径，并使我国的海洋测深技术跻身国际前列。

　　（2）形成较为完备的几何海洋大地测量理论和方法体系：弥补几何大地测量在海洋垂直基准方面理论体系的不完备，为全球海上作业提供高精度的绝对参考基准面和瞬时绝对起算基准。

　　（3）为海洋调查设备研发提供理论和方法支撑：形成的理论方法支撑大扫宽、高精度、高分辨率、自主海洋调查设备研发，填补我国空白。

　　（4）填补我国全球海底地形地貌大面积空缺，解决目标无法保障“走出去、走得远”难题，为我国的“海洋强国战略”实施提供基础保障。