《海洋调查技术及应用》-本书结构概述

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：海洋调查中，定位是一项十分重要的工作。目前海上定位的主要手段是GPS定位系统。按照波束个数，声呐测深设备可分为单波束测深系统和多波束测深系统。其中多波束测深系统又可分为四波束测深系统和目前广为应用的真正意义上的多波束条带测深系统。

1.5　本书的结构体系

本书首先给出了海洋调查的定义，介绍海洋调查发展的历史以及我国海洋调查事业的发展历程。在海洋调查定义的基础上，对海洋调查的内容进行了阐述，并按照类别进行了分类。以海洋调查的内容和分类为主线，将本书划分为5大部分，即海底地形地貌测量、海洋水文气象观测、海洋地质地球物理调查和海洋生态环境监测，为进一步说明海洋调查的内容以及方法应用，本书的最后一部分给出了海洋调查综合应用实例。

在海底地形地貌测量部分中，用了4章的篇幅分别介绍海洋导航定位、测深系统、水下地形测量和地形图的绘制以及海底地貌调查。海洋调查中，定位是一项十分重要的工作。目前海上定位的主要手段是GPS定位系统。尽管导航型GPS接收机具有价格便宜、实用简单等优点，但不适合高精度海洋调查的需要;局域差分GPS具有较高的定位精度，尤其是载波相位差分测量，但作用距离比较短，仅局限于近海岸;广域差分GPS不同于局域差分技术，随着各个国家信标基准台站的建设，可以横跨各个大洋，且基本不受海洋调查范围的局限，是一种理想的海上定位和导航系统。为了解决水下定位的难题，最近几年，声学定位系统的研究和应用方兴未艾。尤其是适合水下精确定位的超短基线声学定位系统，这为AUV/ROV水下导航定位以及海水下详查提供了条件。目前的测深技术主要有基于声学的声呐测深手段和基于激光的光学测量手段。由于声呐在海水中具有很强的穿透能量，因此，声呐测深在海底地形地貌测量中扮演着十分重要的角色，也是目前海床探测的主流手段。按照波束个数，声呐测深设备可分为单波束测深系统和多波束测深系统。其中多波束测深系统又可分为四波束测深系统和目前广为应用的真正意义上的多波束条带测深系统。按照发射的波束频率来分，声呐测深设备又可以分为单频测深系统、双频甚至多频测深系统。虽然光在海水中的传播能力受到海水的清澈度的影响，但具有高能级和高度方向性激光，可实现对近岸海床的探测。通常，声呐测深设备安装在测量船上实现水深测量，激光测深设备则安置在飞机上，通过扫侧，实现对海床地形地貌的探测，在效率上远高于船载声呐测量设备，但仅局限于近岸且水质优良水域。水色遥感也是一种获取海床地形地貌的重要手段。随着遥感技术以及水色遥感算法的不断成熟，水色遥感不但可以快速地实现水下地形的反演，同时还可以实现对历史海床形态的呈现。在系统介绍测深设备的基础上，这部分还介绍了水下地形测量的实施过程。从测深设计的原则、测深中应该注意的事项、测深精度评定的标准，到水文改正、成果的输出以及最终绘制海底地形图等方面进行了全面的描述。在海床地貌信息的获取中，首先介绍了声呐回波强度/能级与海底底质之间的关系，解释了声呐图像的形成机理以及与所反映的海床地貌特征之间的关系，在此基础上，介绍了两种获取海床地貌图像的设备，即多波束系统和侧扫声呐系统。根据这些设备条带测量的特点，解释了海床地貌图像的形成过程。最后，利用这些声呐图像，详细地解释了判读海床地貌特征的方法、海底分类的理论。单波束、多波束和侧扫声呐波束主要用于探测海床表面的地形和地貌信息。受波束频率的影响，低频波束声呐波束还对海底具有一定的穿透能力。基于这种思想，人们利用低频波束探测海底的浅底层，这类设备主要有浅地层剖面仪。本章给出了浅地层剖面仪波束传播速度与海床浅地层物质密度之间的关系，基于这种关系，解释了探测海底浅地层物质分布的规律。

海洋水文调查是海洋调查中一个非常重要的内容，发生在海洋中的许多自然现象和过程往往与海水的物理性质密切相关。人类要认识和开发海洋，首先必须对海洋进行全面深入的观测和调查，掌握其物理性质。只有准确、可靠、系统地获取海洋调查数据，才能把浩瀚、奥秘的海洋“数字化”、“透明化”，从而对海洋环境作出科学、合理、准确的评价，为海洋经济发展、海洋开发利用、海洋减灾防灾、海洋环境保护、海洋权益维护和海洋可持续发展提供科学的数据和信息依据。海洋水文调查主要包括水深、水温、盐度、海流、海浪、水色、透明度、海冰、海发光以及气象等要素观测。这部分用了11章的篇幅分别介绍了海水温度测量、盐度测量、密度测量、潮汐测量、海洋波动类型及其影响、海流的类别及其特点、ADCP及流速流向测量、海水透明度、水色及海发光的观测、海冰观测以及海洋气象观测。这些章节系统地阐述了不同水文调查内容的测量方法、过程及其数据分析。(www.chuimin.cn)

海洋地质调查是海底底质和地质的重要方法，是认识海底世界的重要途径。这部分共分6章，系统地介绍了海底底质调查的手段、设备、样品的分析、底质矿物的鉴定等直接采样调查方法和手段。此外，还给出了海底浅层结构和表层沉积物声波探测方法，以及基于海洋重力测量、磁力测量获得海底地质形态的间接探测和反演方法;地球物理方法也是一种获取海底地质结构的重要手段。基于此，介绍了物理方法探测海底底质的方法和仪器。

海洋生态环境监测部分中详细地阐述了海洋生物调查、海洋化学调查和海洋环境质量调查与评价三大部分。在海洋生物调查中，介绍了调查目的、任务和常用名词，调查项目和方式，调查和分析仪器设备，样品采集、样品分析，叶绿素a、初级生产力的测定，微生物调查、微微型、微型和小型浮游生物调查，大、中型浮游生物调查，鱼类浮游生物调查，大型底栖生物调查，小型底栖生物调查，污损生物调查和游泳动物调查。在海洋化学调查中，介绍了海洋化学调查的目的和方法、水样的采集以及程序。海洋环境质量调查与评价一章中，介绍了污染源调查、海水质量现状、海洋沉积物质量现状、水质调查项目、指数法现状评价程序、污水排放标准、污染现状数值模拟计算、拉格朗日余流追踪。

最后一部分，结合前面介绍的各项海洋调查内容和方法，给出了实际海洋调查的应用，这些对于理解各项海洋调查内容以及实施方法具有重要的作用。

《海洋调查技术及应用》-本书结构概述

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