波束脚印的归位是多波束数据处理的关键问题之一。多波束测量的最终成果是表示在地理坐标系（或地方系）下的DEM、水下地形图或海图，需要将各波束脚印（测点）在要求的坐标系中表示。由于多波束采用广角度定向发射、多阵列信号接收和多个波束形成处理等技术，为了更好地确定波束的空间关系和波束脚印的空间位置，必须首先定义各传感器坐标系，并根据它们同地理坐标系GCS（Geographic Coordinate System）之间的关系，将波束脚印由换能器坐标转化到地理坐标系和某一深度基准面下的水深，该过程即为波束脚印的归位。

地理坐标系GCS即为大地坐标系或绝对坐标系。关于各传感器坐标系的定义及转换参见第2章，此处不再赘述。

正常来说，波束归位需要的参数包括船位、船姿、水位、声速剖面、波束到达角（DOA）和旅行时（TOA）等。归位过程包括如下四个步骤：

①换能器坐标系波束脚印位置的计算。

②经安装偏差改正、瞬时姿态改正至船水平坐标系波束脚印位置的计算。为计算真实入射角进行声线跟踪，以上两步一般需合并为一步进行。

③波束脚印地理坐标的计算。

④海底点高程或水深的计算。

在步骤①和步骤②计算时，为得到波束的侧向距和航向距，需进行波束的声线跟踪。由于海水的作用，声线在海水中不是沿直线传播，而是在不同水层界面处发生折射，因此声波束在海水中的传播路径为一复杂曲线。为了得到波束脚印的真实位置，必须沿着波束的实际传播路径跟踪波束，该过程即为声线跟踪。通过声线跟踪得到波束脚印位置的计算过程称为声线弯曲改正。为方便计算，一般作如下假设：

①波束的往、返程路径重合；

②忽略换能器发射与接收时的航向变化影响；

③换能器发射与接收时处于一个平均深度，静、动吃水仅对测点深度有影响，而对平面位置没有影响。

具体声线跟踪计算时需用到三个参量，即波束到达角、旅行时和声速剖面。为了计算方便，需对声速剖面作如下假设：(www.daowen.com)

①声速剖面是精确的；

②声速在海水中的传播特性遵循Snell法则；

③换能器的动态吃水引起的声速剖面的变化对深度的计算忽略不计。

波束脚印在不同坐标系下的变换以及声线跟踪的具体过程，在第2章与第9章中有详细叙述，这里仅介绍各波束脚印在换能器坐标系下的表示方法。

假设换能器的坐标为（0，0，0），声速在波束形成的垂面内变化，不存在水平方向变化，则波束脚印在换能器坐标系下的点位（x，y，z）可表达为：

不考虑声速变化，其一级近似式为：

图6-38　单个波束脚印坐标的计算

式中，Tp为双程旅行时。式（6.34）确定的深度z仅为换能器面到达海底的垂直距离，测点的实际深度还应考虑换能器的吃水、上下升沉以及潮位的变化对深度的影响。换能器的静态吃水在测量前、中或后被量定，作为一个常量或时间线性变化量输入到多波束的数据处理单元中；动态吃水下沉量是船体因速度改变引起的，可通过直接观测法或经验估计法确定；上下升沉是由于船体随波浪的运动而产生的，它可通过姿态传感器中的Heave参数确定。船体姿态对波束脚印位置影响较大，一般通过姿态传感器的横摇r和纵摇p参数与波束入射角合成，直接进行声线跟踪得到波束正确的位置。