千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦海底探測(cè)技術(shù)調(diào)研報(bào)告海底探測(cè)技術(shù)調(diào)研報(bào)告

課程名稱海洋地質(zhì)概論

課程學(xué)期12-13第1學(xué)期

課程教師廣雪徐繼尚馬妍妍

學(xué)生專業(yè)2010級(jí)信息與計(jì)算科學(xué)

學(xué)生文波

學(xué)生學(xué)號(hào)1

2012年12月02日

海底探測(cè)技術(shù)調(diào)研報(bào)告

文波1摘要：人類用科學(xué)辦法舉行海洋科學(xué)考察已有100余年的歷史，而大規(guī)模、系統(tǒng)地對(duì)世界海洋舉行考察則僅有30年左右。海底探測(cè)技術(shù)匯合了各科領(lǐng)域的最高技術(shù)成果，它包括了調(diào)查平臺(tái)、海上定位、海底地形探測(cè)、地球物理探測(cè)、海底取樣、海底觀測(cè)、遙感技術(shù)等幾大類。一艘先進(jìn)的海洋地質(zhì)考察船實(shí)際上是一具綜合海底探測(cè)系統(tǒng)。本文要緊總結(jié)現(xiàn)代海底探測(cè)技術(shù)以及其分類，國(guó)外海底探測(cè)技術(shù)的對(duì)照，并舉行總結(jié)分析。

關(guān)鍵字：調(diào)查平臺(tái)科學(xué)考察船海上定位海底地形探測(cè)地球物理探測(cè)海底取樣海底觀測(cè)遙感技術(shù)

0引言

探究海底對(duì)人類而言是這樣神奇而又誘人，惟獨(dú)進(jìn)展了海底探測(cè)技術(shù)，這種渴望才干變成現(xiàn)實(shí)。人類對(duì)海底認(rèn)識(shí)的每一次飛躍，都必定得到新技術(shù)和新辦法的支持?；芈曁綔y(cè)技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致對(duì)海底認(rèn)識(shí)的第一次飛躍；用于反潛作戰(zhàn)的磁力儀改裝成的海洋磁力儀之后，進(jìn)展了海洋磁測(cè)技術(shù)，終于識(shí)不出洋中脊兩側(cè)互為鏡像的線性地磁異常帶，為海地?cái)U(kuò)找到了證據(jù)，吹響了地質(zhì)學(xué)XXX的號(hào)角；集現(xiàn)代石油鉆探之大成及海洋定位與船舶穩(wěn)定性于一體的深海鉆探技術(shù)，全面證實(shí)了板塊學(xué)講，保證了地學(xué)XXX的成功；采納深海鉆探技術(shù)和長(zhǎng)柱狀巖芯新技術(shù)，揭示了海洋沉積物中包含的豐富古海洋環(huán)境信息，導(dǎo)致了新興的交叉學(xué)科古海洋學(xué)的形成，成為世紀(jì)之交地球科學(xué)中最有活力的領(lǐng)域，是“全球變化研究”

的重要組成部分。

目前，海洋地質(zhì)調(diào)查和技術(shù)手段要緊有：利用人造衛(wèi)星導(dǎo)航和全球定位系統(tǒng)（GPS），以及無線電導(dǎo)航系統(tǒng)來確定調(diào)查船或觀測(cè)點(diǎn)在海上的位置；利用回聲測(cè)深儀，多波束回聲測(cè)深儀及旁測(cè)聲納測(cè)量水深和探測(cè)海底地形地貌；用拖網(wǎng)、抓斗、箱式采樣器、自返式抓斗、柱狀采樣器和鉆探等手段采取海底沉積物、巖石和錳結(jié)核等樣品；用淺地層剖面儀測(cè)海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和結(jié)構(gòu)特征。用地震、重力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢矸椒?，探測(cè)海底各種地球物理場(chǎng)特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源，有的還利用放射性探測(cè)技術(shù)探查海底砂礦。

1調(diào)查平臺(tái)

包括科學(xué)考察船、HOV、AUV、ROV等，這個(gè)地方要緊介紹科考船。

海洋科學(xué)調(diào)查船擔(dān)負(fù)著調(diào)查海洋、研究海洋的責(zé)任，是利用和開辟海洋資源的先鋒。它調(diào)查的主

要容有海面與高空氣象、

海洋水深與地貌、地球

磁場(chǎng)、海流與潮汐、海水

物理性質(zhì)與海底礦貨物源（石油、天然氣、礦藏等）、海

水的化學(xué)成分、生

貨物源（水產(chǎn)品

等）、海底地震等。其中極地考察和大洋調(diào)查等活動(dòng)，為世界各國(guó)科學(xué)家所矚目。大型海洋調(diào)查船可對(duì)全球海洋舉行綜合調(diào)查，它的穩(wěn)性和適航性能好，可以經(jīng)受住大風(fēng)大浪的突擊。船上的機(jī)電設(shè)

備、導(dǎo)航設(shè)備、通訊

系統(tǒng)等十分先進(jìn)，燃料

及各種日子用品的裝載量大，可以長(zhǎng)時(shí)刻堅(jiān)持在海上舉行調(diào)

查研究。并且，這類船

還具有優(yōu)良的控制性

能和定位性能，以習(xí)慣

各種海洋調(diào)查作業(yè)的

需要。

建筑專用科學(xué)調(diào)查船始于1872年的英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)，從1872年起，歷經(jīng)4年時(shí)刻圍繞航行，觀測(cè)資料包括洋流、水溫、天氣、海水成分，發(fā)覺了4700多種海洋生物，并首次從太平洋上撈取了錳結(jié)核。我國(guó)的紅2號(hào)（中國(guó)海洋大學(xué)）、科學(xué)3號(hào)；XXX的地球號(hào)，“浦島號(hào)”等，美國(guó)也擁有數(shù)量眾多的海洋科學(xué)調(diào)查船。（圖為我國(guó)的紅2號(hào)、科學(xué)3號(hào)科考船）

2海上定位

準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位關(guān)于建立海底地形、沉積物正確的空間關(guān)系和準(zhǔn)確的動(dòng)圖是必別可少的，目前，常用的辦法有下面幾種。

1）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

歐盟、中國(guó)參與合作的伽利略系統(tǒng)是

現(xiàn)今為止最先進(jìn)的當(dāng)行定位系統(tǒng)，美國(guó)的

軍民兩用的GPS定位系統(tǒng)；俄羅斯的全球

導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，中國(guó)的北斗2號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)

后。其中，中國(guó)的技術(shù)較為率先。在海洋考察方面，要緊運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)，整個(gè)GPS系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控和用戶接收設(shè)備三部分組成。船舶上安裝GPS導(dǎo)航定位儀接收GPS空間衛(wèi)星（全球24顆衛(wèi)星組成）的發(fā)送的信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理，將船舶位置顯示出來。

這種定位準(zhǔn)確而且別受海域和藹象條件的限制。

2）無線電導(dǎo)航系統(tǒng)

20世紀(jì)60年代以來，中國(guó)曾研制30多種導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其中無線電

導(dǎo)航定位系統(tǒng)占要緊位置。到目前為止，以Argo和Maxiran為主的高精度系統(tǒng)基本能覆蓋全國(guó)近岸350km的海域，精度可達(dá)5-10km。

3）海底聲學(xué)脈沖及海洋雷達(dá)浮標(biāo)定位系統(tǒng)

在遠(yuǎn)離陸基的小圍海

域，可使用海底聲學(xué)脈沖收

發(fā)兩用機(jī)舉行交叉定位；也

能夠在浮標(biāo)上放置雷達(dá)應(yīng)答

器，相關(guān)于浮標(biāo)舉行走行定

位，這兩種辦法可精確的測(cè)量相對(duì)位置，但必須有其他辦法確定測(cè)量區(qū)的的經(jīng)緯度。（如電影《超級(jí)戰(zhàn)艦》中在關(guān)閉GPS后，算是利用海洋雷達(dá)浮標(biāo)來確定外星戰(zhàn)艦的相對(duì)位置）

4）水下聲學(xué)定位系統(tǒng)

包括長(zhǎng)基線、短基線、超短基線、組合定位系統(tǒng)化，要緊應(yīng)用于大多海洋工程,如海洋油氣開辟、深海礦藏資源調(diào)查、海底光纜管線路由調(diào)查與維護(hù)等。3海底地形探測(cè)辦法

要緊包括聲學(xué)測(cè)深技術(shù)（回聲測(cè)深、多波束測(cè)深、旁側(cè)掃描聲納等技術(shù)）和衛(wèi)星遙感測(cè)深技術(shù)、電

磁測(cè)深等。利用電磁、激

光、遙感、聲學(xué)原理，來

測(cè)量海底深度。衛(wèi)星遙感

測(cè)深技術(shù)方面：我國(guó)起步晚，水平低。

1）回聲測(cè)深技術(shù)

經(jīng)過聲脈的發(fā)射和同意之間的行程記錄，在船航過程中，假如別間斷地發(fā)聲并同意回聲，就可繪制出一條海底地形曲線。假如將大量等間距的海底地形曲線組合起來，經(jīng)過計(jì)算處理就能夠獲得海底立體圖像。20世紀(jì)20年代，德國(guó)“流星”號(hào)考察船在南大西洋首次使用回聲測(cè)深儀，才使海底地形測(cè)量成為也許。

2）多波束測(cè)深技術(shù)

多波束測(cè)深(multibeam

echosounder)是20世紀(jì)80

年代的高科技產(chǎn)物。多波束

測(cè)深儀由探頭、處理機(jī)和工

作站三部分組成。探頭向海

底發(fā)射數(shù)百束窄波波束，發(fā)射波束與測(cè)線方向垂直呈扇形分布。經(jīng)過變換聲波發(fā)射頻率，是測(cè)量圍可從數(shù)十米到數(shù)千米。利用多個(gè)波束聲波探測(cè)海底深度，經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到航跡兩旁帶狀區(qū)域海底深度、海底地貌。目前國(guó)尚無商用化的國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)；德國(guó)、美國(guó)、挪威、丹麥、英國(guó)較率先。

3）旁側(cè)掃描聲納

20世紀(jì)60年代用于海底地形測(cè)

量的重要手段。利用超聲波在水中傳

播和反射的原理，設(shè)計(jì)創(chuàng)造而成的一

種對(duì)水下目標(biāo)舉行深測(cè)、定位、以圖

像形式顯示并記錄信號(hào)的探測(cè)海底地貌的儀器裝置。分辨率cm級(jí)。（圖為旁側(cè)掃描聲納掃描到一艘沉船）

4）海底電磁探測(cè)技術(shù)

利用相關(guān)電磁探測(cè)儀器在海底采集海底自然電場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)海底構(gòu)造與資源舉行物理探測(cè)。我國(guó)擁有世界率先水平的成果和海底電磁探測(cè)儀器。

4地球物理學(xué)辦法

對(duì)海洋底部地球物理場(chǎng)性質(zhì)的測(cè)量，應(yīng)用物理學(xué)的測(cè)量手段，可調(diào)查海洋的地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布。

1）淺地層剖面測(cè)量技術(shù)

它與回聲測(cè)深工作原理相同，

只只是用低頻聲脈代替高頻聲脈，

淺底層剖面測(cè)量以圖解的方式記

錄地質(zhì)剖面，依照這些剖面能夠判

斷沉積層在剖面上的分布及特征。

旁側(cè)掃描聲吶與淺地層剖面聯(lián)合應(yīng)用，可獵取海底淺部的三維圖像。（圖為德國(guó)SES-2000，世界上第一套便攜式的參量陣淺地層剖面儀）

2）多頻聲學(xué)剖面測(cè)量技術(shù)

1999年，J.A.Dunbar等裝置了一臺(tái)多頻海底回聲探測(cè)儀，那個(gè)探測(cè)儀系統(tǒng)包括一具200khz的精確回聲探測(cè)儀和一套海底剖面多頻探測(cè)系統(tǒng)，并與GPS相連。它并且發(fā)射3個(gè)或多個(gè)頻率的聲波，使用假彩群記錄別同頻率的聲波反射圖像，經(jīng)過微機(jī)處理，對(duì)別同層挑選最佳波段記錄，形成一幅假彩XXX合成剖面記錄，能夠經(jīng)過彩XXX分割技術(shù)準(zhǔn)確的劃分出別同聲學(xué)反射層，是一具應(yīng)用前景很廣大的淺地層剖面探測(cè)技術(shù)。

3）高分辨率單道模擬地震系統(tǒng)

其工作原理與淺地層剖面系統(tǒng)相似，但震源能量較大，常使用電火花震源，頻率100—200khz，能夠穿透100—500m的海底，分辨率達(dá)5m，這關(guān)于淺地層剖面系統(tǒng)別能穿透的深度是有效的的探測(cè)手段。

4）高頻多道數(shù)字地震系統(tǒng)

這是海洋石油探測(cè)的要緊辦法。利用地震波在海底地層中的傳播規(guī)律，來研究在海底以下的地質(zhì)構(gòu)造。海洋石油探測(cè)所采納的地震系統(tǒng)，是近年來地球物理領(lǐng)域