[发明专利]一种高精度海底底质沉积物声速预测方法

说明书

本发明公开了一种高精度海底底质沉积物声速预测方法，包括：步骤1、采集沉积物柱状样品并测量声学参数，获取沉积物的声速和声衰减系数；步骤2、测量物理参数，获取沉积物的孔隙度、密度、粒度和颗粒组分含量；步骤3、运用随机森林算法建立沉积物声速预测模型；步骤4、通过声速预测模型进行声速预测。本发明的预测方法，相对于传统的经验公式，预测得到的声速值更加接近于真实值，预测结果误差更低，精度更高；预测模型可以进一步升级，提高预测精度；操作简便，只需要输入相关参数就可以得到底质沉积物的声速，不需要进行其他操作，也没有繁杂的计算公式。

技术领域

本发明涉及一种高精度海底底质沉积物声速预测方法。

背景技术

声速是海底沉积物最重要的声学性质之一，是声传播理论的基础参数，声速的准确预报决定着地声模型的精度，是海洋声场研究不可缺少的研究内容。目前海底沉积物的声速预测主要是根据声速经验方程进行预测，但是由于经验方程都是根据不同区域的声学数据建立的方程，具有一定的局域性，根据不同海域建立的声速经验方程并不能通用。而且经验方程大多数是单参数或者双参数方程，而单参数或者双参数并不能完全代表海底沉积物的性质，其预测结果与实际测量结果相差较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高精度海底底质沉积物声速预测方法，综合考虑各种因素对沉积物声速的影响，从而提高沉积物声速的预测精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高精度海底底质沉积物声速预测方法，包括以下步骤：

步骤1、采集沉积物柱状样品并测量声学参数

利用重力取样器或者箱式采样器采集得到海洋底质沉积物柱状样品，在实验室标准状态下进行声学参数测量，获取沉积物的声速和声衰减系数；

步骤2、物理参数测量

声学特性测量完成后，将沉积物柱状样品按2cm间隔取样品进行沉积物孔隙度和粒径分布的测量，获取沉积物的孔隙度、密度、粒度和颗粒组分含量；

步骤3、运用随机森林算法建立沉积物声速预测模型

将测量得到的物理参数数据、样品测量环境数据和采集站位数据整作为训练集，将测量得到的声学参数数据作为测试集，通过随机森林算法对输入的训练集进行训练，得到沉积物声速预测模型；

步骤4、声速预测

将物理参数数据、样品测量环境数据和采集站位数据输入声速预测模型，就可以直接得到高精度的声速预测值。

进一步地，所述的实验室标准状态为标准大气压、温度为23℃的实验室环境。

进一步地，所述的声学参数测量的方法为声透射法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、预测精度高

相对于传统的经验公式，如Hamilton经验公式，本方法预测得到的声速值更加接近于真实值，预测结果误差更低，精度更高。

2、预测模型可以进一步升级

本发明的预测模型最重要的一点优点就是可以“进化”，在以后的工作中，可以逐渐的将实测数据添加到模型的数据库中，然后预测模型就可以根据增大的数据库进一步的对模型进行优化升级，从而提高预测精度。本方法并不需要输入全部参数，在相关数据缺失的情况下，也可较高精度的预测声速值，这一点在实际操作中尤其重要。

3、便于操作

对于操作人员来说，该方法操作简便，只需要输入相关参数就可以得到底质沉积物的声速，不需要进行其他操作，也没有繁杂的计算公式。

附图说明