第二章 测量基础-深度测量

用水文绞车上系有重锤（铅锤）的钢丝绳测量水深称为钢 丝绳测深。 绞车是供升降各种海洋仪器和采样工具以及水深测量用的 ，因而它是调查船上最重要也是最基本的设备之一。 绳索计数器是用于计算放出或回收钢丝绳长度的仪器，由 滑轮和滑轮轴组合的若干齿轮构成。
一、测深设备
二、测深方法
定时探测时，根据海流的大小在水文绞车的钢丝绳前端挂一个铅鱼锤， 其探测步骤如下： 1. 操纵绞车，放松钢丝绳，让重锤的底部恰好降到水面上，此时把计 算器清零或记下计算器读数。 2. 操纵绞车，继续放出钢丝绳，当重锤触底而使钢丝绳松弛时，立即 停车，然后将钢丝慢慢收紧，使重锤刚好触底时读取计数器指示数 ，并记录它，两次计数器的差即为实测水深。 3. 若钢丝绳倾斜时，应用倾角器测量钢丝绳倾角；遇到钢丝绳倾角过 大时，应在可能条件下加重铅锤，使倾角尽量减少。当加重铅锤以 后，钢丝绳的倾角≥10°时，应施行倾斜校正。如计数器误差超过 范围,则需施以计数器校正系数的订正（校正系数在0.98～1.02之 间，不必校正）。倾角超过30°时，应加大铅锤的重量或利用其他 方法使倾角控制在 30°以内。 4. 操纵绞车，收回钢丝绳。
利用声波在海水中的直线传播，触海底后反射回来的特性 其测深原理如图2－2所示。图中发射超声波的装臵，称为发射震动器 ，接收海底回声的装臵，称为接收震动器。它安装在船底，若超声波 由发出，到达海底后，立即反射回来，被接收，前后经过的时间间隔 为西t，那么，由船底到海底的距离S为： S=（1500×△t）／2 H=S十h 式中h为船吃水深度；H为真实水深。 实际使用中，直接在回声测深仪指示器上读取深度数据。
如果加重后，钢丝绳倾角仍然≥10°时，就要进行校正 。 1. 进行钢丝绳水上部分校正：根据计数器高度 和倾角 h 查《钢丝绳倾斜时水上部分订正值》表，得出校正值 ，然后将水上钢丝绳长减去校正值，得到水上钢丝绳实 m 际长度； 2. 进行钢丝绳水下部分校正：用钢丝绳的水下长度和倾角 ，查《船只抛锚时钢丝绳倾斜水下部分订正值》表，得 钢丝绳倾斜的水下部分订正值 。 3. 依下式算得实际深度: k

h
Z L (Z h) L(1 cos )
Z L cos h
前提条件：认为钢丝绳以直线形式斜放入海中的，表示， 上下层流速、流向一致、水摩擦阻力可以忽略的情况下是 可能的。但实际测量中，钢丝绳在水中的往往不是直线， 而是比较复杂的曲线，因为上下层流速大小的不同，流向 的方向不同，钢丝绳末端悬挂的铅锤的形状、大小和重量 等有关。 许多海洋学家做了不少的实验和研究，但没有获得理想的 结果。因此，在目前实际工作中遇到钢丝绳倾斜时，最好 是用重锤增加钢丝绳末端悬吊的仪器重量，以减小倾角， 尽量不加以校正。
浮子式验潮仪介绍
浮子式验潮仪一般是利用 放在验期井内的浮子随潮 位涨落升降，通过传递绳 带动绳轮和记录筒转动实 现潮高记录；同时，由时 钟控制记录笔尖做水平匀 速移动，实现潮时记录。
浮子式验潮仪介绍
浮子式验潮仪介绍
SCA5-1水位自记仪（1992年通过鉴定）由国家海洋局海洋技术研究所 研制。仪器的数据转换装臵采用单片机系统，标准RS232串行接口， 可与微机系统进行通讯。其终端采用两种形式①单一潮位显示器，只 显示瞬时水位；②采用小型微机，自动采集、处理潮汐资料，自动显 示打印潮位数据．自动绘制潮位曲线，自动存储录制潮位数据．并可 独立与计算机系统通讯绘制潮汐报表。数据采用电话线传输或电力载 波传输。仪器适用于无入值守的台站使用。仪器测量范围为0-10rn， 准确度为±1cm，潮位分辨率为00.1 cm，可连续24h工作．采样时间 为1min。
形形色色的水尺
浮子式验潮仪器观测
采用浮子式验潮仪观测的需要建造验潮井，采用 其他验潮仪观测一般不用验潮井。 验潮井是为安装验潮仪而专设的建筑物。验潮井 按其建筑结构形式可分为岛式和岸式两种。
岛式、岸式验潮井
验潮井的要求
井筒一般为圆形，内径0.7-1m 井口应高于可能最高潮位1.5-2m 井底应低于可能最低潮位1m 以上 井筒开有进水孔，其高度约在可能最低潮位下0.5-1m。 进水孔必须要保证验潮井有较好的随潮性和消波性 （设计可按规范要求并考虑海区的其它因素影响）。 英国政府1965年公布的验潮井手册中推荐的小孔直径与井直径之比为 0.01，截面积之比为万分之一 我国一般为五百分之一。岸式验潮井的输水管需符合规范要求（ 1m,5%,r=1m时管长与直径：5-0.01,10-0.12,15-0.14）。
压力潮汐测量仪
3-1 国产压力式验潮仪器 1. SCA2－2型（原SCL2－2）压力式验潮仪由国家海洋局海 洋技术研究所研制(1987年通过鉴定，是SCA2－1型的改 型），是一种无井验期仪。仪器基于测量水下或与水面 相联系的水上某液面的压力来测量潮位数变化。仪器终 端来用微机系统。但还保留了A／D转换和模拟记录部分 ，以确保仪器的可靠性。潮高测量范围为0—8m，精确 度≤10mm，潮时测量精确度5min/d，传输距离：电缆 1000m，气管500m,连续24h工作。该仪器于1983年曾被 联合国教科文组织海委会推荐给一些第三世界国家使用 。
H P PA g
g局部重力，采用1980年国际正常重力公式求得，即 g g 0 (1 sin 2 sin 2 2 ) 其中，g 0 9.780327m / s 2 , 0.0053024, 0.0000058
回声测深仪的进一步应用
我国使用回声测深仪的船 只较为广泛，它不仅记录 迅速，而且在停航和航行 中均可进行工作，并能把 连续测得的结果记录下来 ，使我们能得到整个航线 上的深度、地形分布轮廓 和固定站位的潮汐情况。
第3章、潮汐测量
沿岸潮位变化直接关系到船舶的进出港口，海洋 和海岸工程设计、海军的水雷布设深度、风暴潮 和潮汐预报、海涂围垦、潮汐发电等方面。 因此，潮位观测对确定平均海平面和深度基准面 、潮汐表制作、风暴潮预报、海上作战指挥、海 底电缆的敷设、地震预报等具有非常重要的意义 。
二、钢丝绳的倾斜校正 原因：受海流的影响，钢丝绳的长度比实际的深度大，需 进行倾角订正。 校正的方法：用倾角器测出倾角后，仪器沉放的实际深度 ： ：经计算器差校正后的钢丝绳放的实际长度； L ：倾角 ：计数器滑轮到海面的高度 实际工作中常把上式变成改正式：
Z L cos h
潮位和潮位变化
水体的自由水面距离固定基面的高度统称为水位 。海洋中的水位又称潮位。 潮位变化包括在天体引潮力作用下发生的周期性 的垂直涨落，以及风、气压、大陆径流等因素所 引起的非周期变化，故潮位站观测到的水位是以 上各种变化的综合结果。
水尺观测
仪器校准和临时性观测。 采用人工读数平均法消波。 波高越大误差越大，波高 1.5m，精度5cm；平静海况下 ，2cm。
Z Lk m
订正示例
已知： 计数器离水面得高度 ＝6m h 钢丝绳倾角 ＝30° 入水钢丝绳长 ＝100m L 求实际水
Z
Z Lk m
订正示例
根据 h 和 查表得 ＝0.9m， m 根据 与 得＝5.2m， L 实际深度 ＝93.9m
Z
四、使用绞车的注意事项
压力潮汐测量仪
SSA2－1型便携式潮汐仪，是由国家海洋局第一海 洋研究所研制的一种无井验潮仪（1991年研制） 。由微机、水下探头、电缆和内外导管组成．可 实时对大气压力、温度、盐度、重力、涌浪、海 流要素进行补偿，能立即打印准确潮位值。
压力潮汐测量仪
HYC－01便携式验潮仪是由海军海洋测绘研究所研制。1995年12月， 海军海洋测绘研究所与北海舰队海测船大队等单位ห้องสมุดไป่ตู้黄海某海区进行 了自动验潮仪海上试验，自动验潮仪达到国际同类产品的先进水平。 自动验潮仪的组成：从空间上自动验潮仪分为两部分:水上机和水下 机。水上机包括:释放应答器(含换能器)、数据接收器及数据处理机; 水下机包括:水位计(验潮主机)、释放器(含换能器)、基座(或沉块) 、浮球、理电池。 自动验潮仪工作水深10－200m，连续工作40天以 上，压力采集间隔可选1分钟、5分钟、10分钟等等，潮位精度为现场 水深的1‰，工作环境的温度为0－50℃，定时精度40天内误差小于12 秒。
三、测量深度的校正
一、计数器器差校正 原因：在制作和使用中，由于机械磨损，存在一定误差，在使用前必 须进行器差校正。 校正的方法：将钢丝绳通过计数器，自绞车上放出来，当钢丝绳的起 端通过计数器时，将指针拨到“0”处，到放出一定数量（100～200m ）后，用卷尺量取经过计数器的钢丝绳实际长度。用A表示校正系数 ： A＝L/l 式中：L为所放出钢丝绳的实际长度； l为计数器的示数。
现场水深和海图水深
水深：固定地点从海平面到海底的垂直距离。 水深分为现场水深（即瞬时水深）和海图水深。 现场水深指现场测得的自海面至海底的铅直距离。 海图水深是从深度基准面起算到海底的水深。 我国采用的是“理论深度基准面”作为海图起算面。
水深测量的时间，连续站每小时测一次；大面（或断面） 调查，在船到站后即测量。传统的深度测量准确度为±2 ％。100m以浅，记录取一位小数；超过100m，记录取整数 。 水深测量通常采用回声测深仪和钢丝绳测深两种方法。用 回声测深仪的方法使用方便，测量快捷，结果准确度较高 。
压力潮汐测量仪
3.2国外压力式验潮仪器 WLR7水位记录仪
压力潮汐测量仪工作原理
观测需测的量如下： 1. 总压强P，它是气压与水 压的总和、由水位计的压 力探头测得，kPa。 2. 现场水温T，由水位计温 度探头测得,℃。 3. 现场气压PA，由自记气压 表测得,kPa。
在传感器之上的海水高度 H为:
《海洋调查规范》中 1. 规定水位测量的准确度为： 水深在10 m以浅时，测量的准确度为±0.05 m； 水深在10-100 m范围内时，测量准确度为±0.1m。 2. 规定取样时间间隔： 连续观测在30昼夜以内时，取样时间间隔为 5 min；连续观测超过30昼夜时 ，取样时间间隔定为10 min。 3. 水位观测需测的量如下： 总压强，它是气压与水压的总和、由水位计的压力探头测得，kPa。 现场水温，由水位计温度探头测得,℃。 现场气压，由自记气压表测得,kPa。 《海滨观测规范》中规定： 潮高测量的准确度 规定为三级：一级±1 cm； 二级±5 cm；三级±10 cm。
1. 观测前应了解绞车和钢丝绳的最大负载及绞车的各种开关 ，各挡速度及刹车的结构和性能，并熟悉开车、停车、快 慢车和正倒车的操作。 2. 检查钢丝绳有无细刺、折断的钢丝和扭折痕迹，严重时应 更换，工作过程中应尽量避免钢丝绳挤伤或折伤；如排绳 器发生故障，应协助绞车排绳。 3. 绞车卷筒应保持顺利转动，轴承和齿轮应经常保持足够的 润滑油，但禁止在刹车带里涂油。 4. 调查结束后，将绞车、钢丝绳和计数器擦拭干净，并在计 数器和钢丝绳上涂抹黄油，然后用帆布生将绞车盖好。
第二章 测量基础-深度测量
主讲人：陈开健
湖南农业大学动物科学技术学院
2012年9月
An Introduction to Database System
我们要认识海洋和水域，全面了解海洋和水域，首先应 从它的外貌着手研究，然后再研究它的内在规律。 ——水深测量就是研究其外貌的一种手段。


借助水深测量来了解海底地形的分布情况可以避免海面 航行的船只搁浅、触礁，潜艇可以利用海底地形作屏障 以避免被搜索。并使对方的信号接收仪器收不到潜艇发 出的噪音。对国防和国民经济建设具有很重要的意义。 海洋调查中的水深测量是配合其他海洋要素观测的，作 为这些要素测量的基础，船到站后，首先确定站位水深 ，由它来确定海洋要素的观测层次，然后再进行海洋要 素的观测。