第18 卷第2 期
1999 年6 月
海洋技术
OCEAN TECHNOLOGY
Vo1 .18 ,No .2
June , 1999
我国海洋探测技术五十年发展
的回顾与展望(一)
朱光文
(国家海洋局海洋技术研究所, 天津300111)
摘要
今年是中华人民共和国成立五十周年。本文综述我国海洋探测技术五十年发展的主要成就,
展望我国海洋探测高技术的近期发展。本文涉及的海洋探测技术包括:海洋环境自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术。
关键词:中国海洋探测技术成就展望
中图分类号:P71 文献标识码:A
前言
海洋科学研究、海洋探测、海洋资源开发是海洋活动的三大主题。海洋探测为海洋科学研
究和海洋资源开发服务。获取海洋环境和资源信息是海洋探测的任务。维护海洋权益、开发海洋资源、保护海洋环境、减轻海洋灾害、提高海上防御能力、促进海洋科学发展, 是海洋探测
的目的。海洋探测技术一般可分为海洋环境自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工
程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术。新中国成立五十年来, 特别是改革开放以来, 海洋探测技术的各个方面都取得了重大进展, 有许多成就。海洋技术已列入国家高技术研究发展计划(863), 并将进入第二期863 计划(S —863)。温故而知新。回顾我国海洋探测技术五十
年发展的成就, 展望近期的发展, 有助于从管理层次上较全面地了解我国海洋探测技术的发展
现状, 把握海洋探测技术今后的发展。
1 海洋环境自动观测技术
海洋环境自动观测技术主要包括:海滨环境观测技术、浮标观测技术、船基调查和观测技
术、高频雷达海面环境探测技术及其它海洋环境自动观测技术。观测对象是水面和水下环境参数。观测方法主要是接触式器测或短距离遥测。
收稿日期:1999 -01 -12
1.1 海滨环境观测技术
海滨环境观测技术是指利用沿岸、平台、岛屿作为观测平台, 设立多参数或单参数的海洋
环境观测站, 对海洋水文、气象和水质进行观测或监测的技术。到1997 年止, 我国有各种海滨
观测站524 个, 其中海洋站61 个, 验潮站191 个, 气象台站113 个, 地震观测站158 个, 雷达站
1 个。全国联网监测的海洋污染监测站248 个。海滨观测是海洋环境预报和信息服务的主要数据源, 确保海滨环境观测的定点、连续、自动、可靠观测及实时数据传输是海滨环境观测技术
要解决的主要问题。
80 年代以前, 海滨观测以人工观测和纯机械仪器观测为主, 而且仅限于水文、气象观测, 纯机械的模拟记录浮子式验潮仪、岸用光学测波仪、水银温度表、机械或电接式风速风向仪、氯
度滴定仪等仪器是海滨环境观测的主要手段。80 年代重点发展了电测仪器, 并充分利用计算机技术和数据通讯技术, 实现多参数的集成和自动观测及数据的自动处理和远距离传输。海洋水文气象自动观测站已在小麦岛、南沙、吕四海洋站运行多年, 并不断改进, 逐步完善, 在全
国海洋台站观测网推广。目前, 除了表温和表盐, 海洋水文气象观测基本实现了自动化。水质
参数是80 年代以来逐步增加的监测项目, 目前主要依靠取样测量或室内分析。
50 年来, 在单台观测仪器方面, 海洋技术研究所、山东省海洋仪器仪表研究所、中科院海
洋研究所、青岛海洋大学、第三海洋研究所等单位先后研制和生产了数字式浮子验潮仪、压力
式无井验潮仪、声学水位计、声学测波仪、重力测波仪、台站数字式气象仪、实验室盐度计、光折
射盐度计等多种海洋仪器。其中海洋技术研究所研制的SYA2 -1 型实验室盐度计测盐精度
和自动化水平都比较高, 获国家海洋局科技进步二等奖和国家级新产品奖;SSJ1 -1 型声学水
位计不需要验潮井, 接近美国声学水位计的水平, 获国家海洋局科技进步二等奖。
在海洋水文气象自动观测系统方面, 海洋技术研究所结合不同海洋站的特点, 先后研制了
几种型号的自动观测系统。80 年代, 有代表性的成果是1988 年研制的用于南沙海洋站的ZQA3 -1 型海洋水文气象自动观测系统, 可自动监测潮汐、波浪、风、气压、气温、相对湿度、表
温、表盐等海滨环境参数, 波型、波向、云等人工观测项目由计算机键盘输入, 观测结果由计算
机处理后存储、打印、编报, 然后通过短波通讯和ARGOS 卫星通讯实时或准实时的发回岸站, 该项成果获国家海洋局科技进步二等奖。90 年代中期, 随着计算机技术和数据通信技术的发展, 先后又研制了XZA 系列海洋水文气象自动观测系统, 并实现了海洋台站的微机有线数据
通讯和应用软件的故障远程诊断和修复。
先进海洋国家海滨观测技术的主要特点是:①数据采集和控制的硬软件平台的功能强、
集成度高、可靠性好、功耗低;②主要以卫星通讯方式实时传输数据, 时间延迟不超过30min , 并用卫星上的振荡器统一校准采集和控制平台的时钟, 准确度达到 2 秒/月;③用太阳能电池
供电;④组网观测和可视化的信息服务。
为提高我国海滨观测的技术水平和产业化能力, 近海环境自动监测技术研究课题已列入“九五”国家863 计划的“818”主题, 重点研制海洋环境观测通用的数据采集和控制硬软件平
台, 研制多功能波浪浮标和强风计, 研究台站系统的抗雷电干扰技术, 研究台站系统的遥控监
测和事件监控技术及系统故障自我诊断和远程修复技术, 并研制可定点连续监测的溶解氧、pH 、营养盐等传感器或仪器。课题承担单位是海洋技术研究所。预计到2000 年, 除了水质参
数以外, 我国的海滨环境观测技术将接近国际90 年代的先进水平, 并能形成商品化生产能力。
2海洋技术第18 卷
1.2 浮标观测技术
浮标观测技术包括锚定资料浮标、潜标、漂流浮标及投掷浮标。浮标观测的特点是, 能在
恶劣海洋环境下无人值守, 自动、连续获取水面和水下的海洋环境数据。浮标观测技术是海洋
环境观测技术的重要组成部分和主要发展方向之一。
1.2.1 资料浮标技术
我国海洋资料浮标的研制起始于50 年代末。60 年代中期的全国第一次海洋仪器会战研
制了我国第一套海洋资料浮标原理性样机。70 年代, 山东省海洋仪器仪表研究所研制成功了HFB -1 型直径10m 圆盘形浮标, 布放在黄海南部和长江口北部海区;中科院南海所研制成功了“南浮-1”号直径6m 的圆盘形浮标。两种浮标都用蓄电池供电。“南浮-1”号用高频数字通讯, 系统有遥测、遥控、检错、报警、加密观测及遥控指令时钟校准等功能, 自动化程度要比
HFB -1 型浮标高一些。
80 年代中期, 资料浮标的研制列入国家“七五”科技攻关计划, 并采用用户和研制单位联合、国内技术优势单位之间强强联合的技术路线, 先后研制成功了FZF2 -1 型10m 直径的圆盘形浮标(1989 年, 山东省海洋仪器仪表研究所)、FZS1 -1 型直径3m 的圆盘型浮标(1990 年, 海洋技术研究所)、FZS2 -1 型直径10m 的深海圆盘形资料浮标(1991 年, 中科院南海海洋
研究所)。FZF2 -1 型和FZS1 -1 型资料浮标共同荣获国家海洋局科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。上述三种浮标存在的共同性问题是, 受当时元器件质量和计算机水平及数据通讯技术的制约, 系统的可靠性和数据有效接收率都较低, 不能满足海洋环境观测的需要。渔
民海上活动对浮标的破坏也给浮标的管理和正常运行造成困难。
90 年代中期, 我国浮标技术有了很大的进展, 山东省海洋仪器仪表研究所先后改进和研
制了FZF2 -2 和FZF2 -3 型资料浮标。技术上的主要进步表现在以下几个方面:①用INMASA T -C/GPS卫星通讯和定位, 提高了数据的有效接收率和浮标的定位精度;②数据采
集和控制平台采用模块化结构, 提高主机的可靠性, 去掉双机热储备, 降低了成本;③采用
8MB 固态存储器代替数字磁带机和硬盘机, 提高了数据存储的可靠性;④采用太阳能电池板
和蓄电池组合供电, 使蓄电池数量由原来的190 多块减少到十几块, 方便了浮标的维护;⑤用
卫星通讯后, 简化了岸站的硬软件配置;⑥浮标设计在位周期由一年提高到两年。
总体上看, 我国的资料浮标技术已接近90 年代中期的世界先进水平, 今后发展的主要方
向是:①提高传感器和系统的可靠性;②发展小型资料浮标;③发展污染和生态环境监测浮标。
1.2.2 潜标技术
海洋技术研究所于1978 年开始潜标技术的预先研究, 比先进海洋国家晚启动了约20 年。1982 年, 作为国家海洋局的“六五”重点项目立项研制千米测流潜标系统。关键技术是声学应
答释放器、系留系统的设计和计算、系统的布放和回收技术。先后进行了三次海上实验, 布放
六套潜标系统, 安全回收了五套系统, 取得了系留系统倾斜和受力变化实验数据及 6 个月的深
海腐蚀和污损挂板实验数据。系统在位连续工作最长105d , 首次观测到连续15d 的南海某位
置900m 深处的海流数据, 测得当地平均流速为15 .6cm/s 。
1987 年, 该所与有关单位合作, 承担了国家“七五”科技攻关项目76 -05 -04 专题的研究任务, 研究深海4000m 测流潜标关键技术。经过近4 年的努力, 完成了深海应答释放器、深海
海流计、雷达信标机及部分系留部件的研制。1990 年12 月通过技术鉴定和国家验收, 并荣获
1992 年度国家海洋局科技进步二等奖。利用该项研究成果, 在两次中日合作黑潮调查中, 共第 2 期我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望(一) 3
布放了四套潜标系统, 成功回收了三套系统。回收的六台海流计中有五台取得了完整的海流、温度和深度连续观测数据, 在位连续观测时间21d , 最大布放深度1175m 。随后又研制了200m 水深以内的浅海潜标系统, 并在南海珠江口西部海域与资料浮标同步观测, 经受了多次
过境台风的考验, 系统100 %回收。海洋技术研究所目前正承担有关部门提出的任务, 研制深
海测流潜标系统, 其中测流仪器将使用上视式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)。
总体上看, 我国的潜标技术在系统回收率、可靠性及布放深度方面与先进海洋国家相比有
较大差距。为满足海洋环境监测的需要, 应积极发展潜标技术。
1.2.3 漂流浮标和其它浮标技术
漂流浮标分为表面漂流浮标、中性漂流浮标及智能浮子。漂流浮标用于大面积海域的海
洋环境调查、海气相互作用研究、大洋环流研究、突发性海洋污染的跟踪及卫星遥感数据的现
场校准和真实性检验, 浮标的在位作业时间取决于电池的容量和实际功耗, 可连续工作几个月
到几年。据有关资料报导, 1990 ～ 1995 年期间有关国家在太平洋布放的漂流浮标多达1369 个。
国内, 海洋技术研究所于1994 年首次研制成功测表层流和表层水温的表面漂流浮标。用ARGOS 卫星通讯和定位, 定位精度300m ;水帆直径0 .5m , 长10m ;水温传感器在水下约
2 .5m 。该浮标在1995 年5 月布放于南海, 实际漂流时间8 个月以上, 从ARGOS 服务部获得
6 个月的观测和定位数据, 绘制了水温分布图和流迹图。数据分析结果表明, 漂流路径与经过
的海域的流系基本一致, 特别在进入黑潮流系以后, 漂流路径与黑潮流轴完全一致, 同时也发
现了一些值得研究的现象。虽然该漂流浮标比较简单, 但它为我国漂流浮标技术的研究积累了经验。
几十年来, 国内有关单位还研制了遥测波浪浮标, 用于近岸或随船观测波浪。研制了机载
投掷式温盐深浮标和温深浮标, 用于航空遥感测温的现场校准。
1.3 船基调查和观测技术
用船作观测平台, 配备各种仪器设备, 组成可移动的海洋调查和观测系统, 这是海洋探测
技术的重要内容和发展方向之一。我国现有各种调查监测船160 余艘, 志愿观测船240 多艘。船基海洋调查观测技术的发展特点是:①向多功能发展, 提高船时利用率, 配备多种调查观测
仪器, 在一个航次中执行多项调查观测任务;②努力提高现场调查观测仪器的自动化水平, 例
如用ADCP 测海流剖面, 带电控多瓶采水器的C TD 剖面测量, 用拖曳式综合测量系统同时监测水文和水质参数;③配有船用微机局域网络, 资源共享, 共用终端, 实时分析, 提高实时数据
处理能力, 保证调查观测数据的有效性。除了船舶气象系统和导航、定位、通讯系统外, 船基海
洋水面和水体调查观测的主要仪器设备是高精度CTD 剖面仪和声学多普勒海流剖面仪(ADCP)。
1.3.1 温盐深测量技术
电导率/盐度、温度和深度(CTD/STD)是海洋调查和观测的主要参数, CTD/STD 仪器是
海洋环境调查和观测的必备仪器。海洋中的各种现象或过程几乎都与海水的盐度和温度的时空分布直接或间接相关, 适宜的温度和盐度是海洋生物生存、洄游和繁殖的基本条件, 温跃层
及声场分布对声探测和声通讯至关重要。为了准确地测量跃层、微小尺度的海水分层结构、深
海的温盐时空分布及水团的界面特性, 对CTD 测量仪器提出了苛刻的要求。例如, 高准确度、高稳定性、耐高压、几十毫秒的时间响应。因而CTD 测量技术成为海洋高技术发展的重要内4海洋技术第18 卷
容和海洋高技术产品市场的主要商品。
C T
D 测量技术的发展大致经历了三个阶段:60 年代是STD 阶段, 直接测量盐度;70 年代
是数字式C TD 阶段, 通过测电导率计算出盐度;80 年代以后是智能的高准确度CTD 阶段, C TD 仪器越来越精巧、轻便和多功能。代表当前C TD 仪器国际先进水平的是美国Seabi rd 公
司生产的SBE911PLUS -C TD 系统, 其主要技术指标为:温度静态准确度±0 .001 ℃, 月稳定
性±0 .001 ℃, 响应时间65ms ;电导率静态准确度0 .003mS/cm , 月稳定性0 .003mS/cm , 响应
时间65ms ;压力测量准确度0 .015 %F .S , 月稳定性0 .0015 %F .S 。
我国温盐深测量技术研究起步于50 年代。60 年代和70 年代的海洋温盐深调查观测主
要依靠颠倒温度表、机械式深度温度计及氯度滴定。两次海洋仪器会战解决了温盐深测量的一些关键技术, 但没有形成产品生产能力。国内温盐深测量技术研究以海洋技术研究所为主。1977 年研制成功感应式实验室盐度计, 获国家海洋局科技进步二等奖;1978 年千米STD 自记
仪样机通过技术鉴定, 测盐精度±0 .05 , 测温精度±0 .05 ℃, 测深精度±0 .5 %F .S , 测量数据
用磁带记录, 1982 年获国家海洋局科技进步一等奖。
80 年代, 先后研制成功了最大工作深度分别为60m 、1000m 、3000m 及6000m 的数字传输或自容式STD/CTD 剖面仪及6000m 深海颠倒温度表。其中代表性的成果是SZC11 -1 型深
海S TD 剖面自记仪, 它应用了固态存储器技术, 最大工作水深6000m , 并于1985 年在西北太
平洋锰结核调查中取得了最大深度5300m 的深海STD 数据和全部站位数据;1987 年中、日联合黑潮调查中取得了153 个站位的数据。
在船用快速温度测量仪器方面, 80 年代中期山东省海洋仪器仪表研究所和第三海洋研究
所分别研制了SZC7 -1 和SZC7 -2B 型投弃式温深计, 可在走航速度20kn 以下快速测量海水
的温度垂直分布, 测温精度±0 .2 ℃, 测深精度优于±5 %。
在温盐深仪器的定标检测技术方面, 海洋技术研究所先后研制了一系列的定标检测设备
或标准物质。1978 年研制了2500m 颠倒表检定设备, 获国家科技大会奖;1985 年研制了JDA1 -1 型精密电导率比测量装置, 获国家海洋局科技进步一等奖(1986 年), 其盐度测量的
准确度优于±0 .001 ;1987 年研制了JZA2 -1 型温盐检定设备, 获国家海洋局科技进步一等奖
(1988 年), 其测温准确度±0 .001 ℃, 有效工作区温场波动度和均匀度优于±0 .003 ℃;1986 年
研制了中国系列标准海水, 其盐度的不确定度为±0 .003 ;1985 ～ 1988 年期间分别研制了6000m 和12000m 颠倒温度表检定设备;1986 年研制了JSA2 -1 型100MPa 压力试验设备, 获
国家科技进步三等奖。
总体上, 与先进海洋国家相比, 我国的温盐深测量技术比较落后, 差距较大, 测量精度要低一个数量级, 响应时间要长一个数量级, 集成度要差一个数量级, 而且基本上停留在STD 阶
段, 因而没有市场竞争力。目前国内使用的现场多参数CTD 剖面仪全部是美国的产品。为摆
脱这种局面, 提高国产CTD 仪器的市场竞争力, 高精度CTD 剖面仪和定标检测设备的研制任
务作为一个专题列入“九五”国家863 计划818 主题, 并由海洋技术研究所和国家海洋标准计
量中心承担该项攻关任务。其中温度槽的测温准确度要达到±0 .0005 ℃, 温场均匀度和波动
度要达到±0 .0003 ℃。预计会取得较大的进展。
1.3.2 海流测量技术
海流是海上交通和航运、海洋工程、海洋渔业、海上军事活动及全球气候研究最为关注的
基本海洋动力学参数之一。船基海流测量方法主要有机械法(力学)、电磁法、声学法。目前世
第 2 期我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望(一) 5
界上有代表性的海流测量仪器是, 挪威安德拉公司的RCM 系列海流计, 美国IO 公司的S4 人
工磁场海流计和美国RDI 公司的声学多普勒海流剖面仪(ADCP)。目前声学多普勒海流剖面
测量技术的世界先进水平是美国RDI 研制的ADCP , 最大海流剖面测量深度1200m , 对底跟踪
深度5000m , 采用宽带相控阵ADCP 技术或声相关海流剖面测量技术ACCP 。为满足微结构
测量的需要, 也研制和生产了声学微结构海流计。
我国海流测量技术的发展基本上分三个阶段。50 ～ 70 年代以纯机械海流计为主, 80 年代以单点电测海流计为主, 90 年代以ADCP 为主。
50 ～ 70 年代, 是以厄克曼海流计和印刷海流计为主的纯机械海流计阶段。天津气象海洋
仪器厂仿制和生产的印刷海流计在我国海洋调查中发挥了重要作用, 并一直沿用到80 年代中
期, 曾被应用于浮标上测表层流, 最大工作水深1200m , 流向测量精度±5°, 流速测量精度为相
对均方差±2 %。主要缺点是数据靠人工判读。同期, 也研制了利用地磁场的电磁海流计。
80 年代, 主要发展数字式转子海流计和声学海流计, 包括声学时差法海流计和声学多普
勒海流计。采用的主要技术是单片机、半导体存储器及电位计罗盘或磁通门罗盘。海洋技术研究所研制的SLY5 -1 型海流计和中科院海洋研究所研制的SLC16 -1 型海流计都是转子
式海流计, 用萨沃纽斯转子作流速敏感元件, 用磁通门罗盘作流向转换元件, 用单片机采集和
控制, 用半导体存储器存储数据, 流速测量精度±2 %, 流向测量精度±4°, 最大工作水深4000m , 曾应用于深海潜标测流系统, 获得可贵的中日合作黑潮调查的海流、温度和深度数据。
同期, 该所研制成功声学矢量平均海流计(声学时差法), 用于资料浮标测表层流。第三海洋研
究所和中科院海洋所先后研制成功声学多普勒海流计, 应用于工程环境监测, 可测单层流。青
岛海洋大学研制和生产的S LC9 -2 型直读式海流计使用轻便, 读数直观, 用于浅海工程环境
调查, 每年有十多台的销量。由于国内海流计的质量不高, 可靠性差, 挪威安德拉仪器公司的
RCM 系列海流计在80 年代逐渐进入国内市场。
声学多普勒海流剖面(ADCP)测量技术的出现是海流测量技术的重大变革, 它的高效、快
速和方便的显著特点大大减轻了现场调查作业的劳动强度。海洋技术研究所从70 年代起就
从事走航声学多普勒测流技术的研究, 但在80 年代后期才开始研究ADCP 技术, 并在“八五”期间作为国家海洋局的重点项目开展ADCP 技术的研究。1997 年12 月完成科研样机, 通过技术鉴定, 并安装在海洋局的三条海洋监测船上试用。中科院声学所在“七五”攻关计划中研
制了拖曳式ADCP 实验样机, 并在“八五”期间开展了宽带ADCP 技术的研究。目前国内ADCP技术达到的水平是:剖面深度150m , 对底深度250m , 最多测层128 层, 流速测量准确度
1 ～ 3cm/s , 最小层厚1m , 工作频率200kHz/300kHz , 相当于美国80 年代初的水平。“九五”期间中科院声学研究所和国家海洋局海洋技术研究所共同承担了国家863 计划
818 -03 专题的研究任务, 目标是研制剖面深度60m 和350m 的船用多功能ADCP 和研究声
相关海流剖面(ACCP)测量关键技术。目前两个课题都取得了阶段性成果。ADCP 课题已解
决了宽带、高速信号采集和高速数据处理等关键技术;ACCP 课题在测速模型、流速估计方差计算及换能器设计方面都取得了大的进展。课题结束后, 预计ADCP 和ACCP 技术都能达到一个新水平, 并将形成适用于船、浮标、海床基应用的浅海型ADCP 产品生产能力, 占领浅海
用ADCP 产品的国内市场。
1.4 高频雷达海面环境探测技术
高频雷达用于目标物的探测是基于目标物对雷达波的反射、散射和多普勒频移原理。70 6海洋技术第18 卷
年代起国外相继发展高频地波雷达探测海面环境参数技术, 雷达波直接沿海面向目标方向传播, 通过测量波浪和海流对雷达波散射和多普勒频移来测量波高和流速, 并计算出风速。利用
两台以上雷达交叉探测, 可给出共同覆盖区的海浪谱、风场、矢量海流图。探测距离和精度与
雷达的发射功率、频率和天线设计有关。短程雷达的作用距离在60km 左右, 中程雷达的作用
距离在200 ～ 400km , 测流和测浪有不同的作用距离。目前世界上有代表性的高频地波雷达是
美国CODAR SeaSondes 公司的近海海洋动力应用雷达CODAR 和即将推出的作用距离
400km 的中程雷达, 主要特点是天线占空少, 探测距离远。
国内, 80 年代初, 哈尔滨工业大学开展了高频地波雷达探测海面舰船的研究, 目前已进入实用阶段;同期, 国家海洋局利用引进设备在辽东湾建设了一个雷达测冰站, 天线高120m , 作
用距离44km , 开展了雷达测冰技术的应用研究。对海冰类型识别准确率在80 %以上, 主要用
于流冰的观测, 可观测海冰类型、厚度、密集度和运动轨迹。90 年代初, 武汉大学研制了海态
分析雷达原理样机(OSMAR), 取得了一些理论研究和现场试验结果, 测得了离岸15km 处的
径向海流矢量;哈尔滨工业大学获得国家自然科学基金资助, 研究高频地波雷达海洋环境信息
提取技术。“九五”期间, 中程高频地波雷达的研制任务列人国家863 计划818 主题, 由武汉大
学承担, 目标是研制海流探测距离200km 、海浪探测距离150km 的海面环境探测高频地波雷达。目前在天线、全固态发射机、电子移相技术等方面都取得了重要进展。
80 年代, 国内先后研制了声雷达和激光雷达, 用于船基/岸基监测海面风剖面。国家海洋
环境预报中心采用声多普勒原理研制了XZA1 -1 型边界层声遥感探测系统。可实时探测边
界层风和气温的时、空分布, 用于海洋大气边界层考察、环境监测和评价。青岛海洋大学在“八
五”期间研制了一套海面风场激光雷达测风实验系统, 与星载微波散射计资料处理系统相结合, 用于海面风场的测量。
1.5 其它海洋环境自动观测技术
在采样技术方面, 海洋技术研究所、山东省海洋仪器仪表研究所、青岛海洋大学等单位先
后研制了多种采样器, 包括颠倒采水器、大容量采水器、泵吸式采水器、多瓶自动采水器、油类
分析采水器、痕量金属分析采水器、浮游生物拖网、底栖生物采样器等, 基本满足海洋化学和海
洋生物调查的需要。
在水质监测技术方面, 至今仍然以取样分析为主, 现场仪器监测为辅。有关单位先后研制
了便携式水质仪及其它水质监测仪器, 可监测DO 、pH 、T 、S 、COD 及浊度等环境参数;研制了
油膜报警器、油指纹库及巡航执法船电视跟踪监控系统。“九五”期间, 海洋技术研究所等单位
正在按国家863 任务的要求, 研制营养盐现场自动分析仪等水质监测仪器设备。
在海洋应用光学方面, 中科院海洋研究所、中科院南海海洋研究所、第一海洋研究所及青
岛海洋大学等单位, 先后研制了船用海面照度计、海洋光学多参数测量仪、多波段透射率仪、水
下激光散射仪、LGC1 -1 型氦-氖激光衰减仪, 用于海水光学研究、水下光场测量、水下激光传输特性研究、海洋生物和海洋初级生产力研究、海水混浊度和水中悬浮物浓度测量, 也为海
洋光学遥感应用研究创造了条件。同期, 有关单位还开展了水下激光探测技术的应用研究, 重点是激光荧光在油类污染和放射线监测中的应用研究。第三海洋研究所开展了激光荧光检测海水中放射性元素铀的研究, 实现了最低检测限5 ×10
-11 的指标, 并提出了激光荧光检测
叶绿素a 含量的新方法。“九五”期间, 海面和海水层光学测量技术研究和海面微结构光学测
量技术研究列入了国家863 计划818 主题, 分别由第一海洋研究所和中科院南海海洋研究所
第 2 期我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望(一) 7
承担。该两项研究的成果将对光学遥感应用研究有重要作用。
在水声技术的海洋环境观测应用方面, 除了上面提到的声学测流技术和声学测波技术外,
有关单位还研制了声线轨迹仪及声学悬浮泥沙测量仪器。第三海洋研究所研制的LSC -2 型船弦吊挂式声速仪采用环鸣法测量声速, 测量范围1450 ～ 1550m/s , 准确度±0 .2m/s ; LSS1 -1型投弃式声速仪可在航速≤15kn 时在走航中测声速, 准确度±0 .75m/s , 最大有效工
作深度1500m , 测深精度±2 %F .S 。中科院东海研究站研制的S R 系列数字式声线轨迹仪, 用
于测量声速剖面, 给出声线轨迹图和声线图, 声线计算速度小于70s , 显示距离0 .5 ～200km ,
显示深度10 ～ 10000m 。1994 年, 东海研究站和海洋技术所合作, 研制成功了ASSM 型声学悬
浮泥沙观测系统, 采用声散射原理, 可定点、连续、实时观测水中悬浮泥沙的垂向分布及其随时
间的变化过程, 该项成果填补了国内空白, 达到国际先进水平, 获上海市科技进步二等奖。在
该项成果的基础上, 东海研究站又开发了ACP -1 声学浓度剖面仪, 用于污染物、悬浮泥沙及
浮游生物的监测。“九五”期间, 海床基海洋环境自动监测技术列入国家863 计划818 主题, 目
标是研究悬浮泥沙及其环境背景监测技术。
同期, 有关单位还研制了船舶气象仪, 引进和使用芬兰Vaisala 公司的全自动无线电探空/ 导航测风系统。
为提高调查观测船现场作业的数据处理能力和共享数据资源, 提高调查观测船的自动化
水平, 海洋技术研究所研制了船用计算机网络海洋学数据采集和处理系统, 可挂接多种自动观
测仪器, 具有数据库和外设共享、远程命令、伪脱机打印、实验室间数据交换及工作站双重工作
等网络功能, 并能自动采集和处理船舶气象参数和航行参数, 对人工输入参数能按规范要求进
行真值或标准层插值计算。该系统的应用显著提高了调查观测船的作业效率。为提高海洋倾废的执法力度, 该所还研制了倾废船航迹记录仪, 用于倾废执法管理。
2 海洋遥感技术
海洋遥感技术是海洋探测技术的主要内容之一, 是海洋高新技术研究的重点领域。几十
年来, 海洋遥感技术的发展和取得的成就充分展示了海洋遥感在海洋探测中的重要性和巨大生命力。
2.1 概况
我国的海洋遥感从60 年代到80 年代初, 以航空遥感技术研究和应用研究为主。80 年代
中期以后逐渐转向以卫星遥感海洋应用为主, 航空遥感应用为辅。由于至今我国还没有海洋卫星和长期以来没有建立海洋卫星地面站, 所以, 卫星海洋遥感技术的发展主要是应用国外气
象卫星和陆地卫星的数据进行应用研究。
60 年代, 国内先后开展了机载红外测温仪和机载激光浪高计的研制和海上试验;70 年代
初开始接收美国和日本气象卫星资料应用于海洋气象分析和海冰观测;70 年代末, 国家海洋
局、中科院、国家教委的有单位分别在胶州湾、长江口、珠江口等地区组织了航空遥感海洋应用
研究和试验。
1980 年3 月, 海洋遥感技术研究被列为“全国遥感技术近期发展规划”重点项目之一; 1983 年6 月,“遥感技术在海洋环境与资源调查中的开发研究”项目列入“六五”国家重点科技
攻关计划, 该项目1986 年通过技术鉴定和国家验收, 获国家海洋局科学技术进步一等奖(1987
8海洋技术第18 卷
年)和国家科技进步二等奖(1987 年)。1985 年和1986 年, 我国先后发射了两颗“国土普查卫
星”。为推进我国海洋遥感技术的发展, 1987 年1 月25 日, 王大珩、汪德昭等26 位著名科学
家联名向党中央、国务院写信, 建议尽快发展中国海洋卫星技术。1988 年2 月1 日, 海洋卫星
技术经济论证通过专家评审, 并建议在“八五”或“九五”期间发射我国第一颗海洋卫星;同年
9 月7 日, 我国第一颗带有二个海洋水色通道的气象卫星“风云一号”进入太空同步轨道, 并在
第二海洋研究所(杭州)建地面站和数据处理系统。“七五”期间,“航空遥感在海洋环境监测中
的应用研究”列入国家科技攻关计划第76 项。
“八五”期间, 在国防科工委和国家海洋局的支持和资助下, 先后组织了海南岛和广西沿海及全国主要河口的海洋环境和资源的综合遥感监测和调查, 协助沿海省市制定海岛和海岸带开发和整治规划, 这是海洋遥感为海洋经济发展服务的重要一步;同期, 第二海洋研究所承担
的“星载SAR 的海洋应用研究”课题进入国家863 计划。1993 年, “风云一号” 02 批卫星海洋
应用预研列入国家“八五”科技攻关计划。1994 年, 921 -2 民用遥感器应用研究列为国家专题
研究项目。同年, 以陈述彭院士为首席科学家的“地表遥感信息传输及其成像机理研究”项目
获国家自然科学基金委员会的批准, 并同时得到国家科学技术委员会和国家自然基金委的共同支持和资助, 它标志着我国遥感技术向深层发展。
“九五”期间, 海洋遥感技术的发展又上了一个新台阶。1996 年5 月, 国家海洋局卫星总体部成立, 同年12 月海洋水色卫星综合技术经济论证通过评审, 海洋水色卫星列人国家“九
五”卫星发射计划;航天SAR 图像在海浪波谱、内波及浅海水下地形探测中的应用研究和中国
海岸带空间应用与信息系统研究列入国防科工委“九五”计划;1997 年, 卫星遥感海洋环境监
测应用系统研究、卫星遥感海洋应用技术研究及渔业遥感应用系统研究等作为独立的课题或专题列入国家863 计划818 主题。1997 年9 月我国首次实时接收美国海洋卫星SeaStar 的SeaWiFS 数据, 并应用于海洋水色的监测和分析。计划在2001 年发射我国的海洋水色卫星(HY -1), 它标志着我国海洋遥感技术的发展将跨入一个新阶段, 而成像光谱仪和成像雷达应
用研究的深入将把我国海洋遥感技术提高到新水平。预计在下世纪初, 我国海洋遥感技术在机理研究和应用研究方面都将取得突破性进展。
50 年来, 我国的航天遥感和航空遥感的海洋应用、机理研究及遥感器的研制都取得了许
多成就。
2.2 气象卫星海洋应用
70 年代末, 气象卫星图像开始进入我国的海洋研究领域。气象卫星具有观测范围大、分
辨力高、重覆观测频率高等技术优势, 特别适用于大范围、动态过程的观测。
在海表温度和海洋动力环境遥感应用方面, 早期主要利用NOAA 卫星红外谱段图象绘制
无云海区的海面温度分布, 并据此对水团和流系进行推测与分析;后来郑全安等人将NOAA 卫片应用于大、中尺度海洋动力学研究, 并引入时间变量, 综合应用按时序排列的多张卫片, 研
究中尺度涡的动力机制, 测量了中尺度涡的平移速度、表面积和椭圆率随时间的变化及转动角
速度;研究切变波的运动特征与激发机制, 取得了较为完善的成果。AVHRR 数据也被应用于黑潮研究(1987 年)。
在海洋渔业应用方面, 渔业部门利用红外图象对邻近海域渔场与遥感信息的相关性进行
了研究, 发现黄海蓝点马鲛渔场、黄海和东海的底拖网渔场及对马海区马面渔场在卫星红外图
像上均有明显特征;第二海洋研究所沙兴伟等人利用AVHRR 数据反演海面温度, 计算冷暖第 2 期我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望(一) 9
锋面, 结合岸站观测资料得到东海表层流系。他们利用研究成果发布近海和远洋渔海况速报, 指导渔业生产, 提高了渔获量, 节约了能源, 取得了很好的经济效益。例如对马海区渔场作业
渔船单位渔获量增加了30 %, 产量提高20 %, 利润增长16 %;远东沙瑙鱼年渔获量由速报前1985 年的1000t 增长到1990 年前的2 .5 万t 。目前AVHRR 数据反演的海面温度精度为
±0 .5 ～ 1 ℃, 几何定位精度1 .1 ～ 3km 。“九五”期间, “海洋渔业遥感应用系统”列入国家863
计划818 主题, 在AVHRR 数据反演海面温度模型和云检测与剔除模型研究及建立海洋渔业
服务地理信息系统等方面已取得阶段成果。
在海冰遥感监测应用方面,“七五”期间, 龚家龙等人综合应用地面观测、航空观测和卫星
观测方法, 完成了NOAA 卫星实时监测我国海冰的方法及其软件系统的研究, 实现了对海冰
和海面温度的实时、动态和业务化监测, 并通过公共媒体播发我国海冰卫星彩色图像、海冰类
型分布图、冰厚度、密集度、流冰面积和最大外缘线及离岸距离等卫星冰情实况信息;利用机载
投掷测温浮标的实测海面温度资料, 计算了NOAA -11 的MCSS T 公式在中国应用的新系
数, 演算值和实测值的均方根误差为0 .58 ℃, 优于用GTS 数据得到的卫星演算值。“卫星遥
感海冰监测应用技术”列入国家863 计划818 -06 专题, 在NOAA14/15 、GMS -5 及Seastar 等卫星的渤海海冰参数提取和反演方面取得初步成果。
在水色遥感应用方面, 1988 年9 月, 我国成功地发射了第一颗气象卫星风云一号
(FY -1), 正常运行了39d , 其可见光与红外扫描辐射计为海洋探测设计了两个通道, 用于海
洋水色测量, 在沿海高叶绿素浓度和泥沙的动态监测等方面取得了初步应用成果。“九五”期间, 第二海洋研究所等单位利用没有同步比测的AVHRR 、MSS 、TM 的可见光和近红外数据, 开展了以二类水体大气校正为中心的悬浮沙遥感监测技术研究, 建立了不需要现场同步控制数据的悬浮泥沙区域实用定量算法。
我国已在南极建立气象卫星地面站, 开展了NOAA 卫星资料的极地研究。
2.3 陆地卫星的海洋应用
70 年代开始, 国内开展了国外陆地卫星资料的海洋应用研究。1985 年以后开展了我国
“国土普查卫星”的海洋应用研究。陆地卫星资料的地面分辨力高, 光谱信息丰富, 几何精度
高, 重覆观测周期长, 在海洋应用中主要用于海岸带、河口、浅海的非动态性监测, 也用于海冰
的监测。1986 年我国卫星遥感地面站建成, 基本上解决了我国陆地卫星数据用户的资料来源问题, 推动了陆地卫星的海洋应用和研究。
在海岸带资源遥感应用方面, 陆地卫星数据主要用于岸线长度及滩涂面积量算、海岸带与
滩涂分类及岸线、滩涂和沙滩的演变监测。在岛礁调查方面, Landsat 的TM(主题制图仪)资料图像分辨力可达30m , 可用于海岛定位、岛屿岸线量算、岛礁面积测量。
1980 ～ 1989 年, 中科院地理所许殿元等人利用Landsat 的多光谱扫描仪(MSS)和TM 资料, 结合现场调查分析, 对黄河三角洲进行了为期10 年的综合研究, 内容涉及黄河口动态变
化、海域泥沙、海岸演变、陆地淤蚀、三角洲形成、黄河尾闾流路摆动及风暴潮等, 得出了黄河三
角洲自然环境及其演变的规律性认识, 对黄河三角洲的规划和开发、黄河口的整治和管理及胜
利油田的建设有重要作用。1981 ～ 1983 年, 黄海水产研究所开展了莱洲湾滩涂面积的量算应
用研究。
1990 年, 第一海洋研究所郑全安等人开展了TM 图像在广西海洋资源遥感应用研究, 用
TM 三个波段数据, 得到1∶5 万比例尺的假彩色合成图像, 测算了海岸线的长度和盐田、养殖
10海洋技术第18卷
场、红树林及滩涂围垦面积;分析了海湾河口的环境状况, 对广西省的海洋经济发展有重要作用。1992 ～ 1995 年, 由国防科工委和国家海洋局资助, 第一海洋研究所、海洋技术研究所等单
位开展了海南岛资源环境综合调查, 包括岸线特征研究、红树林和珊瑚礁资源调查及港口和码
头的选址调查, 并开展了气象和陆地卫星海上应用的数据海上订正研究, 项目于1996 年通过
验收。目前, 小范围滩涂面积量算精度达到95 %, 海岸线长度量算相对误差达到1 .2 %。“九五”期间, “中国海岸带空间应用与信息系统”已在国家立项。其目标是, 充分利用空间
技术手段, 建立中国海岸带资源、环境基础信息数据库和信息系统, 对海岸带资源和环境进行
动态监测, 实现数据更新, 为我国海洋疆界的划分与国际谈判, 为中国海岸带社会经济的持续
发展, 提供可靠的动态监测基础数据库和决策支持技术系统。
在悬浮泥沙遥感应用方面, Landsat 的数据被用于定量测量悬浮泥沙含量、分析扩散模型、研究河口冲淤变化规律。“六五”期间, 华东师大河口海岸研究所、第二海洋研究所等单位, 以MSS 和TM 资料为主, 对鸭绿江口、黄河口、长江口、钱塘江口及珠江口的悬浮泥沙运移进行
了定量的监测、分析和研究, 其成果被应用于港口建设和航道整治。
“七五”期间, 有关单位将我国的“国土普查卫星”的全景相机照片应用于黄河口和滦河口的资源探测与制图, 并在黄河入海口附近发现一个由高悬浮泥沙浓度的海水构成的逆时针涡旋, 这对认识该海域流系与悬浮泥沙输运过程有重要价值。
“八五”期间, 华东师范大学恽才兴等人利用Landsat 和NOAA 卫星的时间序列图象对长
江口通海口悬浮泥沙分布规律进行了研究, 与现场监测相结合, 估算了长江口的悬浮泥沙量,
并对沙对航道的影响作了评价。该项目1995 年通过鉴定和验收。
在海冰监测方面, 第一海洋研究所吴永森等人认为Landsat 的TM 、ETM 资料具有高分辨
力(15m)特点, 适用于海冰表面微细结构的探测, 在海冰卫星遥感监测中有很好的应用前景, 并应用MSS 和TM 图象测得辽东湾冬季海冰覆盖面积及时间变率的逐年变化。
在浅海水深遥感探测方面, 中山大学的李铁芳等人选择不同的海域和不同混浊度的水体,
进行MSS 数据浅海水深反演研究。在水体透明度较好的浅水区, 测量深度可达40m , 测量的误差在20m 内为±13 %, 含沙量高达0 .8kg/m
3 的海区, 也能反映20m 以内的水深变化;在水
体清澈的海区, 遥感水深图与海图水深相关值高达0 .92 以上。结果对比表明, 遥感精度低于
定点器测, 但在大面积、连续和快速测量方面遥感有显著的优势。利用MSS 和TM 数据遥感探测长岛附近海区礁石和浅滩, 其效果已超过海区提供的 1 :5 万礁石和浅滩分布资料。海洋
技术研究所唐军武等人在长江口的遥感应用研究表明, 遥感不适用于类似长江口这种高悬浮泥沙浓度海区水深的探测。
2.4 海洋卫星遥感应用
从1978 年美国发射第一颗海洋卫星Seasat -1 起, 国际上连续发射了多颗海洋卫星, 用于海洋环境和资源的探测。主要搭载的遥感器有合成孔径雷达(SAR/INSAR)、雷达高度计
第七章海流观测 海水运动=乱流（湍流）+波动+潮流+常流 海水运动：如何加以区分？ 进行海流观测时，要按一定的时间间隔持续观测一昼夜或多昼夜，所得到的结果是常流和潮流运动的合成。对一昼夜或多昼夜获得的资料，经过计算，可将这两部分分离开来。水平方向周期性的流动称为潮流，其剩余部分称为常流、余流或通称为海流。 7.1 海流观测的意义 1、直接为国防、生产、海运、交通、渔业、建港等服务 2、海流影响区域海洋学和全球的气候 >海流决定营养盐分布（上升流） >海流对气候的变化有重要的影响 7.2 海流计简介 海流观测用到的仪器有： 机械旋浆式海流计、电磁海流计、声学多普勒海流计、光学式海流计、电阻式海流计、遮阻涡流海流计 1、机械旋浆式海流计 据旋浆叶片受水流推动的转数来确定流速，用磁盘确定流向。根据这类仪器记录部分的特点，大致可分为厄克曼型、印刷型、照相型、磁带记录型、遥测型、直读型、电传型等旋浆海流计 （1）厄克曼海流计 无水深限制，不能测弱流，不能连续观测 （2）印刷型海流计 能够记录一段时间内平均流速和瞬时流向 （3）照相型海流计 测量值记录在耐压壳内的胶上。胶卷一般用宽16mm，长15m，可记录6000幅图片，该仪器的测量深度为150m，自记工作时间达30天 （4）磁录式海流计 将测量数据以二进制编码方式记录在磁带上，磁盘，存储器，记录量大，观测时间长 （5）遥测海流计 双频道的无线电遥测装置，包括装在浮标上的传感器和装在船上或岸上的接收装置。流速与流向根据自记仪纸带上记录脉冲频率和相对位置而进行测定，适合短期现场实时观测 （6）直读式海流计 流速流向测量的电信号均经电缆传递到显示器。测量数据直观、材料整理方便、观测速度快、适合短期现场多层次观测，费用低 2、电磁海流计 包括： （1）电磁场电磁海流计（表层，深层） 优点：可以走航自记。水下部件结构简易，可靠性高。 缺点：由于它与地球垂直磁直强度有关，不能再赤道附近使用，只适用于地磁垂直强度大于0.1奥斯特的海区 （2）人造磁场电磁海流计 S4型的电磁海流计，其外形是球形，很好地解决了仪器倾斜对测流的影响，其主要特点是：精度高，测量值可靠，体积小，操作简便，无灵活部件，，对流场无影响 3、声学多普勒海流计
海底探测技术调研报告 课程名称海洋地质概论 课程学期12-13第1学期 课程教师广雪徐继尚马妍妍 学生专业2010级信息与计算科学 学生文波 学生学号 1 2012年12月02日
海底探测技术调研报告 文波1摘要：人类用科学方法进行海洋科学考察已有100余年的历史，而大规模、系统地对世界海洋进行考察则仅有30年左右。海底探测技术汇集了各科领域的最高技术成果，它包括了调查平台、海上定位、海底地形探测、地球物理探测、海底取样、海底观测、遥感技术等几大类。一艘先进的海洋地质考察船实际上是一个综合海底探测系统。本文主要总结现代海底探测技术以及其分类，国外海底探测技术的对比，并进行总结分析。 关键字：调查平台科学考察船海上定位海底地形探测地球物理探测海底取样海底观测遥感技术 0引言 探索海底对人类而言是如此神秘而又诱人，只有发展了海底探测技术，这种渴望才能变成现实。人类对海底认识的每一次飞跃，都必然得到新技术和新方法的支持。回声探测技术的应用导致对海底认识的第一次飞跃；用于反潜作战的磁力仪改装成的海洋磁力仪之后，发展了海洋磁测技术，终于识别出洋中脊两侧互为镜像的线性地磁异常带，为海地扩找到了证据，吹响了地质学革命的号角；集现代石油钻探之大成及海洋定位与船舶稳定性于一体的深海钻探技术，全面证实了板块学说，保证了地学革命的成功；采用深海钻探技术和长柱状岩芯新技术，揭示了海洋沉积物中包含的丰富古海洋环境信息，导致了新兴的交叉学科----古海洋学的形成，成为世纪之交地球科学中最有活力的领域，是“全球变化研究”
的重要组成部分。 目前，海洋地质调查和技术手段主要有：利用人造卫星导航和全球定位系统（GPS），以及无线电导航系统来确定调查船或观测点在海上的位置；利用回声测深仪，多波束回声测深仪及旁测声纳测量水深和探测海底地形地貌；用拖网、抓斗、箱式采样器、自返式抓斗、柱状采样器和钻探等手段采取海底沉积物、岩石和锰结核等样品；用浅地层剖面仪测海底未固结浅地层的分布、厚度和结构特征。用地震、重力、磁力及地热等地球物理办法，探测海底各种地球物理场特征、地质构造和矿产资源，有的还利用放射性探测技术探查海底砂矿。 1 调查平台 包括科学考察船、HOV、AUV、ROV等，这里主要介绍科考船。 海洋科学调查船担负着调查海洋、研究海洋的责任，是利用和开发海洋资源的先锋。它调查的主 要容有海面与高空气象、 海洋水深与地貌、地球 磁场、海流与潮汐、海水 物理性质与海底矿物资源（石油、天然气、矿藏等）、海 水的化学成分、生 物资源（水产品 等）、海底地震等。其中极地考察和大洋调查等活动，为世界各国科学家所瞩目。大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查，它的稳性和适航性能好，能够经受住大风大浪的袭击。船上的机电设 备、导航设备、通讯 系统等十分先进，燃料 及各种生活用品的装载量大，能够长时间坚持在海上进行调 查研究。同时，这类船 还具有优良的操纵性 能和定位性能，以适应 各种海洋调查作业的
海洋探测 人类用科学方法进行海洋科学考察已有100余年的历史，而大规模、系统地对世界海洋进行考察则仅有30年左右。现代海洋探测着重于海洋资源的应用和开发，探测石油资源的储量、分布和利用前景，监测海洋环境的变化过程及其规律。在海洋探测技术中，包括 （1）在海洋表面进行调查的科学考察船、月动浮标站； （2）在水下进行探测的各种潜水器； （3）在空中进行监测的飞机、卫星等。 科学考察船 海洋科学调查船担负着调杳海洋、研究海汁的责任，是利用和开发海洋资源的先锋。它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海底矿物资源(石油、天然气、开藏等)、海水的化学成分、生物资源(水产品等)、海底地震等。其中极地考察和大洋调查等活动，为匹界各国科学家所瞩目。大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查，它的稳性和适航性能好，能够经受住大风大浪的袭击。船上的机电设备、导航设备、通讯系统等十分先进，燃料及各种生活用品的装载量大，能够长时间坚持在海上进行调查研究同时，这类船还具有优良的操纵性能和定位性能，以适应各种，海洋调查作业的需要。 海洋卫星 卫星技术在海洋开发中的应用十分广泛。海洋卫星在几百千米高空能对海洋里许多现象进行观测。这是因为它有些特殊的本领。比如测量海水的温度，用的就是遥感技术。当太阳发出的电磁波到达海面时，能量的分布是不均匀的。利用遥感技术就可以帮助我们测量海面的温度及其特征。数据经电脑分析后，就可得到海面混度的情况，最后打印成一张海面温度分布图。由于几乎是同步观测后得到的数据，所以观测结果很真实 潜水器 潜水器既是深海探测的土具，又是进行水下工程的重要设备。潜水器可分为载人潜水器和无人潜水器。
?绪论 ?什么是海与洋? 海与洋的根本区别是什么？ ?海底地形可分为哪几个主要部分？ ?为什么说海洋是生命的摇篮，也是生命的源泉? ?什么是海洋技术?海洋技术包括的主要内容有哪些? ?为什么海洋开发中需要发展海洋高技术? ?到目前为止，人类对海洋的开发历经了哪几个阶段？ ?第一章 ?概括现代立体化海洋调查和探测技术的主要技术设备？?说明“挑战者”号海洋科学者察船所取得的重大意义？ ?阐述海洋调查船的主要特点？ ?阐述海洋调查船的类型及用途？ ?简述与调查船有关的技术及发展动向 ?海洋浮标的分类？ ?海洋浮标的技术组成？ ?海洋遥感技术包括哪几部分？各部分又分为哪几类？各有哪些特点？ ?遥感信息处理的目的和方法？ ?遥感技术在海洋中的应用有哪些？ ?第二章 ?高压潜水和常压潜水各有什么优缺点？ ?什么是常规潜水？什么是饱和潜水？
?什么是重潜水？什么是轻潜水？ ?什么是载人潜水器？什么是无人潜水器？ ?简述水下机器人及其作用？ ?简述无人有缆潜水器和无人无缆潜水器各有什么特点？?简述潜水员的减压病？ ?什么是水声技术？它包括哪些技术？ ?什么是声纳系统？它包括哪些内容？ ?简述主动声纳、被动声纳工作原理？ ?简述水声通讯技术？目前广泛应用的水下通讯设备有哪些？ ?简述海洋声层技术？ ?海洋仪器有哪几种分类方式？按照这些分类方式各分为哪几种？ ?简述海洋仪器的发展特点？ ?简述颠倒温度计工作原理？ ?第3~4章 ?简述油气形成的主要阶段？ ?海底矿产资源勘探方法中的间接方法主要包括哪些? ?海洋石油的储藏装置有哪些? ?海底矿产资源勘探方法中的直接方法主要有哪些?取样的方法有哪些? ?什么是干酪根?
1、平均海平面：一段时间里水位高度观测结果平均值的平静的理想海面，为水深0米的基面。 大地水准面：与平均海水面相合的特殊重力等位面。可被想象成延伸至陆地且在任何地方皆与重力线方向垂直。 深度基准面：又称为高程基准面。是地面点高程或海底点水深的统一起算面，通常以大地水准面作为高程基准面。对于一个国家来说，一般根据一个验潮站的潮汐资料所求得的平均海水面作为国家高程基准面。我国是使用青岛验潮站多年潮汐资料推求的平均海水面，作为中国高程基准面。优点是：陆地——近岸，测绘基面统一，测绘图中。地形相对高差与真实地形一致。缺点是：实际水深受潮汐、风浪等因素的影响，图示水深仅能作为航船参考使用。 理论深度基准面：为适应航海的需要，用于海图的深度基准面，是当地的理论最低潮面，短周期平均海平面。比国家高程基准低约2.4米。缺点：不能真实地反映地形高差；无法与陆地地形衔接 85国家高程基准：根据青岛验潮站1952年－1979年（28年）间19年的潮汐资料推求的平均海水面，作为新的中国高程基准面。水准原点高程：72.260米 海洋地质调查：海洋地貌、海洋沉积和海底构造调查的统称 海洋调查技术分类： 海上定位、表层取样和柱状取样、海底钻探， 水下电视和摄影、深潜装置观测， 测深、旁侧声纳扫描、浅地层剖面测量， 海洋重磁测量、海洋地震电缆测量和海底地热流测量等 海洋调查平台的种类：调查船、AUV、ROV、浮标、潜标 地质调查（geological survey） 泛指一切以地质现象（岩石、地层、构造、矿产、水文地质、地貌等）为对象，以地质学及其相关科学为指导，以观察研究为基础的调查工作。 海底地质调查 底质取样技术：海底表层取样、海底浅表取样、海底钻探取样 原位测试技术：从获取的方式来看，包括重力测量、地热测量、放射性测量 海底监测技术 海底探测技术：重力测量、磁力测量、电法勘探、地震勘探（海底声学探测）、地热测量、放射性测量 地震勘探技术：利用机械波在介质中传播性质的变化（速度、方向、强度）探知介质结构和性质的方法 声波勘探技术：利用声波在介质中传播性质的变化（速度、方向、强度）探知介质结构和性质的方法 反射系数：反射波振幅与入射波振幅的比值， R>0 －－－介质2的声阻抗>介质1的声阻抗 入射波与反射波的相位相同R<0 －－－介质2的声阻抗<介质1的声阻抗 入射波与反射波的相位相反声波的扩散反射： 2211 2211 Ar RAi V V R V V ρρ ρρ = - = +
海洋探测与调查课程教学大纲 课程代码：69121070 课程中文名称：海洋探测与调查 课程英文名称：Ocean Exploration and Survey 学分：3.0 周学时：2.5-1.0 面向对象： 预修要求：大学物理、高等数学、海洋技术导论、海洋实验技术 一、课程介绍 （一）中文简介 本课程旨在介绍在海洋探测与调查中常用仪器及方法。课程内容主要由四部分组成：（1）传感与测量基础知识和基本概念，（2）多种传感器的原理、信号转换及应用，（3）海洋调查的主要原理方法、仪器设备，（4）海洋调查数据的处理和分析方法。 （二）英文简介 The purpose of this course is to introduce knowledge on target detection and survey in ocean. The curriculum mainly consists of four parts: (1) basic knowledge and basic concepts on sensors and measurement, (2) working principles of different sensors, signal conversion and the applications, (3) main principles, apparatus, equipment for ocean hydrographic survey, (4) marine survey data processing and analysis. 二、教学目标 （一）学习目标 海洋探测与调查技术是海洋技术的重要组成部分，主要包括传感与检测技术、海洋调查方法两大方面内容。 传感与检测技术是自动化学科的重要组成部分。通过相关内容的学习，学生应该掌握工程检测中常用的传感器、以及运用这些传感器测量诸如压力、温度、位移、物位、转速和振动等参数的方法。在传感器技术方面具有一定的知识，了解工程检测中常用传感器的结构、
国内外海底探测技术调查报告 摘要：海底探测对人类来说一直是一个巨大的挑战与机遇，从之前的单一的探测到如今的多元化多方法的高科技探测，都表明各国对海洋的重视，而对于海洋的探测汇集了各个领域最高的技术成果。对于海底探测来讲：海底地形探测海底取样海底观测遥感技术是比较关键的几个方面，一般先进的海洋地质考察船就是一个综合的海底探测系统。 关键字：调查平台科学考察船海底地形探测海底取样海底测量 引言：探索海底有着巨大的诱惑力，只有发展了海底探测技术，才能以此来从中获取我们能获得的利益。人类对海底认识的每一次飞跃，都必然得到新技术和新方法的支持。回声探测技术对于认识海底打开了新的一扇窗；海洋磁测技术，让人类终于识别出洋中脊两侧互为镜像的线性地磁异常带，为海地扩张找到了证据；深海钻探技术集现代石油钻探之大成，全面证实了板块学说，保证了地学革命的成功；采用深海钻探技术和长柱状岩芯新技术，揭示了海洋沉积物中包含的丰富古海洋环境信息，导致了新兴的交叉学科----古海洋学的形成，成为世纪之交地球科学中最有活力的领域，是“全球变化研究”的重要组成部分。 目前，海洋地质调查和技术手段主要有：利用人造卫星导航和全球定位系统（GPS），以及无线电导航系统来确定调查船或观测点在海上的位置；利用回声测深仪，多波束回声测深仪及旁测声纳测量水深和探测海底地形地貌；用拖网、抓斗、箱式采样器、自返式抓斗、柱状采样器和钻探等手段采取海底沉积物、岩石和锰结核等样品；用浅地层剖面仪测海底未固结浅地层的分布、厚度和结构特征。用地震、重力、磁力及地热等地球物理办法，探测海底各种地球物理场特征、地质构造和矿产资源，有的还利用放射性探测技术探查海底砂矿。 1 海洋调查船 海洋科学调查船有着海上实验室，与海上调查平台等多种身份。海洋调查船调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、
什么就是海与洋？二者的根本区别就是什么？ 海与洋就是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋,边缘附属部分称为海,海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海就是各大洋的边缘区域,附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅与海底起伏形态,海底地形大体上分为:大陆边缘、大洋盆地与大洋中脊。水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点: 1、水中含氧量少 2、高压区域 3、黑暗世界 4、低温场所 5、动荡境地 6、水下通信困难 7、海洋仪器腐蚀或失效 什么就是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术就是一门主要研究为海洋科学调查与海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科,就是当代最重大的新技术领域之一,几乎涉及当代所有的科学技术, 包括以下方面的内容: 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报与环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备与方法 到目前为止,人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史,到目前为止,人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段: 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查与探测技术包括哪些内容,有何特点。 海面:调查船、浮标站 海下:水声技术、潜水技术、水下实验室 空间:飞机与卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查与探测正在向海面、水下、空中与空间发展,出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术,海洋油气开发技术,海底采矿技术,海水淡化技术,海洋能开发技术,海洋旅游资源开发技术,海洋生物、化学、药物资源开发技术。(来自百度百科) 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？ 海洋调查船:海洋调查最基本的运载工具,就是专门从事海洋科学调查的船只。它就是运载海洋科学工作者亲临现场,应用专门仪器设备直接观察海洋,采集样品与研究海洋的工具。 按照调查任务: 1、综合调查船 2、专业调查船 3、特种海洋调查船 海洋调查船的主要特点:
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 海底探测技术是依托现代科学技术产品，实现海底信息获取的技术方法。该课程的讲授，可有效提高学生海洋调查的动手能力和独立科研能力。课程系统介绍了海底探测设备的工作原理、作业程序和工作方法。课程内容主要包括海底探测原理、海洋声学探测解译方法、探测解译范例剖析及方案设计3个组成部分。该课程的教学，为学生以后的教学实习和科研工作做好了探测方面的知识贮备。 2.设计思路： 本课程以获取海底信息的方法为主线，结合海洋地质知识，通过实际数据资料的处理与分析，以及作业方案的讨论与编制，使同学们将掌握的地质理论知识与探测方法联系起来，具备了其他实习和科研工作所需的探测方面的先期知识，再通过生产实习和毕业设计阶段的实际动手训练，可实现海底探测技术方法从理论到实际动手作业完整链条的教学训练。 3. 课程与其他课程的关系 先修课程：海洋地质学、GPS测量与数据处理。 后置课程：海洋地质调查与资料处理技术、海洋测绘与3S技术综合实习、多波束 - 5 -
处理软件实习、浅剖处理实习等。。 二、课程目标 通过学习，使学生了解海洋调查设备的结构、工作原理和操作，初步掌握海洋地质调查的工作方法和工作程序，掌握海洋声学调查资料的分析和处理原则，培养学生从事海洋地质调查和研究的实际动手工作能力，满足后续教学和科研实习对学生探测方面的知识需求。通过本课程教学，学生应具备如下能力： （1）、了解海底探测技术的应用领域和发展动态； （2）、掌握海底探测设备的工作原理和操作，提高海洋地质调查实际工作能力（3）、了解海底声学调查现场作业方法和工作程序，提高野外科考控制能力； （4）、初步掌握海底声学探测资料的处理和解译，提高地质考察科研和分析能力； （5）、初步掌握海洋地质调查和工程勘察技术方案的制定原则，提高解决海洋地质具体问题的能力。 三、学习要求 海底探测技术课程计是一门涉及到测绘学、地质学、地理学、海洋学和地震设备的多学科综合性的课程，要求学生在校期间应具有多方面的知识结构和较熟练的专业技能，而且要有一定的社会知识，只有这样才能制定出科学可行的技术方案和合理的工作预算，更好地满足社会对人才的需求。要达到以上学习目的，学生必须： （1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、作业典型案例分析。本课程将包含较多课堂讨论和动手演练。 （2）收集实际工作资料，独立思考，保质保量的按时完成课下作业。 （3）根据个人学习计划，有针对性地提出问题，制定实施方案（甚至标书），不断 - 5 -
海洋资源与技术复习思考题及答案
什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术
海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？
海洋技术概论复习资料 一、概括现代立体化海洋调查和探测技术的主要技术设备？ 1、在海面进行调查和探测的技术装备有调查船、浮标站； 2、从空中和空间进行调查和探测的技术装备有飞机、卫星； 3、在水下进行调查和探测的有潜水器、水下试验室和水声技术。 二、说明“挑战者”号海洋科学者察船所取得的重大意义？ 它第一次使用颠倒温度计测量了海洋深层的水温；在362个点上进行了生物标本的采集；测量了海底地形、地质；测量了环流、海水透明度、海洋动植物，分析了海水盐度；在大西洋中发现了锰结核。这次调查证明了人类对海洋知之甚少，它对近代海洋学的创立起了重要的作用。被称为近代海洋科学的“奠基性调查”。 三、阐述海洋调查船的主要特点？ (1)装备有执行考察任务所需要的专用仪器装置、起吊设备、工作甲板、研究实验室和能满足全船人员长期工作和生活需要的设施，有与任务相适应的续航力和自持能力。 (2)船体坚固，有良好的稳定性和抗浪性。 (3)具有良好的操纵性能和稳定的慢推进性能.海洋调查船只经济航速一般为12—15节，但常需使用主机额定低速以下的慢速进行测量和拖网。 (4)有准确可靠的导航定位系统.现代海洋调查船多装有以卫星定位为中心的组合导航定位系统。系统使用计算机控制，随时可以提供船位的经纬度，精确度一般为o．1海里，最佳可达o．4m。 (5)具有充足完备的供电能力。船上的电站要能满足工作、生活的电气化设备、精密仪器、计算机等所需要的电力和不同规格的稳压电源。 四、阐述海洋调查船的类型及用途？ 1、近海调查船：船体小、吃水浅、航区小、续航力低，只装备浅水调查用的仪器设备； 2、远洋调查船：船体大、吃水深、航区广、续航力长，装备着深水调查用的仪器
国内外海底探测技术调研报告 摘要：21世纪是海洋开发和利用的时代。各国均加大了对海洋的关注和投资，深海探测技术得到迅速发展。空中的定位系统，海上的调查平台，各类探测仪器和设备领域取得一系列重大进展和新发现。本文将主要从大众关注的定位系统、海洋调查船、测深技术、钻探技术、深潜技术阐述，并对比国内外的发展状况。 关键词：深海探测技术；定位系统；海洋调查船；钻探技术；测深技术；深潜技术 1.海上定位系统 准确的导航定位对于建立海底地形、沉积物正确的空间关系和准确的动图是必不可少的。现今全球四大核心卫星导航系统分别是美国的GPS系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统以及中国的北斗导航系统。 美国的全球定位系统（Global Positioning System）简称GPS，是由美国陆海空三军于二十世纪七十年代联合研制的定位系统。它由24颗卫星组成（图1），军民两用。民用精度约为10米，军用精度为1米。不论任何时间，任何地点，至少有 4 颗以上的卫星出现在我们的上空。4颗卫星可以确定三维坐标，三颗卫星可以确定平面坐标。 俄罗斯的“格洛纳斯”系统，目前有24颗卫星正常工作，军民两用，组网时间比GPS 更早，由于苏联解体建设进度大大减慢。如今精度在10米左右，“格洛纳斯”系统完成全部卫星的部署后，其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1.5米以内。 欧洲的“伽利略”系统，中国于2003年参与投资研制。有30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。预计将会于2014年开始运作，但由于欧盟内部分歧与资金问题，完工时间尚不能确定。 中国的“北斗”系统，是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成（图2）。“北斗一号”精确度在10米之内，而“北斗二号”可以精确到“厘米”之内。2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2012年12月27日起，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务，然后逐步扩展为全球卫星导航系统。 可见，在定位方面，我国已经处于国际领先地位。 图1 GPS卫星系统图2 “北斗”系统 2.海上探测平台 海洋调查船是进行科学调查的平台和必要工具，它的建设、管理与一个国家海洋事业的
环境监测 第一章 1.环境监测：通过获得反应环境质量要素的代表值，评价环境质量，确定环境发展变化趋势。 环境监测对象：反映环境质量的各种要素、对环境有影响的各种人类活动因素、对环境造成危害的各类污染源。 2环境监测的分类： （1）按监测目的：监视性检测（例行监测）、特定目的监测、研究性监测 （2）按检测介质对象：水、大气、土壤、生物、固体废物、噪声、放射性卫生 （3）按专业部门：气象、资源、卫生 ●监视性检测（例行监测）：对污染源的监测（污染物浓度、排放总量、污染趋势），对环境质量的监测（环境介质、监测对象）●特定目的监测：应急（方向、速度、范围），仲裁（法律责任），考核（人员、方法、项目），咨询（政府、科研、生产）。 ●研究性监测（科研监测）：环境本底值（背景值、变化，即区域承载力），健康影响（环境毒理学），监测科研（标准化质量标 准） 3.环境污染的特点：时间分布性、空间分布性、污染物含量的阈值、环境污染综合效应、环境污染的社会评价 ●环境污染的综合效应：单独作用、相加作用、相乘作用、拮抗作用 4.优先污染物：制定一个筛选原则，对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害大、在环境中出现频率高的污染物作为 监测和控制的对象，即经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，对优先污染物的监测称为优先监测。 5.环境标准：是标准中一类，它是为了保护人群健康、防治环境污染、促使生态良性循环，同时又合理利用资源，促进经济发 展，依据环境保护法和有关政策，对有关环境的各项工作（例如：有害成分含量及其排放源规定的限量阈值和技术规范）所做的规定。 6..环境标准的分类和分级 ●分类：核心支持系统（环境质量标准、污染物排放标准）环境标准（环境方法标准、环境标准物质标准）体系基础（环境基 础标准） ●分级：国家标准、地方标准、行业标准 第二章水和废水监测 1.水体污染类型：化学型污染、物理性污染、生物型污染 2.水质监测分析方法（我国环保部将现行方法分为三类） A类为国家或行业的标准方法，是评价其它监测方法的基准方法，也是环境纠纷法定的仲裁方法； B类为统一方法，被实验验证是成熟的方法； C类为试用方法，少数人研究和应用，或直接从国外引进，供监测科研人员试用。 3.监测断面和采样点的设置 ⑴布置原则 ①在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，根据水体尺度范围，考虑代表性、可控性及经济性等因素、确定断面类型 和采样点数量，并不断优化。 ②有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游，支流与干流汇合处，入海河流河口处及受潮汐影响河段，国际河流出 入国境线出入口，湖泊、水库出入口，应设监测断面。 ③饮用水水源地和流经主要风景游览区、自然保护区，以及与水质有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区的水域 或河段，应设置监测断面。 ④监测断面的位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择水流平稳、水面宽阔、无浅滩的顺直河流。 ⑤监测断面应尽可能与水文测量断面重合；要求有明显岸边标志。 ⑵河流监测断面需设置背景断面、对照断面、控制断面和消减断面。为特定的环境管理还可设管理断面。河流只设一个背景断面。 ⑶湖泊、水库监测垂线（或断面）的布设 湖泊、水库通常只设监测垂线，当水体复杂时，可参考河流的有关规定。 ①在湖（库）的不同水域，如进水区、深水区、湖心区、岸边区，按照水体类别和功能设置监测垂线。②湖（库）若无明显功能区 别，可用网格法均匀设置监测垂线，其垂线数根据湖（库）面积、湖内形成环流的水团及入湖（库）河流数等因素酌情确定。 ⑷海洋 用统计方法将监测海域分为污染区、过渡区和对照区 ⑸采样点位的确定 小结： 监测断面和采样点的设置： 河流上——先选取采样断面；（类型、位置）
一、水下探测技术发展现状 光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。 1 同步扫描成像 同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。 美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm
量级的图像。该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。 图1： 2、距离选通技术 距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。在该系统中, 非常短的激光脉冲照射目标物体，照相机快门打开的时间相对于照射目标的激光发射时间有一定的延迟, 并且快门打开的时间很短, 在这段时间内, 探测器接收从目标返回的光束, 从而排除了大部分的后向散射光。 此种方法对解决由海水中的悬浮颗粒引起的后向散射问题很有力。系统的距离分辨率由激光脉冲宽度和探测器选通门宽度决定，宽
什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的容： 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/54745800.html, 应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究 作者：温志坚何志敏 来源：《科技创新导报》2017年第22期 摘要：本文基于笔者从事侧扫声呐应用的工作经验，以海底目标探测为研究对象，探讨 了侧扫声呐与多波束测深系统配合进行海底目标探测的相关思路何方法，并结合具体案例给出了探测流程和结果评价，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。 关键词：侧扫声呐海底目标探测多波束测深 中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0028-02 多波束测深系统以条带测量的方式，可以对海底进行100%的全覆盖测量，每个条带的覆盖宽度可以达到水深的数倍。应用这种高新技术，不仅可以获得高精度的水深地形数据，还可以同时获得类似侧扫声纳测量的海底声像图，为人们提供了直观的海底形态；侧扫声纳的出现为海底探测提供了完整的海底声学图像，用于获得海底形态，并对海底物质的纹理特征进行定性的描述。利用侧扫声纳和多波束测深系统能够探测海底地形、地貌、障碍物的特点，侧扫声纳和多波束测深系统在大陆架测量、港口疏浚、渔业捕捞、水利和生态监测、海底电缆探测、油气管道布设路径地形测绘以及轮船锚泊海区检测等方面均得到了广泛的应用，且取得了明显的效果，两者都是开发和利用海洋资源必需的仪器设备。在水深测量精度、定位精度、声像图分辨率等方面两者又各有独特的优点，如果将两者综合起来加以应用，可有效增强不同观测数据的互补性，提高工程质量。本文以EdgeTech 4200FS型侧扫声纳和SimradEM 1002型多波束测深系统为例来说明其在海洋目标探测中的综合应用。 1 侧扫声纳和多波束测深系统的特点 多波束测深系统与侧扫声纳都是实现海底全覆盖扫测的水声设备，都能够获得几倍于水深的覆盖范围。它们具有相似的工作原理，以一定的角度倾斜向海底发射声波脉冲，接收海底反向散射回波，从海底反向散射回波中提取所需要的海底几何信息。 由于接收波束形式的不同以及对所接收回波信号处理方式的不同，多波束测深仪通过接收波束形成技术能够实现空间精确定向，利用回波信号的某些特征参量进行回波时延检测以确定回波往返时间，从而确定斜距以获取精确的水深数据，绘制出海底地形图。侧扫声纳只是实现了波束空间的粗略定向，依照回波信号在海底反向散射时间的自然顺序检测并记录回波信号的幅度能量，仅仅显示海底目标的相对回波强度信息，获得海底地貌声像图。 1.1 高精度的水深和定位数据 多波束测深系统在处理接收的海底反向散射回波时，有着精密的空间定向，从回波信号时延处理上，有着准确的回波信号时延检测，因此多波束测深系统测量的水深数据精度高；从回
单波束（海底识别海底反射波强度，反射波振幅大小，振幅检测） 1.定义：一次发射只能获得1个水底水深数据的回声测量设备。 单波束：震源和接收（测深仪换能器）、记录仪（包括数字记录和模拟记录）2.测量时水深（H）=h+h1（吃水）——换能器入水深度 3.吃水 （1）静吃水 （2）动吃水：真正对测深产生影响的吃水。其值随船相对水体运动速度的不同而变化4.校准后实测水深数据+潮位改正 （1）吃水校准：相当于静校正的炮点深度；（2）波浪校准：相当于静校正的地形（3）声速校准：H=H-h=(b/a-1)h+(1-b/a)c；（4）坡度修正 （1）潮位观测+实时潮位修正 5.水深测量的工作程序 （1）测深仪器的安装：要求是使动吃水与静吃水的数值基本吻合。 ①观察不同船速下测量船不同位置吃水变化；
②在变化最小处安装测声仪换能器。 （2）测深实施原则及注意事项 1）测线布设的依据： ①垂直于水深等深线：垂直岸线，常理上，距海岸越远水深越大 ②垂直于构造线走向：板块构造形成的地质体基本平行海岸分布 垂直控制地形地貌地质体走向布设测线（可控制地形的连续变化） ③设计多条相互平行的、等间距测线时，测线间隔是图上1cm的实际距离 ④测线的名字应包括任务代号—测区—航次号—测线组名—测线名 ⑤检查测线：检查测线的方向垂直于主测线方向，检查测线的总长度是主测线总长度的5~10%。 ⑥测深精度：主测线与检测线间的测深之差。 在同一套工作系统下，30m以浅测深误差小于0.3m；30m以深测深误差小于水深的1%。 在另一套工作系统下（不同的人员、设备），测量误差可以为其两倍。 统计所有的交叉点水深差值，超限的点数小于15%，测绘合格 ⑦偏航距：最大偏航距离不能大于图上的2mm。 当比例尺允许的偏航距大于20m时，规定为20m以内！ 2）位置确定：经纬度或平面坐标 3）验潮站布设的原则： 近岸水深测量（距岸20km以内），验潮站布设的密度应能控制全测区的潮汐变化。相邻验潮站之间的距离应满足1、最大潮高差不大于1m；2、最大潮时差不大于2h；3、潮汐性质基本相同。对于潮高差和潮时差变化较大的海区，除布设长期站或短期站外，也可在湾顶、河口外、水道口和无潮点处增设临时验潮站。 距岸20km以外采用预报潮位。
海洋环境监测技术问题研究 摘要：海洋是大自然赋予人类最重要的资源，其不仅蕴含丰富的水资源、水产资源、石油矿产资源，而且也包括医药、化工等人类社会生存和发展所必需的自然资源。随着近年来陆地资源的频繁开发，陆地资源已走向枯竭。为了实现人类的生存和发展的最终目的，开源和节流就显得尤为重要，而海洋首当其冲成为开源的考虑对象。而随着海洋开发的逐步深入，如何运用现代化监测技术，控制好海洋环境污染，成为海洋环境监测人员面临的重要课题。关键词：海洋环境；监测技术；海洋污染 1海洋环境监测工作分类 常规监测。常规监测也称例行监测，是海洋环境监测最为基本的工作之一。常规监测的一般工作流程为：按照具体的要求制定计划，定时、定点对需要监测污染源进行检查测定。如果测定污染物出现超标情况时，需要对其进行具体的质量评价，预测未来时间变化趋势并加以验证，从而为海洋污染防治有效的参考资料。 调查性监测。调查性监测的实施目的为了加强海洋环境污染源与环境质量状况监测，通过国家或地方组织开展专项调查或者综合性调查。调查性监测可以深入到现场了解污染的实际情况，从而为海洋环境污染防治提供必需的参考资料，继而为海洋环境保护做出科学的评价。研究性监测。研究性监测亦称专题监测，其含义为为了明确污染物对周围海域的污染情况（例如：污染范围、污染危害程度、污染强度）而进行一系列的监测研究工作。 应急监测。应急监测是指当发生赤潮、溢油、渔业污染等突发性事故或者污染时，对所污染的海域进行监测。监测的内容主要包括：明确污染源的性质、受污染的程度、所波及的范围、持续时间的长短以及最终污染的后果等等。通过应急监测，可以为海洋污染收集必备的资料，
什么是海与洋二者的根本区别是什么 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术海洋技术包括的主要内容有哪些 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船海洋调查船按调查任务来分有哪些类型海洋调查船有哪些主要特点 海洋调查船:海洋调查最基本的运载工具，是专门从事海洋科学调查的船只。它是运载海洋
海洋磁力探测技术的应用研究 海底管线主要包括供水、供油、供气、排污等铁质、水泥质的管线和供电、通信等电缆和光缆，均存在明显的磁异常状况，可以用来快速准确探明海底管线的平面位置和走向，其优点是显而易见的，并且完全不受海底管线的埋深限制。但是，由于磁法勘探的基础是海底管线与周围介质的磁性差异，这种差异容易受到管线埋深和周围介质的影响，另外，鉴于磁法勘探的深度确定是通过数学计算或正反演拟合而得，故其在纵向深度的探测精度需要其他更加直接的方法验证，比如人工探摸验证，或者采用其他的物探方法进行验证。 标签：海洋；磁力；探测技术 1 工作原理 1.1 海洋磁力测量技术 光泵磁力仪建立在塞曼效应基础之上，下图所示为光泵磁力仪原理框图。一个装有碱金属蒸气的容器（吸收室）是光泵磁力仪的核心部件。光源产生的光线经过透镜、滤镜和偏振片后形成红外圆偏振光，偏振光随即通过吸收室，之后光束聚焦在一个红外光检测器上。 图1 光泵磁力仪原理框图 红外圆偏振光进入吸收室后，光子将撞击到碱金属原子。如果碱金属原子拥有相对于光子合适的自旋方向，光子将被捕获并使得碱金属原子从一个能级跃迁到另一个高能级，光子被捕获使得光束强度被削弱。一旦大多数碱金属原子已经吸收过光子并处于不能再吸收其它光子的状态，则吸收室所吸收的光线将大幅度减少，并将有最多的光线击中光检测器。 这时如果有具特定频率的震荡电磁场进入吸收室内，原子将被重新激发至能够吸收光子的方向上，这时将有最少的光线击中光检测器。这个特定频率被叫做拉莫尔频率（f），拉莫尔频率与环境磁场有着精确的比例关系，因而可以通过测量光检测器上光强度最弱时的震荡电磁场的频率来测量环境磁场T的大小。即 T=Kf （1） 式中T为被测环境磁场，f为拉莫尔频率，K为比例因子。K对于特定的碱金属来说为一常数，K因碱金属的不同而改变。 当外磁场T变化时，改变此震荡电磁场的频率，使其始终维持通过吸收室的光线最弱，即使震荡电磁场的频率自动阻踪外磁场的变化，从而实现对外磁场T的连续自动测量。