代替GB/T12763.5—1991海洋調(diào)查規(guī)范第5部分：海洋聲、光要素調(diào)查2007-08-13發(fā)布中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布I 2規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14一般規(guī)定 44.1調(diào)查任務的技術設計 44.2站位布設和標準層次 44.3相關規(guī)定 55海水聲速測量 55.1技術指標 55.2測量方法 5.3數(shù)據(jù)記錄和整理 66海洋環(huán)境噪聲測量 76.1技術指標 76.2測量方法 86.3數(shù)據(jù)記錄和整理 7海底聲特性測量 7.1技術指標 7.2測量方法 7.3數(shù)據(jù)記錄和整理 8海洋中聲能傳播損失測量 8.1技術指標 8.2測量方法 8.3數(shù)據(jù)記錄和整理 9海面照度觀測 9.1技術指標 9.2測量方法 9.3數(shù)據(jù)記錄和整理 10表觀光學量觀測 10.1技術指標 10.2測量方法 10.3數(shù)據(jù)記錄和整理 11固有光學量觀測 11.1技術指標 11.2測量方法 11.3數(shù)據(jù)記錄和整理 附錄A(資料性附錄)記錄表格式 附錄B(資料性附錄)測聲換能系統(tǒng)的結構和布設 Ⅱ附錄C(資料性附錄)反射法的平均聲速計算 附錄D(資料性附錄)沉積物聲速計算的經(jīng)驗公式 附錄E(資料性附錄)純水固有光學參數(shù)和溫度校正系數(shù) 參考文獻 圖1光譜儀水面以上觀測幾何示意圖 圖B.1水聽器減震系統(tǒng) 圖B.2海上布設示意圖 圖C.1示波器出現(xiàn)的波形 表1干擾噪聲級修正表 表2照度的測量要求 表3儀器靈敏度和動態(tài)范圍要求 表4氣-水表面反射率與風速、太陽天頂角的關系 表5分立波段的光束透射率或光束衰減系數(shù)測量的基本技術要求 表A.1海水聲速觀測記錄表 表A.2海洋環(huán)境噪聲測量記錄表 表A.3海底聲特性測量——直接法現(xiàn)場記錄表 表A.4海底聲特性測量——反射法現(xiàn)場記錄表 表A.5聲能傳播損失測量——發(fā)射船測量記錄表 表A.6聲能傳播損失測量——接收船測量記錄表 表A.7走航式海面照度存儲載體索引表 表A.8海面照度觀測記錄表 表A.9輻照度/輻亮度存儲載體索引表 表A.10輻照度/輻亮度水下剖面測量法記錄表 表A.11輻照度/輻亮度水面以上測量法記錄表 表A.12海水光束透射率/光束衰減系數(shù)存儲載體索引表 表A.13海水光束透射率/光束衰減系數(shù)觀測記錄表 表A.14海洋光學數(shù)據(jù)文件格式規(guī)定 43表E.1純水固有光學參數(shù)和溫度校正系數(shù)表(T。=22℃) ⅢGB/T12763《海洋調(diào)查規(guī)范》分為11個部分：——第1部分：總則；——第4部分：海洋化學要素調(diào)查；——第5部分：海洋聲、光要素調(diào)查；——第7部分：海洋調(diào)查資料交換；——第8部分：海洋地質地球物理調(diào)查；——第9部分：海洋生態(tài)調(diào)查指南；——第10部分：海底地形地貌調(diào)查；——第11部分：海洋工程地質調(diào)查。其中第9部分、第10部分和第11部分對應于GB/T12763—1991本部分為GB/T12763的第5部分，代替GB/T12763.5—1991《是新增部分。海洋調(diào)查規(guī)范海洋聲、光要素調(diào)本部分與GB/T12763的第1部分和GB/T12763的第7部分配套使用。本部分與GB/T12763.5—1991相比，主要變化如下：——光學要素部分借鑒了美國航空航天局(NASA)2002年版的《海洋光學規(guī)范用于衛(wèi)星海洋水色傳感器檢驗(OceanOpticsProtocolsforSatelliteOceanColourSensorValidation,2002)》,并結合我國二類水體的具體情況作了全面的修訂。除了保留原有的海面照度觀測外，其余重新編寫。在光學要素中增加了輻亮度的觀測量。以“表觀光學量觀測”統(tǒng)稱輻照度和輻亮度測量。依據(jù)這二個觀測量的獲取，在數(shù)據(jù)處理中導出離水輻亮度、遙感反射比、輻照度反射比、漫射衰減系數(shù)等重要的海洋光學參數(shù)。光學部分的觀測要素在測量的量、技術指標、測量方法、儀器設備的要求和數(shù)據(jù)處理等方面都有重大改變，在相應的章節(jié)都作了詳細的規(guī)定和要求?！晫W要素方面結合當前的水聲觀測儀器的發(fā)展，對參數(shù)的技術要求和測量方法及資料整理作了修改。本部分由國家海洋局提出。本部分由國家海洋標準計量中心歸口。本部分由國家海洋局第一海洋研究所負責起草，國家衛(wèi)星海洋應用中心、國家海洋局第三海洋研究所、國家海洋技術中心參加起草。本部分所代替標準的歷次版本情況為：1海洋調(diào)查規(guī)范第5部分：海洋聲、光要素調(diào)查1范圍GB/T12763的本部分規(guī)定了海洋聲、光要素調(diào)查的技術指標、測量方法、數(shù)據(jù)記錄和整理。本部分適用于海洋聲、光要素調(diào)查，也可適用于江河、湖泊的聲、光要素測量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過GB/T12763的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準。然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方，研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB3102.6—1993光及有關電磁輻射的量和單位GB/T3241倍頻程和分數(shù)倍頻程濾波器GB/T3785聲級計的電、聲性能及測試方法GB/T4128聲學標準水聽器12763.1海洋調(diào)查規(guī)范第1部分：總則12763.2海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測12763.3海洋調(diào)查規(guī)范第3部分：海洋氣象觀測12763.6海洋調(diào)查規(guī)范第6部分：海洋生物調(diào)查12763.7海洋調(diào)查規(guī)范第7部分：海洋調(diào)查資料交換12763.8海洋調(diào)查規(guī)范第8部分：海洋地質地球物理調(diào)查3術語和定義下列術語和定義適用于GB/T12763的本部分。海水聲速soundvelocityinthesea聲波在海水中的傳播速度。注：海水聲速單位用m/s表示。聲速梯度soundvelocitygradientG海水中聲速隨深度或水平方向的變化率。注：聲速梯度單位用s-'表示。聲速隨深度急劇變化的水層。2聲速不隨深度變化的水層。水下聲道underwatersoundchannel在海洋中聲速隨深度變化存在極小值時，若將聲源置于極小值附近水層，聲線將被約束在一定厚度水層內(nèi)傳播，傳播過程聲能損失極小，此水層稱為水下聲道。注：聲速極小值所處的水平面稱為聲道軸。聲道軸下側若是深海等溫層，此水下聲道又稱為深海聲道(SOFAR海洋環(huán)境噪聲marineenvironmentalnoise由存在于海洋中多種噪聲源所輻射的并在其中傳播的噪聲。噪聲頻帶聲壓級noisebandsoundpressurelevelLpf一定頻帶內(nèi)的海洋環(huán)境噪聲聲壓與基準聲壓之比的常用對數(shù)乘以20。注：噪聲頻帶聲壓級單位用dB表示。噪聲聲壓譜級soundpressurespectrumlevelofnoise某一頻率的噪聲聲壓譜密度與基準譜密度之比的常用對數(shù)乘以20。注：噪聲聲壓譜級單位用dB表示。測量時由于各種原因產(chǎn)生的，對測量構成干擾的等效干擾噪聲。水聽器等效噪聲聲壓譜密度與基準聲壓譜密度之比的常用對數(shù)乘以20。Wenz噪聲譜級低限minimumspectrumlevelofWenznoiseWenz譜級圖中繪出的海洋環(huán)境噪聲的最低譜級。沉積物聲速soundvelocityofsediments聲波通過沉積物時的速度。α平面聲波在沉積物中傳播時，聲能在單位距離上衰減的分貝數(shù)。注：沉積物聲衰減系數(shù)的單位用dB/m表示。能流密度energyfluxdensityE(r)3在離聲源距離為r處測得的瞬時聲強對時間的積分。注：能流密度的單位用J/m2表示。離聲源1m處的能流密度E與離聲源距離為r處的能流密度E(r)之比的常用對數(shù)乘以10。注：傳播損失的單位用dB表示。幅度譜密度amplitudespectrumdensityA(o)聲壓信號p(t)付立葉變換的幅值。注：幅度譜密度的單位用Pa·Hz-'表示。照射到表面一點處的面元上的光通量除以該面元的面積。注：照度的單位用lx表示。表觀光學量apparentopticproperties隨光照條件變化而變化的水體光學參數(shù)。不隨光照條件變化而變化的水體光學參數(shù)。一類水體case-Iwater光學特性主要由浮游植物決定的水體，一般指清潔的大洋水體。光學特性由浮游植物、無機懸浮顆粒和溶解有機物質等共同決定的水體。一般指近岸水體或渾濁水體。E照射到表面一點處單位面積上的輻射通量。L單位面積單位立體角的輻射通量。輻照度反射比irradiancereflectanceR4水面下向上輻照度和向下輻照度的比值。漫衰減系數(shù)diffuseattenuationcoefficientK水下的輻照度衰減系數(shù)或輻亮度衰減系數(shù)，統(tǒng)稱漫衰減系數(shù)。注：漫衰減系數(shù)的單位用m-1表示。T準直光束透射輻射通量與入射輻射通量的比值。C垂直通過無限薄海水層的準直光束，其輻射通量的相對減弱除以海水層的厚度。注：光束衰減系數(shù)的單位用m-1表示。4一般規(guī)定4.1調(diào)查任務的技術設計4.1.1調(diào)查任務的項目負責人應組織任務技術設計的編寫。4.1.2技術設計的內(nèi)容如下：a)調(diào)查項目；b)提交的資料、成果和對成果的要求；d)調(diào)查方式、方法和質量控制要求；e)調(diào)查儀器設備及器材；g)調(diào)查時間安排；h)調(diào)查人員的組織和專業(yè)配備。4.1.3調(diào)查計劃編寫原則見GB/T12763.1中的有關規(guī)定。4.2站位布設和標準層次4.2.1根據(jù)調(diào)查目的和要求確定站位點。4.2.2聲學要素的調(diào)查站位應視要素水平變化梯度而定，或以海洋聲學應用需求而定。綜合調(diào)查時，海水聲速調(diào)查站位與溫、鹽、深調(diào)查站位一致。對于具有中尺度現(xiàn)象的海域調(diào)查，應同時進行海流剖面4.2.3光學要素的調(diào)查站位可根據(jù)專項調(diào)查需要和測量海區(qū)光學要素的水平變化梯度確定，一般的大面調(diào)查，近海區(qū)可相隔20nmile,遠海區(qū)可相隔60nmile。4.2.4聲學要素調(diào)查除海水聲速外一般不設標準層次。海水聲速調(diào)查的標準層次應與GB/T12763.2中規(guī)定的溫、鹽調(diào)查的標準層次相一致。4.2.5光學要素測量的標準層次為：60m、70m、80m、90m、100m、120m、140m、160m、180m、200m。特殊要求另加。對于連續(xù)測量方表層、底層定義應符合GB/T12763.2中的有關規(guī)定。54.3相關規(guī)定有關調(diào)查船實驗條件的要求、儀器設備及其使用要求、原始觀測資料記錄和驗收、海洋調(diào)查報告編寫等內(nèi)容見GB/T12763.1的有關規(guī)定。有關調(diào)查資料交換的要求見GB/T12763.7的有關規(guī)定。5海水聲速測量5.1技術指標5.1.1測量的量測量的量有以下二種：a)各個站位的海水聲速-深度剖面；b)各個站位的海水溫度-深度剖面。5.1.2測量范圍海水聲速和深度測量范圍的規(guī)定如下：a)海水聲速測量：一般范圍取1430m/s～1550m/s,極限范圍1400m/s～1600m/s;b)深度測量：指從海面到海底的深度測量。大洋中允許只測海面到深海聲道軸位置的深度。5.1.3測量準確度海水聲速和深度測量的測量準確度分別為：a)海水聲速測量：一級標準為絕對誤差不超過±0.20m/s,二級標準為絕對誤差不超過±0.75m/s;b)深度測量：準確度應符合GB/T12763.2的規(guī)定。5.2測量方法測量方法分為直接測量法和間接測量法二種。以前者為主，并作為仲裁測量方法，后者為輔。5.2.1直接測量法測量原理采用聲速儀直接測出聲波通過水中固定兩點所需的時間，換算出對應的聲速值。吊掛式聲速儀配置深度傳感器，測出水下聲學探頭的深度。拋棄式聲速儀采用以極限下沉速度的消耗性探頭，測量探頭落水后的時間，對應給出每個時刻探頭到達的深度。儀器設備海水聲速儀及其終端記錄設備。測量基本規(guī)定.1吊掛式聲速儀的測量要求：a)連續(xù)垂直測量時，應控制絞車的速度，保證每下放1m至少能取得一個聲速數(shù)據(jù)；b)逐點定深測量時，應取得各標準水層的聲速數(shù)據(jù)；c)觀測過程中，如發(fā)現(xiàn)有聲速躍層或水下聲道存在，探頭提升時，應在躍層或聲道內(nèi)連續(xù)垂直測量一次，并根據(jù)躍層厚度和聲速儀的探頭響應速度適當降低其提升速度；d)觀測時，調(diào)查船應拋錨或漂泊。.2拋棄式聲速儀的測量要求：a)出航前應查明探頭內(nèi)的電池不得超過有效期；b)出航前要先調(diào)試好探頭到船上處理機的信號傳輸系統(tǒng)；c)海上觀測時，儀器開機，待船上處理機工作正常，才能投放探頭。若用漆包線傳輸信號，應使水上線圈抽線順暢，防止線被船舷鉤斷。投放方式應嚴格按產(chǎn)品說明書的要求；d)觀測時，如發(fā)現(xiàn)儀器記錄的聲速垂直分布曲線有較大的異常現(xiàn)象，應再重測；e)觀測時，調(diào)查船應在聲速儀允許的航速內(nèi)或漂泊情況下。65.2.2間接測量法根據(jù)海水聲速與水溫、鹽度、壓力(或深度)的關系所建立的海水聲速經(jīng)驗公式，通過這些水文參數(shù)的測量數(shù)據(jù)可換算出各水層的深度和海水聲速值。本方法只適用于已有海水聲速經(jīng)驗公式的海域。大洋中海水的聲速公式和數(shù)據(jù)處理按GB/T12763.7的規(guī)定，水溫和鹽度數(shù)據(jù)都應達到二級準確度。5.3數(shù)據(jù)記錄和整理5.3.1記錄資料的整理和報表海水聲速觀測記錄參見表A.1。所有觀測資料按時間順序匯編成冊，并保存原始數(shù)據(jù)。按GB/T12763.7規(guī)定的格式，以站號順序編制報表。5.3.2聲速分布圖繪制根據(jù)聲速觀測數(shù)據(jù)繪制聲速垂直剖面分布圖、聲速斷面分布圖、聲速平面分布圖和聲速周日變聲速躍層特征分布圖繪制聲速躍層特征分布圖的繪制按如下規(guī)定和要求：a)在聲速躍層中，平均聲速梯度的絕對值在水深大于200m的海區(qū)不小于0.2s-',或在水深不大于200m的海區(qū)不小于0.5s-1,并且層頂與層底的聲速差不小于1.0m/s為聲速躍層。躍層中的平均聲速梯度即為聲速躍層強度。聲速梯度G。如式(1)所示：式中：G?——聲速梯度，單位為每秒(s-1);c——聲速，單位為米每秒(m/s);z——海水深度，單位為米(m);r——海中水平距離，單位為米(m)。以海面為x的原點，向下為正，水平距離r約定自聲源指向接收方向為正。G.為正值時稱為正聲速梯度，為負值時稱為負聲速梯度。b)躍層特征分布圖包括躍層強度、躍層厚度和躍層頂界深度分布圖。各特征量的量取和繪圖方法按GB/T12763.7的有關規(guī)定。聲道特征分布圖繪制聲道特征分布圖包括聲道軸上的聲速、聲道軸深度、聲道上界和下界深度分布圖。.1在聲速垂直分布圖上，各特征量的量取：a)聲速極小值，即為聲道軸上的聲速；b)聲速極小值所在深度，即為聲道軸深度；c)聲道軸上側負梯度層的頂界與下側正梯度層的底界，兩者中取聲速值較小者為一個邊界，在另一側則取與已定邊界的聲速值相等之處為聲道的另一邊界，兩邊界中淺者稱為上界、深者稱為下界，所在深度即為聲道上界和下界深度。.2繪圖方法：在海區(qū)底圖添上各站位聲道特征值，用內(nèi)插法畫出等值線，線中間標注量值，等值線間隔視具體情況而定。用外側影線畫出聲道區(qū)的范圍，范圍外注明“無聲道區(qū)”。出現(xiàn)雙聲道時，聲速垂直分布類型區(qū)圖的繪制.1圖的繪制按如下規(guī)定：a)水層中，聲速梯度的絕對值不大于0.01/s,即可視為聲速均勻層；b)幾種常見聲速垂直分布類型的代號；7GB/T12763.5—2007Ⅱ型：上均勻層-正梯度層-下均勻層結構；Ⅲ型：上均勻層-負梯度層-正梯度層-下均勻層結構；IV型：上均勻層-負梯度層-下均勻層結構；V型：上均勻層-正梯度層-負梯度層-下均勻層結構；IⅡ型～V型中的上均勻層、下均勻層可有可無。c)其他聲速垂直分布類型的代號用V以上羅馬數(shù)字或羅馬數(shù)字下標阿拉伯數(shù)字自行命名。d)均方差保證率：指統(tǒng)計m個數(shù)據(jù)，平均值為x,均方差值為σ,如有n個數(shù)據(jù)的數(shù)值在(x-o)~(x+o)范圍內(nèi)，則均方差保證率為：n/m。.2制圖方法如下：a)綜觀海區(qū)各測站的聲速垂直分布曲線，歸納為幾種類型；b)用折線按擬定的類型逼近各測站的聲速垂直分布曲線，找出各線段連接點的深度值(Z)和聲速值(c?),并算出各線段的梯度值(Gg);c)在海區(qū)底圖上，把各站聲速垂直分布要素值：d)把類型相同的測站用折線劃出類型區(qū)，區(qū)內(nèi)用羅馬數(shù)字標注類型的代號；e)分別算出每個類型區(qū)內(nèi)Z?,Ga,Z?,Gg……G。、Z;各自的統(tǒng)計平均值、均方差和均方差保證率，并列表附圖。5.3.3聲速垂直分布的數(shù)學擬合將聲場計算需用的實測聲速垂直分布曲線描述為合適的函數(shù)式，容許數(shù)學擬合誤差不超過土0.2m/s。可采用三次樣條函數(shù)擬合實測分布曲線。5.3.4調(diào)查報告調(diào)查報告應包括如下內(nèi)容：a)調(diào)查海區(qū)、日期、任務實施的簡介；b)測量方法、測量誤差評價；c)概述海區(qū)聲速分布狀況及其變化；d)能為該海區(qū)海洋技術開發(fā)、海上軍事活動和海洋科學研究提供服務的主要調(diào)查結果。6海洋環(huán)境噪聲測量6.1技術指標6.1.1測量的量主要量主要測量的量有二個：a)噪聲頻帶聲壓級Lg(;Lpr=20log(Pr/Pv)……(2)式中：Lg——噪聲頻帶聲壓級，單位為分貝(dB);P—用一定帶寬的濾波器(或計權網(wǎng)絡)測得的噪聲聲壓，單位為微帕斯卡(μPa);Pv——基準聲壓等于1μPa。線性寬帶聲壓級計為L。;A計權寬帶聲壓級記為Lm。b)噪聲聲壓譜級L。8式中：L——噪聲聲壓譜級，又稱為等效譜級，單位為分貝(dB);Lpt——用中心頻率為f的帶通濾波器測得的頻帶聲壓級，單位為分貝(dB);△f——帶通濾波器的有效帶寬。輔助量在噪聲測量中應同時測量海區(qū)的氣象、水文、地質和環(huán)境參數(shù)：c)水溫垂直分布；d)海底底質；e)測量站位附近有無航船和其他發(fā)聲生物。6.1.2測量范圍頻率范圍20Hz～20kHz。6.1.3測量準確度噪聲頻帶聲壓級和聲壓譜級的準確度在士2dB之內(nèi)。6.2測量方法6.2.1儀器設備測聲換能系統(tǒng).1測量水聽器(帶前置放大器)的技術要求：a)自由場靈敏度不低于一184dB,參考1V/μPab)水聽器等效噪聲和前置放大器的噪聲疊加接近Wenz噪聲的低限；c)在測量頻率范圍內(nèi)，自由場靈敏度不均勻性在士2dB之內(nèi)；d)水平指向性在頻率范圍20kHz以內(nèi)，其指向性圖與理想無指向性圖的偏差在±2dB之內(nèi)；e)垂直指向性在頻率范圍20kHz以內(nèi)，-3dB波束寬度大于60°。其他電聲性能應符合國家標準GB4128的有關規(guī)定。.2測聲系統(tǒng)結構和布設的要求：測聲系統(tǒng)結構和布設，為防止支架結構在水流中引起共振和減小自噪聲干擾，可參考附錄B的防振導流結構。測量放大器磁帶記錄儀或數(shù)字式記錄儀根據(jù)噪聲測量的要求不同，在該頻率范圍內(nèi)可分段記錄。頻譜分析系統(tǒng).1頻譜分析使用的帶通濾波器應符合國家標準GB3241的規(guī)定，也可使用其他類似的頻譜分析方式(如FFT)。.2顯示和記錄的方式有二種：模擬信號或數(shù)字信號。顯示和記錄的量應是被測噪聲時間過程9a)模擬方式用聲級記錄儀或電表指示讀數(shù)時，儀器指示部分的性能應滿足國家標準GB3785《聲級計》的要求，儀器具有1s～100s的時間常數(shù)。b)數(shù)字方式用數(shù)字記錄儀時，線性和指數(shù)平均均可采用。對于數(shù)字濾波器，線性平均模式時間為0.1s～100s按需選擇；指數(shù)平均模式應以均方差小于1dB,68%置信度作為指標。c)FFT分析取大于100個樣本進行平均。6.2.2測量基本規(guī)定帶前置放大器的測量水聽器把海洋環(huán)境噪聲變成電信號，經(jīng)測量放大器送入磁帶記錄儀，存儲原始數(shù)據(jù)樣本，以供實驗室進行頻譜分析時使用。站位的布設和測量環(huán)境的要求.1根據(jù)測量的目的和要求，布設觀測站位。.2在海上使用調(diào)查船或其他船只進行海洋環(huán)境噪聲測量時，測站位置應離岸1km以上，并測量要求.1調(diào)查船進入站位后拋錨，按以下要求布放測聲換能系統(tǒng)；a)測聲換能系統(tǒng)需離船50m以上；b)水聽器離海面5m～10m,垂直陣一般應布設到海底。.2檢查觀測儀器是否正常工作。.3在測量期間，不能開動主機和輔機，避開人為活動對測量造成的影響。.4測量儀器采用低噪聲電源供電。.5調(diào)節(jié)測量放大器的增益，防止測量系統(tǒng)過載。.6在測量海洋環(huán)境噪聲的同時，觀測風速、風向、降雨，見GB/T12763.3。在關閉輔機之前，.7在測量過程中注意監(jiān)聽是否有奇異的聲音(如生物噪聲等),見GB/T12763.6。監(jiān)視周圍環(huán)境有無航船。觀測時間.1每個測站至少觀測25h。.2每隔1h～2h觀測一次，每次觀測時間為2min～3min。頻譜分析海上現(xiàn)場記錄的磁帶在實驗室重放，送入模擬頻譜儀或數(shù)字頻譜儀可測海洋環(huán)境噪聲的頻帶聲壓級。.1分析時間按如下要求：a)寬帶噪聲的觀測分析時間應大于測量儀器的時間常數(shù)10倍以上。b)1/3倍頻程濾波器的觀測當中心頻率小于160Hz時，分析時間至少30s;當中心頻率大于200Hz時分析時間至少10s。c)數(shù)字濾波器多道自動觀測分析時間的選取應與分析帶寬相適應，即應滿足分析時間和帶寬的乘積不小于100。當分析時間大于16s時，數(shù)字量與模擬量的分析結果相一致。.2檢驗和判別海洋環(huán)境噪聲的類型和形式有二種方法：a)可以用時間常數(shù)“慢檔”測量值與用“脈沖”測量值相比較，如果兩者之差大于5dB,即認為噪聲是脈沖性的。b)可以用時間常數(shù)大于100s對觀測數(shù)據(jù)分段進行觀測。若測量指示擺動偏移超過士2dB,即認為噪聲過程有較明顯的非平穩(wěn)性。6.3數(shù)據(jù)記錄和整理6.3.1數(shù)據(jù)記錄在海洋環(huán)境噪聲測量中，同時觀測記錄各環(huán)境參數(shù)，記錄表格式參見A.2。6.3.2數(shù)據(jù)處理根據(jù)測量系統(tǒng)的頻響不均勻性對實測數(shù)據(jù)進行如下的修正和換算：a)模擬量換算公式：Lpr=A;-40-Gi;-G?;-G?-G?-M;…………(4)b)數(shù)字多道頻譜儀的換算公式：Lpt=A;-120-G?;-G?-G?-M;………………(5)A;——為聲級記錄儀的讀數(shù)或數(shù)字多通道頻譜儀的讀數(shù)之平均值，單位為分貝(dB);Gi;——頻譜儀的增益，單位為分貝(dB);G?;——磁帶記錄儀錄放增益，單位為分貝(dB);G?——測量放大器的增益，單位為分貝(dB);G?——前置放大器的增益，單位為分貝(dB);M;——水聽器的靈敏度的增益，單位為分貝(dB);腳注j表示第j通道的中心頻率。為減少干擾噪聲對測量的影響，應按式(6)進行修正：Lpt=Lpfo-k……………(6)式中：Lpt——修正后的頻帶聲壓級，單位為分貝(dB);Lpío——實測頻帶聲壓級，單位為分貝(dB);k——修正值，單位為分貝(dB)。干擾噪聲級修正值見表1所示，表中△L由式(7)給出△L=Lpío—Lpfs…式中：LpB——測量系統(tǒng)干擾噪聲級，單位為分貝(dB)。表1干擾噪聲級修正表單位為分貝345689k測量無效32211100計算所需的噪聲聲壓譜級L。根據(jù)噪聲聲壓譜級與頻率的關系作出噪聲聲壓譜級的圖表，并標明有關的環(huán)境要素。數(shù)據(jù)處理時，記錄的內(nèi)容按GB/T12763.7的規(guī)定。6.3.3調(diào)查報告調(diào)查報告應包括如下內(nèi)容：a)測量的日期、時間和海區(qū)位置(經(jīng)緯度)、水聽器的深度；b)測量水聽器及其系統(tǒng)結構和性能的簡述；c)測得噪聲聲壓級的圖表以及測量時相應的環(huán)境條件和要素的說明；d)若按相同環(huán)境參數(shù)要素(如風速)作線性回歸處理時，需標明樣本數(shù)和離散度；e)對測量結果進行分析和討論。7海底聲特性測量7.1技術指標7.1.1測量的量主要量主要測量的量有二個：a)沉積物聲速的垂直分布；b)沉積物聲衰減系數(shù)。輔助量輔助量包括海底沉積物特性、水深和海況等參數(shù)；a)沉積物密度的垂直分布；b)海水聲速的垂直分布；c)沉積物顆粒中值粒徑；d)沉積物顆粒密度；e)沉積物孔隙度；f)沉積物類型；h)海底分層結構(淺層剖面)。7.1.2測量范圍沉積物聲速測量范圍1400m/s～1900m/s;沉積物切變波聲速測量范圍200m/s～800m/s。7.1.3測量準確度沉積物聲速測量準確度±3%;沉積物切變波聲速測量準確度±3%。7.2測量方法測量方法有如下三種：——直接法；——反射法和折射法；——經(jīng)驗法。上列三種測量方法的適用范圍不同，直接法精確、直觀，但是測量深度較淺，現(xiàn)場測量深度小于2m,樣品實驗室測量也只有數(shù)米；反射法和折射法測量深度可達數(shù)十米，測的是各層平均聲速，但觀測和處理數(shù)據(jù)工作量大；經(jīng)驗法雖較簡單，最大測20m層深，但僅適用于具有經(jīng)驗公式的測量對象，且數(shù)據(jù)準確度較差，供參考使用。測量者可根據(jù)需要選用一種或多種方法結合適用。7.2.1直接法測量原理直接法是測量聲波通過一固定距離的沉積物的傳播時間以確定其聲速，并測量該距離上聲能的衰減，確定其衰減系數(shù)。直接法分為現(xiàn)場測量法和實驗室樣品測量法。儀器設備.1現(xiàn)場測量法采用的儀器有：a)沉積物聲特性現(xiàn)場測量儀器，聲速測量準確度優(yōu)于±15m/s;b)沉積物樣品取樣設備，取樣深度大于0.5m;c)海水聲速儀或溫深儀。.2實驗室測量法采用的儀器有：a)沉積物柱狀取樣設備，樣品長度大于0.5m,樣品結構不受破壞；b)樣品的分樣設備；c)實驗室測量樣品聲學參數(shù)設備，聲速測量準確度優(yōu)于±5m/s;d)海水聲速儀或溫深儀。測量基本規(guī)定.1站位布設與環(huán)境要求：a)取樣站位的沉積結構應具有代表性；b)海上工作海況以三級以下為宜。.2海上測量要求：a)現(xiàn)場測量儀器在聲速測量之前，應作聲程校正，聲程校正準確度優(yōu)于0.1%;b)實驗室樣品聲學參數(shù)測量，應保證取樣、分樣、運輸過程樣品原始狀態(tài)不受破壞；c)現(xiàn)場測量，應在船上對沉積物樣品作現(xiàn)場沉積物類型描述和沉積物密度的測定，而實驗室測量，這兩項工作應在樣品聲速測定后進行。觀測記錄觀測記錄的內(nèi)容如下：a)現(xiàn)場觀測記錄內(nèi)容參見表A.3;b)柱狀樣現(xiàn)場描述。7.2.2反射法和折射法測量原理測定不同水平距離上的直達波、反射波和首波的傳播時間，根據(jù)折射定律，計算沉積物中各層的聲速和厚度。由直達波和反射波的傳播路徑及聲能之差可決定各層沉積層的衰減系數(shù)。儀器設備測量儀器設備的技術要求如下：a)水聽器頻率范圍200Hz～10kHz,不均勻性在±3dB之內(nèi)；b)聲源：爆炸聲源或其他人工聲源；c)測量放大器頻響200Hz～10kHz,不均勻性±2dB;d)磁帶式或紙帶式記錄器，帶速誤差小于0.2%,或數(shù)字記錄儀；e)示波器、記憶示波器或長余輝示波器；g)海水聲速儀或溫深儀；h)淺地層剖面儀。測量基本規(guī)定.1站位布設與環(huán)境要求：見.1。.2觀測要求如下：a)在離接受船1.5～15倍水深(淺海)的水平距離內(nèi)，應至少在10個不同的距離上測定直達波、反射波和首波的傳播時間，傳播時間的測量誤差小于0.5%;b)隨著發(fā)射點不同，要調(diào)整放大器的增益，避免記錄反射波的通道過載信號太弱；c)對每一個聲源發(fā)射點，應至少有一個完整的回波記錄；d)為使首波的起始點易于分辨，記錄首波的通道應比記錄反射波的通道多放大10倍左右；e)海水聲速測量準確度應達二級標準。觀測記錄除了將接收信號錄入磁帶記錄儀或數(shù)字記錄儀外，現(xiàn)場記錄的數(shù)據(jù)參見表A.4。7.2.3經(jīng)驗法測量原理由樣品分析而得的沉積物孔隙度、中值粒徑的數(shù)據(jù)按經(jīng)驗公式計算聲速。儀器設備儀器包括海洋現(xiàn)場測量設備和實驗室分析儀器：a)沉積物取樣設備見.2a);b)樣品分樣設備；d)海水聲速儀或溫深儀。7.3數(shù)據(jù)記錄和整理7.3.1直接法由現(xiàn)場或實驗室測量所獲取數(shù)據(jù)經(jīng)微機程序運算可直接給出沉積物聲速隨深度的垂直分布曲線。由儀器測得的兩個不同固定距離上聲信號振幅推算出聲衰減系數(shù)α公式為α=20log(A?/A?)/(L?-L?) (8)式中：A?——在固定距離L?(m)上測得的聲壓振幅，單位為微帕斯卡(μPa);A?——在固定距離L?(m)上測得的聲壓振幅，單位為微帕斯卡(μPa)。7.3.2反射法和折射法反射法和折射法的計算聲速方法有多種，對于沉積物聲速是深度的非減函數(shù)時，可參考使用附錄C的計算方法。數(shù)據(jù)處理時需要注意到：a)應根據(jù)海水的聲速垂直分布由直達聲和海底、海面反射聲的傳播時間解算出聲源至水聽器的水平距離R、水聽器的深度H。和聲源的深度H?,R的誤差應小于0.5%,H?、H?的誤差應小于1m(淺海);b)同一站位的反射法和折射法數(shù)據(jù)應校準到H?、H?分別為常數(shù)。聲衰減系數(shù)可按下述步驟求出：a)由解算的海底聲速垂直分布，確定反射波在海底中的傳播路徑；b)根據(jù)海水和海底的聲速垂直分布，計算直達波和反射波在不同的傳播路徑上由于折射和反射造成的傳播衰減之差。在直達聲和反射聲聲能的觀測值中，扣除這部分傳播衰減之差；c)修正后的聲能衰減的分貝數(shù)除以距離即是聲衰減系數(shù)。7.3.3經(jīng)驗法根據(jù)測量樣品的孔隙度η和中值粒徑Md(φ),可參考使用附錄D的經(jīng)驗公式計算聲速7.3.4報表按GB/T12763.7規(guī)定的格式。7.3.5圖件繪制分布圖按以下要求繪制：a)縱坐標為深度，橫坐標為聲速或聲衰減系數(shù)；b)按圖件大小要求選取一定比例尺。7.3.6調(diào)查報告調(diào)查報告應包括如下內(nèi)容：b)測量工作過程的描述；c)測量方法及測量系統(tǒng)的概述；e)資料分析的結果；f)對結果的討論。8海洋中聲能傳播損失測量8.1技術指標8.1.1測量的量主要量在不同距離和在20Hz～10kHz范圍內(nèi)不同中心頻率下的幅度譜密度。輔助量輔助量包括聲速、海底底質和水文氣象參數(shù)：a)沿發(fā)射航線測深，并在近、中、遠三個站位上測量海水聲速垂直分布；b)如需估算海水聲吸收系數(shù)，應測量有代表性的深度上的溫度、鹽度、pH值；d)海底底質及分層結構。8.1.2測量準確度傳播損失值的測量誤差在士3.0dB之內(nèi)。8.2測量方法8.2.1儀器設備聲源采用定深爆炸信號彈或其他人工聲源。水聽器水聽器的技術要求如下：a)自由場接收靈敏度大于—200dB,參考1V/μPa;b)在20Hz至10kHz頻率范圍內(nèi)接收頻響較平，不均勻性不超過±3.0dB;c)水聽器的水平指向性不均勻性應在±1.0dB之內(nèi)，在10kHz時，垂直指向性的一3dB開角不測量放大器測量放大器的技術要求如下：a)準確度±0.2dB;b)頻響20Hz～10kHz,±3.0dB;c)增益一40dB～60dB,步進可調(diào)；d)輸入端短路噪聲不大于10μV。多通道錄音機或數(shù)字記錄儀頻率范圍20Hz～10kHz,±3.0dB,動態(tài)范圍不小于40dB。分析系統(tǒng)FFT頻譜分析儀和帶通濾波器。8.2.2測量基本規(guī)定測量系統(tǒng)要求.1水聽器的布設要求：a)淺海，至少在淺層與深層各懸掛一個水聽器；b)深海，在躍層上下及聲道軸各懸掛一個水聽器；GB/T12763.5—2007c)水聽器的懸掛方式應注意降低噪聲，為防止電纜抖動噪聲，宜將電纜下端固定于重塊上。.2接收系統(tǒng)包括：a)接收系統(tǒng)由水聽器、寬帶放大器和錄音機為主要組成部分，此外可配備監(jiān)聽、監(jiān)視裝置；b)接收船應配蓄電池和變流器。.3測距系統(tǒng)要求：a)在TL測量中，應測出聲源與水聽器之間的距離，測距誤差小于5%;b)準確測定發(fā)射船和接收船之間的距離。測量條件.1接收船應關閉主、輔機。.2發(fā)射船、接收船應及時記錄現(xiàn)場參數(shù)，發(fā)射船記錄參見表A.5,接收船記錄參見表A.6。.3接收記錄時應注意信號的幅度變化，調(diào)節(jié)接收增益，避免信號過載或太小。.4每次出海實驗應測量聲源級，測量時應滿足：a)測量海域應有相當?shù)乃?大于70m),海流較緩；b)水聽器位于聲源的球面擴展區(qū)內(nèi)；c)在使用爆炸聲源時，應保證爆炸沖擊波，氣泡一次脈動和界面反射信號在時間上相互分離，以便求出沖擊波和一次脈動的總聲能，對于其他人工短脈沖聲源，亦應參照這一要求；d)發(fā)射點與接收點之間的距離測量誤差應小于3%。聲信號分析可采用下列方法之一求出不同距離r處在不同中心頻率f,下的聲能流密度E(r,fn),從而得出傳播損失值。能流密度E(r)如式(9)所示：式中：E(r)——能流密度，單位為焦每平方米(J/m2);I(t)—-瞬時聲強，單位為瓦每平方米(W/m2);p(t)—-瞬時聲壓，單位為帕斯卡(Pa);p——海水密度，單位為千克每立方米(kg/m3);c——海水聲速，單位為米每秒(m/s)。傳播損失如式(10)、式(11)所示：TL=10log[E?/E(r)]=10logE。-10logE(r)……(10)E。由球面波場距離r。處測得的E(ro)計算，則有TL=10log[E?/E(r)]=10logE(ro)-10logE(r)+20logr,……………(11)輻度譜密度如式(12)所示：.1快速傅立葉譜分析法基于時域信號的能量積分等于頻域信號的能量積分定理，即：p。(t,r)——在中心頻率為f=(f=w/2π)的聲壓信號，利用具有FFT功能的頻譜分析儀或計算機的頻譜分析軟件實現(xiàn)上述變換，將給出的A(w,r)值的平方在規(guī)定的中心頻率附近適當帶寬內(nèi).2平方積分法聲信號通過帶通濾波器(如1/3倍頻程)后，經(jīng)A/D變換后進行平方積分運算，得出能流密度值。.3分析頻率的規(guī)定：a)在20Hz至10kHz頻率范圍內(nèi)20Hz至10kHz頻率段內(nèi)以間隔為1/3倍頻程帶通濾波器的中心頻率為分析頻率；b)在數(shù)據(jù)處理中，以1kHz為界分別使用高通和低通濾波器。8.3數(shù)據(jù)記錄和整理8.3.1數(shù)據(jù)處理可分別使用下列兩種方法計算傳播損失值。FFT譜分析法在帶通中心頻率f,附近適當帶寬△f=(m?-m?)àf內(nèi)求平均，△f≥1/T(建議取△f=3/T),m?,為發(fā)射信號有效長度(對于爆炸聲源，T為爆炸聲一次氣泡脈動周期)信號分析窗選用矩形時間窗，其寬度應包括一次氣泡脈動的能量。平方積分法式(14)和式(15)只有r?點在聲源輻射場的球面波擴展區(qū)內(nèi)時成立。8.3.2圖件形式傳播損失——距離曲線應在間隔為1/3倍頻程的中心頻率f,下繪出能流密度傳播損失(縱軸、dB)隨距離(橫軸、對數(shù)尺度、km)變化的曲線，同時繪出實驗海區(qū)的聲速垂直分布曲線和航線上的海深曲線。傳播損失等值線圖以頻率為縱坐標(對數(shù)尺度、Hz),距離為橫坐標(線性尺度、km)繪出60dB,65dB,70dB,……傳播損失等值線圖。數(shù)據(jù)報表按GB/T12763.7的規(guī)定。8.3.3調(diào)查報告內(nèi)容測量日期、時間和海區(qū)經(jīng)緯度測量系統(tǒng)性能描述數(shù)據(jù)匯編將獲得的實驗結果與曲線集中匯編，并說明測量時的環(huán)境條件及其參考數(shù)據(jù)。分析與討論對實驗結果的特征與規(guī)律作分析與討論。9海面照度觀測9.1技術指標照度的測量范圍、準確度和分辨率的測量要求見表2。GB/T12763.5—2007表2照度的測量要求單位為lx測量范圍準確度分辨率士2照度Ey如式(16)和式(17)所示：………(16)……(17)式中：φy——光通量，單位為流明(lm);φ——光譜輻通量，單位為瓦每納米(W/nm);Km——最大光譜光視效能，單位為流每瓦(lm/W);V(λ)—-視見函數(shù)，無量綱。其規(guī)定見GB3102.6—1993附錄A;A——面積，單位為平方米(m2)。9.2測量方法9.2.1儀器設備照度計或走航式海面照度計。9.2.2測量基本規(guī)定觀測位置的要求：a)離海面高度在2m～20m范圍內(nèi)；b)儀器進光窗口上方周圍空間不受船上物體遮蔽，不能有其他光源或反射光線照射到光窗口；c)光接收部件在船上固定安裝時，應便于觀測者操作。觀測時間的環(huán)境和氣象條件：a)調(diào)查過程中，船只處于航行、漂泊或拋錨狀態(tài)均可進行測量，但下雨、下雪或濃霧天氣例外；b)每天觀測的開始時間不晚于太陽升出水天線后1h,結束時間不早于太陽沒入水天線前1h。照度計的進光窗口應保持干凈。走航式海面照度計的觀測要求：a)開機工作后，至少每5min記錄和存儲一組照度、時間和位置的數(shù)據(jù)；b)通過調(diào)查船上的衛(wèi)星導航定位儀自動取得實時定位信號。照度計的觀測要求：a)在甲板的空曠處手持光接收器測量，當光接收器處于水平時記錄讀數(shù)；b)每小時測量一次，在整點前后10min內(nèi)進行。若預定時間內(nèi)有雨、雪、濃霧、太陽被浮云遮擋或其他原因而不能測量時，可以推遲進行。推遲時間大于40min時取消該次測量。9.3數(shù)據(jù)記錄和整理9.3.1走航式海面照度計的測量數(shù)據(jù)，用實測數(shù)據(jù)通過線性內(nèi)插求出各整點時刻的位置和照度值。觀測結果應保存記錄載體，存儲載體索引表格式參見表A.7。9.3.2光照度計的測量數(shù)據(jù)，先求出三次讀數(shù)的平均值，再通過線性內(nèi)插求出各整點時刻的位置和照度值，觀測記錄表格式參見表A.8。9.3.3每航次的測量結果整理成海面照度測量報表，有條件的應同時存儲于磁盤等載體中。測量報表和數(shù)據(jù)格式按GB/T12763.7的有關規(guī)定。10表觀光學量觀測在本部分中表觀光學量主要指輻照度、輻亮度。10.1技術指標10.1.1測量的量測量的量有四個：a)海面入射輻照度E、;b)水下向上輻照度E;c)水下向下輻照度Ea;d)水下向上輻亮度L。。10.1.2測量范圍光譜范圍：380nm～900nm。輻射量范圍：E:0.01μW/(cm2·nm)~400μW/(cm2·nm);E:0.005μW/(cm2·nm)~120μW/(cm2·E:0.005μW/(cm2·nm)~300μW/(cm2·nm);L?:0.0005μW/(cm2·nm·sr)~35μW/(cm2·nm·sr)。10.1.3測量準確度分立波段的中心波長±2nm,半能幅寬度(FWHM)≤10高光譜的中心波長士1nm;輻射量測量精度±5%。10.1.4輻照度和輻亮度及其相關的光學量輻照度式中：E——輻照度，單位為微瓦每平方厘米(μW/cm2);A——面積，單位為平方厘米(cm2)。單位為μW/(cm2·nm),λ。有以下輻照度參數(shù)：為波長。…………a)大氣層外太陽輻照度符號F?,表示大氣層外垂直入射的太陽輻照度。平均日地距離處的F?,記為Fo。b)海面入射輻照度符號E、或E?(0+),0+表示剛好處于水面以上。c)剛好處于水表面以下(justbeneathwatersurface)的輻照度符號Ea(0-),表示剛好處于水表面以下的向下(downwelling)輻照度；符號E(0-),表示剛好處于水表面以下的向上(upwelling)輻照度；0-含義為剛好處于水表面以下。d)水體剖面向下/向上輻照度符號E?(x),表示水下x深度處的向下輻照度；符號E(x),表示水下x深度處的向上輻照度；深度x的單位為米(m)。e)天空漫射輻照度符號Ea,表示總輻照度減掉太陽直射輻照度；f)太陽直射輻照度符號Ea,表示總輻照度減掉天空漫射輻照度。輻亮度GB/T12763.5—2007式中：L(o,)——方向為(0,φ)的輻亮度，單位為微瓦每球面度平方厘米[μW/(cm2·sr];A——面積，單位為平方厘米(cm2);E輻照度，單位為微瓦每平方厘米(μW/cm2)。輻亮度具有方向性，因此也是方位角φ和觀測角θ的函數(shù)，角度的參考坐標系為右手螺旋法則，Z軸向上。有以下輻亮度參數(shù)：a)剛好處于水表面以下的輻亮度符號Lu(0-)表示剛好處于水表面以下的向上輻亮度。b)水體剖面向上輻亮度符號L(x),表示水下x深度處的向上輻亮度；深度x的單位為米(m)。c)離水輻亮度(water-leavingradiance)符號Lw,表示經(jīng)水-氣界面反射和透射后的L。(0-)。式中：n——水體折射系數(shù)；Pwa——水-氣界面的反射率于是Lw=0.55L于是Lw=0.55L。(0~)。d)歸一化離水輻亮度Lwn式中：F?——平均大氣層外太陽輻照度?！?21)相關的光學量根據(jù)測量的量可以計算出：a)遙感反射比R。b)輻照度反射比R,也稱漫反射比(diffusereflectance)……(23)其中：Q為光場分布參數(shù)，隨水體成分、太陽入射角度、大氣狀況、海面粗糙度等條件不同而不同。根據(jù)Monte-Carlo模擬的結果，Q值在2～7之間變化，正確的取值應根據(jù)上述條件模擬計算。10.2測量方法測量方法有兩種：水下剖面測量法和水面以上測量法。10.2.1儀器設備水下剖面測量法的測量儀器.1光譜特性的要求：a)分立波段的儀器，可以參考下列波段：412nm、443nm、490nm、510(520)nm、555(565)nm、600nm、640nm、670nm、680(685)nm、700nm、750(765)nm、780nm、865nm等。半能幅寬b)高光譜儀器光譜分辨率：優(yōu)于5nm;.2信噪比(S/N)的要求：E≥0.1μW/(cm2·nm),S/N≥100;Ea≥1μW/(cm2·nm),S/N≥100;E=0.01μW/(cm2·nm),S/N≥100;Lu≥0.001μW/(cm2·nm·sr),S/N≥100。.3響應的線性度和穩(wěn)定性優(yōu)于1%。.4采樣間隔要根據(jù)數(shù)據(jù)采樣率控制剖面測量的下降速度，保證每米大于5個樣；E?和L。的所有通道應在0.05s內(nèi)同時測量。.5傳感器角度響應的要求：a)輻照度余弦響應，在0°~65°范圍內(nèi)，與余弦的差異應<2%;在65°~85°范圍內(nèi)，應<10%;b)向上輻亮度的水中視場角≤10°。.6最大布放深度應能達到200m。深度測量準確度0.5m,可重復性0.2m。.7布放姿態(tài)與姿態(tài)測量的要求：應控制儀器傾斜在±10°以內(nèi)。在0°~30°范圍內(nèi)，傾角測量準確度±1°;傾角數(shù)據(jù)應與光學數(shù)據(jù)同時記錄。.8儀器的輔助測量參數(shù)：在剖面測量法中，輻亮度剖面測量和輻照度剖面測量應同時進行。并且要同步測量水溫、壓力(深水面以上測量法的儀器水面以上測量法，可采用高光譜儀器，也可采用分立波段儀器。.1水面以上測量參數(shù)的要求：a)水面以上測量要求同時測量以下三個參數(shù)：海面入射輻照度、海面輻亮度、天空光；在光照穩(wěn)定的情況下，也可采用單通道儀器，結合標準反射率板，分時進行水體光譜的測量。.2光譜特性的要求：a)對于分立波段，可以參考下列波段：412nm、443nm、490nm、510(520)nm、555(565)nm、600nm、640nm、670nm、680(685)nm、700nm、750(765)nm、865nm中進行選擇，半能幅寬度b)對于高光譜儀器光譜范圍：380nm～800nm(一類水體),380nm～900nm(二類水體);光譜分辨率：優(yōu)于5nm;.3信噪比的要求見.2。.4響應的線性度和穩(wěn)定性優(yōu)于1%。.5采樣時間和儀器積分時間：對于分立波段儀器，每秒采樣應在10個以上。對于高光譜儀器，每條光譜的積分時間控制在60ms～300ms之間，儀器應能快速連續(xù)測量多條曲線，且采樣時間間隔可以改變，以便后期數(shù)據(jù)處理時具有足夠的數(shù)據(jù)，舍棄因太陽直射反射導致數(shù)值較高的那些曲線，利用較低的曲線進行計算。.6傳感器的角度響應：a)輻照度余弦響應，在0°~65°范圍內(nèi)，與理想余弦的差異應當<2%;在65°~85°范圍內(nèi)，應當.7標準板反射率要求在10%～30%之間，并具有雙向反射率標定參數(shù)。輻射量的測量要求對典型波長412nm,490nm,670nm的輻射量測量中，測量儀器的靈敏度和動態(tài)范圍的要求見表3所示。表3儀器靈敏度和動態(tài)范圍要求光學參數(shù)變量Ea(z,λ)向下輻照度飽和輻照度[μW/(cm2·nm)]111最小輻照度剖面儀器數(shù)字分辨率水面以上儀器數(shù)字分辨率E(z,λ)向上輻照度E(0)mx飽和輻照度[μW/(cm2·nm)]E(3/Ka)最小輻照度剖面儀器數(shù)字分辨率水面以上儀器數(shù)字分辨率L(≈,λ)向上輻亮度L(0)max飽和輻亮度[μW/(cm2·nm·sr)]Lu(3/Ka)4×10-32.25×10-4最小輻亮度剖面儀器數(shù)字分辨率水面以上儀器數(shù)字分辨率儀器定標要求所有輻照度和輻亮度測量儀器應在每次現(xiàn)場測量的前后進行定標：a)定標的標準光源及與光源控制相關的設備，應在規(guī)定的時間內(nèi)，通過國家標準計量部門的定期檢驗，包括電流源、標準電阻、標準板反射率、積分球亮度等級和均勻性等；b)儀器應經(jīng)過嚴格的絕對輻射定標；如果儀器有增益變化功能，要對增益指示值進行定標；c)對于波段式儀器，要確定其光譜響應曲線，對于連續(xù)光譜的儀器，對波長進行定標；d)水下余弦響應應進行水下定標；e)對水下輻照度測量儀器進行浸沒系數(shù)定標：浸沒系數(shù)應每臺儀器分別進行定標，不能對同批儀器選用同一個系數(shù)的方法。水下輻亮度測量儀器的浸沒系數(shù)可通過計算得到。輔助測量在水面以上測量法中同時進行下列參數(shù)的觀測：CTD剖面、波浪周期、水色、賽克板深度、風速和風向(見GB/T12763.3)、云量和太陽周圍的云移動和變化(目測記錄)。10.2.2測量基本規(guī)定水下剖面測量法.1原理和方法：以向上輻亮度為例，向上/下輻照度與此類同。剛好處于水面下的向上光譜輻亮度為Lu(λ,0~),水體任意深度≈的向上輻亮度為L(λ,z)。其關系如下：…(24)式中：K?(λ,z1)—-表示λ波長的向上輻亮度在x'深度時的漫衰減系數(shù)?！?25)差分運算為：K?(λ,x)=-[ln(L(λ,x?))-In(Lm(λ,z?))]/(x?-x?)………………(26)在海洋的近表面均勻混合層內(nèi)，或在均勻水體的水層內(nèi)，K?(λ,z)可認為是常數(shù)。假設均勻水體的深度范圍為x?~z2,則有Ln(λ,z?)=Ln(λ,x?)exp[-K?(λ)(x?-x?)]……(27式(25)的表達式也適用于輻照度的漫衰減系數(shù)。剛好處于水面以下的值是很難準確測量得到的，因此應依據(jù)近表面水體的多個深度上的L。(λ,z)測量值，確定K?,并外推得到L。(λ,0-)。對公式(27)兩邊取對數(shù)，可以得到：即在一定的深度范圍內(nèi)，對數(shù)變換后的數(shù)值具有線性關系。因此，x±△x深度范圍內(nèi)的n組測量數(shù)據(jù)在對數(shù)變換后進行線性回歸，線性方程的斜率就是K(λ,x);如在靠近水面的ε?~x?深度范圍、且ln(L。(a,x))隨深度接近直線變化的條件下，則可以得到線性回歸直線方程的截矩ln(L。(λ,0-)),進而可以得到L。(λ,0-)的值?！鱴的大小應與波段、水體層化有關。在大洋一類水體，在4m～8m之間，近岸二類水體在0.5m~4m之間。得到Lu(λ,0-)的值，便可求得離水輻亮度；再結合海面入射輻照度數(shù)據(jù)，便可算出歸一化離水輻亮度、遙感反射比、輻照度反射比等參數(shù)。.2布放距離與深度：儀器布放位置與船舶的距離是影響結果的重要因素之一，對于E?的測量，要求儀器距船的距離D?=sin(48.4°)/K?(λ)對于E。和L。的測量，儀器布放應距船的距離分別為3/K。和1.5/K,其中，Ka,Ku,K?分別為E?,E,Lm的漫衰減系數(shù)。對于布放深度需要根據(jù)水體的不同，遵循以下原則：a)布放深度范圍內(nèi)應包含葉綠素最大值；b)在400nm～700nm的波長范圍內(nèi)，布放深度應達到使E?相對于水面以下(0-)值衰減了三個數(shù)量級。.3儀器、船與太陽的最佳相對方位是：太陽在船尾方向、船頭頂流、儀器在船尾布放。.4剖面儀器布放的要求：a)在每次布放前，記錄壓力偏差；b)儀器入水后，在儀器與海水的溫度相對平衡后開始數(shù)據(jù)采集；c)儀器不得放在太陽直射光下。水面以上測量法.1原理和方法：離水輻亮度Lw在天頂角0°~40°范圍內(nèi)變化不大，為避開太陽直射反射，觀測幾何按圖1確定。儀器觀測平面與太陽入射平面的夾角φ~135°,儀器與海面法線方向的夾角θ~40°,以避免絕大部分的太陽直射反射，并減少船舶陰影的影響。在儀器面向水體進行測量的同時，進行天空光測量。也可在儀器面向水體進行測量后，將儀器在觀測平面內(nèi)向上旋轉一個角度，使得觀測方向的天頂角與θ、相同，測量天空光的輻亮度Lsky。a)觀測方位角b)水體觀測天底加和天空光觀測天頂角c)水面以上觀測幾何圖1光譜儀水面以上觀測幾何示意圖.2水面以上測量法應遵循以下步驟：a)儀器提前預熱；b)在每組目標測量前進行暗電流測量；c)標準板測量曲線不得少于10條，時間至少跨越一個波浪周期；d)目標測量曲線不得少于10條，時間至少跨越一個波浪周期；e)天空光測量曲線不得少于10條，時間至少跨越一個波浪周期，以修正天空光的不均勻性；f)標準板測量；g)遮擋直射陽光的標準板測量。以上步驟在每個試驗站點應當多次進行或同時測量。在上述測量周期內(nèi)，當天空中云的變化較快步驟d)和e)要同步或準同步進行。步驟c)是測量海面入射輻照度E、。在測量過程中，要避免船只上層白色構筑物的反射和測量人員的影響。步驟f)是獲取海洋光學和遙感信息反演中的重要參數(shù)：直射太陽光輻照度Ei、天空光漫射輻照度E。在測得E(見)后，用一個帶長竿的黑板擋住直射太陽光，使黑板的陰影正好擋住標準板，由此測到的輻亮度為Lpaif,根據(jù)Ear=Lpditπ/pp(p,標準板反射率)可得到天空光漫射輻照度Ea。結合步驟c),可以得到太陽直射輻照度Edir=E,-E。標準板的雙向反射率特性和隨波長變化的反射率應在測量前進行定標。在進行與標準板有關的測量時，標準板需要保持水平，周圍沒有遮擋和船舶上層構筑物的強反射，操作人員應穿著黑色衣服，并遠離標準板2m以上。海面入射輻照度E,的測量可以在船甲板測量或水面浮標上測量。.1甲板測量采用專用輻照度測量儀器，或輻射計加標準板的方法。不論單獨進行海面入射輻照度E、的測量，還是與剖面測量同時進行，應按如下要求：a)周圍的遮擋和白目標的反射應盡量降低；儀器或標準板上不出現(xiàn)陰影；b)儀器垂直加固，并具有姿態(tài)數(shù)據(jù)或采取姿態(tài)隨動穩(wěn)定措施使儀器保持在5°以內(nèi)；c)標準板應保持水平；d)操作人員應穿著黑色衣服并遠離儀器。.2水面漂浮測量(浮標或子母浮標)時，儀器距離船舶應在30m以上，同時儀器應具備姿態(tài)傳感器。10.3數(shù)據(jù)記錄和整理水下剖面測量法和水面以上測量法得到：離水輻亮度L、和歸一化離水輻亮度Lw、遙感反射比R和輻照度反射比R。水下剖面法得到輻亮度剖面、輻亮度漫衰減系數(shù)剖面、輻照度剖面、輻照度漫衰減系數(shù)剖面、剛好處于水面以下0-深度的輻亮度L。(0-)和輻照度E?(0~)、近表層K?(490)等。10.3.1水下剖面測量法的數(shù)據(jù)處理剖面數(shù)據(jù)處理包括以下八個主要步驟：a)剔除異常數(shù)據(jù)點異常數(shù)據(jù)點包括：——傾斜角度過大，判斷依據(jù)是姿態(tài)傳感器的角度≥5°(一類水體)或≥7°(二類水體);——原始輻射數(shù)據(jù)中的突變或毛刺；采用的方法是：數(shù)據(jù)進行自然對數(shù)變換后，進行滑動窗口式的回歸，剔除那些在3o之外的點，將這些點的值用其前后兩點的平均值或回歸值代替，然后再將數(shù)據(jù)進行e指數(shù)變換?！嬉陨虾退缕拭鏀?shù)據(jù)出現(xiàn)的不合理數(shù)據(jù)，如負值等。b)水面以上數(shù)據(jù)和水下剖面數(shù)據(jù)匹配及同步處理方法：——光照同步處理在數(shù)據(jù)采集中，由于海面入射輻照度的測量位置與剖面儀器的布放位置有一定的差別，在云變化較快的情況下，可能發(fā)生海面輻照度測量與剖面測量的光照不一致的情形。為了在后續(xù)處理中正確地進行光照歸一化，需要利用圖形界面工具對海面和剖面測量數(shù)據(jù)進行人工判讀?！獢?shù)據(jù)點匹配處理剖面數(shù)據(jù)一般是與海面入射輻照度同時測量的，但可能不在同一數(shù)據(jù)采集通道，而每個數(shù)據(jù)傳輸通道可能因不同的原因發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸故障或干擾，使得水上和水下數(shù)據(jù)不能很好地匹配，可以通過數(shù)據(jù)包的幀記數(shù)或校驗標識來傳輸識別。對丟失的數(shù)據(jù)進行內(nèi)插法填充。c)消除光照變化的影響，即進行光照歸一化：L’(λ,x)=L(λ,x)×E(t,λ)/E,(t,,λ)…(30)其中E(t?,λ)和E(t?,λ)分別為水下儀器在深度x。和x時的海面輻照度的測量值。由于E(t?,λ)也可能存在隨海浪波動的誤差，特別是安裝于浮標上的海面以上輻照度測量儀器。因此需對E。進行異常點刪除和平滑，且根據(jù)天空云覆蓋的狀況，決定采用E。的最大值還是平均值來作為E,(t?,λ)。觀察數(shù)據(jù)的波動周期，取完整的1～2個波動周期數(shù)據(jù)進行平均。在實際的處理中，需要根據(jù)此次剖面的光照變化情況，確定E(t?,λ)是采用海面入射輻照度平滑后的均值還是最大值。同理需要用E、(0+)對剖面的向下輻照度E?(z)進行光照變化修正，得到E(z)。需要特別注意在進行光照歸一化前，應當判斷該次測量的數(shù)據(jù)是否可以應用光照歸一化，并依此判斷本次測量數(shù)據(jù)質量?？赡苡幸韵庐惓Ｇ闆r出現(xiàn)：——晴天，測量過程中光照基本不變化，但測量中船舶的移動導致上層建筑影響了海面入射輻照度的測量?？梢酝ㄟ^選取一段有效的海面入射輻照度數(shù)據(jù)的方法進行后續(xù)的處理，但不進行光照歸一化。——太陽周圍有云變化，且在海面以上數(shù)據(jù)和剖面數(shù)據(jù)上能明顯看出相同的變化趨勢?？梢栽谶M行光照同步處理之后，進行光照歸一化。但數(shù)據(jù)應標記為低可靠性數(shù)據(jù)。當海面以上的光照變化與水下剖面的近表層變化趨勢不一致時，這類的測量數(shù)據(jù)作廢，不予處理。d)數(shù)據(jù)平滑：對光照歸一化之后的L′(x)數(shù)據(jù)的平滑，應當在進行了異常點剔除，并作自然對數(shù)變換后進行。對每一深度x點的數(shù)據(jù)，在x±△x的深度范圍內(nèi)采用均值濾波。e)計算漫衰減系數(shù)剖面K?(z,λ),K?(z,λ):用平滑后的Eí(z,λ)、L′(x,λ)數(shù)據(jù)分別計算漫衰減系數(shù)K?(z,λ),K?(z,λ)。由公式(26),對于任意深度z處的K,lnL(x)=1nL(xx)-K?(x-xx)。K?是Li(z,λ)數(shù)據(jù)取自然對數(shù)之后在×±△x附近曲線的回歸直線的斜率。f)外推得到0-m深度的值L(0~):由E(x)和K?(x)、Lu(z)和K?(x),分別利用公式E(0~)=E?(x)exp(+K?z)和L(0-)=L(x)exp(+K?x)可以得到0-深度的值E?(0-)和L(0-)。在實際處理中，對E?和Lm取自然對數(shù)之后，選最靠近水面的均勻混合層內(nèi)x?~x?深度范圍進行線性回歸，回歸直線于0m處的截距便是0-深度的值。在大洋一類水體，一個原則是z?不大于Z。,即L(x)或Ea(x)衰減到其0~m深度值的1/e時的深度；在二類水體，z?不大于L(x)或E?(x)衰減到其0~m深度值的10%時的深度，否則不能進行有效的外推。g)根據(jù)公式(20)～公式(23)分別得到離水輻亮度L…、歸一化離水輻亮度L、遙感反射比R。、輻照度反射比R。h)剖面數(shù)據(jù)校正：——儀器自陰影校正當同時測量水體總吸收系數(shù)α(λ),太陽直射輻照度E、漫射輻照度E,可進行儀器自陰影校正?！⑸湫Ｕ?00nm～700nm范圍內(nèi)，對表觀光學參數(shù)的拉曼散射影響進行校準。GB/T12763.5—200710.3.2水面以上測量法的數(shù)據(jù)處理氣-水表面反射率的確定在實際數(shù)據(jù)處理時，由于影響氣水界面的反射率的因素很多，可采用表4的形式，通過實驗得到在不同風速和太陽天頂角條件下的氣-水表面反射率。一般情況下可取0.028,平靜海面時取0.026。表4氣-水表面反射率與風速、太陽天頂角的關系氣-水表面反射率太陽天頂角異常數(shù)據(jù)剔除面向水體的測量信號Lw受波浪的影響較大，尤其是海面毛細波和毛細重力波的太陽直射反射。應對受到太陽直射反射影響的曲線加以剔除。方法是：剔除所有數(shù)值偏高的曲線，保留數(shù)值較低的曲線，然后進行平均。每一測點的曲線至少有10條以上，以降低高光譜儀器的藍波段和近紅外波段的數(shù)據(jù)噪聲。對于兩通道以上的儀器，可由一個通道監(jiān)視太陽光照變化的情況，并依據(jù)此通道的數(shù)值對數(shù)據(jù)進行評價，決定是否進行離水輻亮度計算時的光照歸一化處理、或舍棄此次測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理.1離水輻亮度Lw的計算：在避開太陽直射反射和視場中沒有波浪白冠的情況下，光譜儀測量的水體光譜數(shù)據(jù)為：Lw=Lw+rLsky……(31)式中：Lw——離水輻亮度；Lky——天空漫散射光；r——氣-水界面對天空漫散射光的反射率。r與太陽位置、觀測幾何、風速和風向(海面粗糙度)等因素有關。由此可得離水輻亮度為：Lw=Lsw—rLsky…(32).2歸一化離水輻亮度Lw和遙感反射比R的計算現(xiàn)場測量的歸一化離水輻亮度定義為,其中F。為平均大氣層外太陽輻照度；E、是海面總入射輻照度。Lw的測量參見式(31),而E,可由測量標準反射率板的反射信號而得：Lp=ppE,/π…