海洋地形、地貌、地質與地球物理調查

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1、第十二章海洋地形、地貌、地質與地球物理調查12.1海水深度、海底地形、地貌測量12.2海底淺層結構探測12.3底質采樣器12.4海洋重力測量儀器12.5海底熱流測量12.6海洋地磁測量儀器12.7海洋地震測量儀器12.8調查的基本方法和圖件112.1海水深度、海底地形、地貌測量研究意義：海洋深度的觀測，同時根據(jù)側掃聲納、海底照相、海底電視、淺地層剖面儀測量和底質取樣等所提供的海底沉積物、基巖和地質構造等資料，可編制海底地貌圖及其他相應的圖件，以反映海底地貌特征，劃分地貌類型并研究其生成年代。212.1海水深度、海底地形、地貌測量

2、一、多波束測深系統(tǒng)1.類型：按性能特點分類，有數(shù)字型和相干型多波束2.特點：優(yōu)點：覆蓋范圍廣，水深點密度大，平面位置表示準確合理，定位精度高，發(fā)現(xiàn)目標物能力強；制約因素：安裝需穩(wěn)，校準需準，抗干擾差，個別地形特點易被過濾。312.1海水深度、海底地形、地貌測量一、多波束測深系統(tǒng)3.系統(tǒng)組成：以SeaBeam2112.360為例水下部分：由12kHz發(fā)射陣和接收陣、36kHz發(fā)射陣和接收陣組成；發(fā)射陣平行船縱向(龍骨)布設，接收陣垂直船龍骨方向安裝；聯(lián)接箱由一個發(fā)射陣接線箱和兩個接收陣接線箱組成；控制工作站：控制聯(lián)接箱開關電路使1

3、2kHz和36kHz頻率自動轉換適應于換能器以下50~11000m海域的水深測量。412.1海水深度、海底地形、地貌測量一、多波束測深系統(tǒng)3.系統(tǒng)組成：以SeaBeam2112.360為例聲納：有一個弧形換能器陣構成，換能器以縱向1.5°，橫向170°的扇形發(fā)射波束；波束經(jīng)海底返回換能器后，以橫向100個1.5°波束角方式予以結束，形成100個1.5°×1.5°的橫向波束；兩側留有10°的扇形余地，可有效保證150°的掃描范圍；在波束發(fā)射過程中，可同時采集扇區(qū)兩側各40°的旁掃數(shù)據(jù)，因此兼具旁掃功能。512.1海水深度、海底地形

4、、地貌測量一、多波束測深系統(tǒng)3.系統(tǒng)組成：以SeaBeam2112.360為例信號處理器：接收返回信號；對海底返回信號的鄰近波束及其強度進行比較，獲取標準偏差達到一致的4個相鄰水深值；聲納處理器通過振幅檢驗和相位檢測，并用統(tǒng)計方法，以最合適的參考值作為波束角的函數(shù)，使1.5°波束轉變?yōu)?°波束，保證淺水域100%的覆蓋。聲納視頻監(jiān)視器：用于顯示每次掃海獲得的100個波束的彩色圖像、回波信號強度及各波束的測深數(shù)據(jù)。612.1海水深度、海底地形、地貌測量二、海底測量的相干聲納(ISIS)系統(tǒng)1.基本原理利用多聲板接受回波的振幅、時間

5、和相位差，來對海底各點進行準確定位，并快速處理大量數(shù)據(jù)。集水深探測技術和成像技術于一體。不僅給出水深數(shù)據(jù)，而且給出海底三維立體圖、等深圖和側掃聲圖?？蓪５椎孛哺呙芏取⒏呔葴y量。7二、海底測量的相干聲納(ISIS)系統(tǒng)2.基本結構相干儀：從左右兩個換能器輪流發(fā)射聲波，覆蓋角達300°，聲波遇海底后反射；測量覆蓋寬度是換能器距海底水深的15倍；回波經(jīng)換能器的底聲板與頂聲板的時間不同，回波相位差被測量記錄下來；利用回波角結果可對海底進行點位和深度測量；回波達到相干換能器時，其相位被測量；換能器由1個發(fā)射聲板和至少2個接受聲板組成，

6、發(fā)射波束的水平開角很小(1°)，但垂直開角很寬。8二、海底測量的相干聲納(ISIS)系統(tǒng)2.基本結構ISIS成像過程：從左右兩個換能器輪流發(fā)射聲波，通過對返回信號的采集記錄，測量垂直于航線的一條剖面的深度分布值；一系列的發(fā)射脈沖得到一系列的測量剖面，構成一個測量覆蓋區(qū)帶；一系列的這種邊部重迭的區(qū)帶覆蓋構成一幅底貌圖。9二、海底測量的相干聲納(ISIS)系統(tǒng)2.基本結構換能器測量過程：換能器發(fā)射間隔可在400~100ms之間調節(jié)；如對于200ms的發(fā)射間隔，300m的覆蓋寬度，每次發(fā)射對反射聲波信號進行40000組相位樣值及相應的

7、振幅、時間采樣測量；經(jīng)濾波處理得到大約2000個回波角（或距離）的值。10二、海底測量的相干聲納(ISIS)系統(tǒng)2.基本結構數(shù)據(jù)采集和處理過程：數(shù)據(jù)采集時，將測量剖面沿剖面方向以一定的長度(7.5cm左右)劃分為若干方塊；通過數(shù)值取舍(通過地下連續(xù)性對比，濾除不合理讀數(shù))，記錄方塊上的一個深度值；盡最大程度地避免多聲波出現(xiàn)的遠離換能器因波束發(fā)散、覆蓋面積大而測量數(shù)據(jù)分辨率下降的弊端；測量剖面的疏密程度是由測量船航行速度和發(fā)射間隔共同決定，200ms的間隔發(fā)聲，航速4節(jié)，則兩條剖面的距離約0.4m。11三、側掃聲納0.概述基本含義

8、：別稱：又稱旁側聲納、旁視聲納、側掃聲納等：測試原理：利用聲波在海底散射的原理，掃描海底的一種觀測儀器；測量原理示意圖：圖12.1.1a，1b；特點：是目前常用的海底目標(如沉船、水雷、管線等)探測工具；可顯示微地貌形態(tài)和分布，可獲得連續(xù)的有一定寬度的二維海底聲