海底探测技术重点

2、设备的基本构成和工作程序

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）

水深测量的工作程序（第五章ppt）

（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）多波束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

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布设检查测线：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。

方法：

①分析测区是否需要现场验潮；

②了解海域潮汐性质，不同潮汐性质区分设验潮站；

③了解在同一潮汐性质的海域，其最大潮差、潮时的差异性，在超出原则要求的区域

分别设

4）水体声速的获得：

声波测量水深的前提是水体声速横向相同。近岸若有径流的注入，使这一前提不存在，必须增加声速测站！

①实测法：声速剖面仪

②计算法：用CTD测量温、盐、静压力，代入经验公式计算

③比对法：

5）测深仪的吃水：动吃水的值随着船相对于水体运动速度的不同而变化。

（3）实测水深数据的校正：

①吃水校正

②波浪校准：涌浪滤波

③水体声速影响校正：制作校正曲线，实测水深=记录图谱读数+声速校准深度

④坡度校准：由于波的偏移效应，记录的海底坡度小于真实的海底坡度。

校正公式：Sin∠2=tan∠1（∠2表示真实坡度角）

⑤潮位校正：在潮位观测的数据上，相对于测深基准面，进行实测潮位的修正

（4）室内数据处理：

坏点修正→水深数据读取→实测数据校准→潮位校正→测深精度评估→成图

多波束：（1）多波束主体设备：

①发射阵—多波束探头：一次发射在海底形成多波束条带，条带沿航迹方向的大小称

为纵向脚印。

②接受阵—发射接收工作站：通过接受将海底回波分为多个小区（脚印），通过接收阵检波器的组合可形成多个脚印相互交叠的波束。

③后处理工作站

（2）外围设备：

声速剖面仪

①水体声速不仅影响水深计算还影响探测位置

②水体声速必须是剖面曲线而非平均声速）

③水体声速测量设备：CTD或声速剖面仪。

卫星定位系统

光纤陀螺

①电罗经：指明多波束中轴线方向的设备。

②运动传感器：探知实时多波束的姿态，实时校正多波束换能器的运动

多波束水深测量的工作程序：

（1）设备选型

（2）多波束的安装与安装测量

①多波束安装于船首至船长1/3区段

②多波束系统各组合单元位置关系测量：以船舶横向、纵向及平均吃水线交点处设置坐标原点。

（3）多波束的安装校准工作

①横摇校准：选择平坦的海区，以相同的船速往返测量重合的测线

②纵倾校准：选择有突起的海区，以相同的船速往返测量重合的测线

③首偏校准：选择有特殊目标物的海区，以相同的船速沿目标物两侧同向测量两条平行的测线。

④时间延迟校准：选择倾斜的海区，分别以慢速和快速沿垂直等深线的一条测线探测，根据测得的海底地形获得系统的时间延迟。最新的多波束系统增加了数据传输标定系统，

故无需时间延迟校准。

⑤多波束探头的吃水校正

（4）多波束测深实施原则及注意事项

①多波束测线方向平行水深等值线；

②测线间距必须保证测线间有至少10％的重复覆盖

③每天至少一次水体声速校准（并实时监察声速曲线的有效性）

④船舶吃水变化校正；

⑤做好班报记录及数据备份工作

（5）多波束测深数据处理

回放原始数据文件→导航数据改正→数据清理→吃水校正→潮位校正→离散数据→网格化→滤波处理→绘图→水深地形图

（6）多波束测深精度评估

水体声速测站、区块多波束覆盖图、主测线与检查线交点精度检查

规程中要求“测深误差值为水深值的±1%”

侧扫声呐

设备构成：1、拖体（换能器和水听器集合）：一般具有两个换能器和水听器，提高探测效率；发射和接受具有较强的定向性；具有极小的水平波束角（0.5-1.5度），提高探测的分辩率；具有较大的垂向波束角（32度左右），扩大覆盖宽度；具有较高的工作频率（几十KHz——几千KHz），频率高分辩率也高，水体对波的吸收少，防止泥面下地层回波的干扰2、主机3、电缆4、记录仪（双通道）：反射波强度放大调节旋钮gain和TVG，通过两者的配合使用，使均匀海底的声呐图像灰度一致。

工作方法：

（1）工作目的的确定：地质调查、特殊现象探查、物体寻找

（2）明确技术要求

（3）明确探测规范：地质调查有国家规范、行业规范和业主下达的技术要求

（4）设备的选型：侧扫声呐选型：依据探测要求和工作区域环境情况

定位设备选型：依据定位精度要求

（5）测线的布设：

设计的依据：工作目的、设备情况、海底情况、水深情况、水体浑浊度、调查区形态等

设计的原则：实现目的要求、满足规程、高效、易操作。

设计的内容：测线方向、测线数目、测线间距

（6）拖曳方式的选择：

影响因素：①拖体高度：在最大探测量程固定的条件下，拖体高度越大，海底覆盖宽度越小；声呐有效信号所占比例越小；目标可识辨性越差。规范规定：拖体高度为声呐单侧量程的10%-15%

（7）船速的控制：

船速越低，炮点密度越大，探测分辨率越高。一般正常船速4~6节。

（8）定位点间距的选择：对于GPS信号未接入声呐的老设备，根据调查比例尺，图上

1cm，有一个定位点。方法：定标器法（MARK盒），

（9）声速的确定：一般以水体垂直声速的平均值为准，输入声呐设备中

（10）图谱的识别

（11）被探测物体或地质体参数的判定分析

量程、覆盖及斜率校正

拖体位置校正：在声呐拖缆较短情况下，可通过缆线长度、海流流向判定；水深较大，电缆长度较长时，声呐拖体需要超短基线或长基线定位。

（12）地质现象的解译

浅地层剖面

设备组成：

1）传统的压电震源剖面设备：主机、拖体、连接电缆、记录仪及后处理设备（作用：①滤