單波束(海底識(shí)別海底反射波強(qiáng)度，反射波振幅大小，振幅檢測(cè))

1.定義：一次發(fā)射只能獲得1個(gè)水底水深數(shù)據(jù)的回聲測(cè)量設(shè)備C

單波束：震源和接收(測(cè)深儀換能器)、記錄儀(包括數(shù)字記錄和模擬記錄)

2.測(cè)量時(shí)水深(H)=h+hi(吃水)——換能器入水深度

4、測(cè)深記錄的內(nèi)容及水深實(shí)測(cè)關(guān)鍵因素控制

實(shí)測(cè)水深獲得

炮點(diǎn)位置(經(jīng)度、緯度)

0

吃水深度，hi

直達(dá)波強(qiáng)振幅?>

沿航向的炮點(diǎn)

(TxV)/2=h

海底反射波

深度(m)

圖譜內(nèi)容

3.吃水

(1)靜吃水

(2)動(dòng)吃水：真正對(duì)測(cè)深產(chǎn)生影響的吃水。其值隨船相對(duì)水體運(yùn)動(dòng)速度的不同而變化

4.校準(zhǔn)后實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)+潮位改正

(1)吃水校準(zhǔn)：相當(dāng)于靜校正的炮點(diǎn)深度；(2)波浪校準(zhǔn)：相當(dāng)于靜校正的地形

(3)聲速校準(zhǔn):H=H-h=(b/a-l)h+(l-b/a)c；(4)坡度修正

(1)潮位觀測(cè)+實(shí)時(shí)潮位修正

5.水深測(cè)量的工作程序

(1)測(cè)深儀器的安裝：要求是使動(dòng)吃水與靜吃水的數(shù)值基本吻合。

①觀察不同船速下測(cè)量船不同位置吃水變化；

②在變化最小處安裝測(cè)聲儀換能器。

(2)測(cè)深實(shí)施原則及注意事項(xiàng)

1)測(cè)線布設(shè)的依據(jù)：

①垂直于水深等深線：垂直岸線，常理上，距海岸越遠(yuǎn)水深越大

②垂直于構(gòu)造線走向：板塊構(gòu)造形成的地質(zhì)體基本平行海岸分布

垂直控制地形地貌地質(zhì)體走向布設(shè)測(cè)線(可控制地形的連續(xù)變叱)

③設(shè)計(jì)多條相互平行的、等間距測(cè)線時(shí)，測(cè)線間隔是圖上1cm的實(shí)際距離

④測(cè)線的名字應(yīng)包括任務(wù)代號(hào)一測(cè)區(qū)一航次號(hào)一測(cè)線組名一測(cè)線名

⑤檢查測(cè)線:檢查測(cè)線的方向垂直于主測(cè)線方向，檢查測(cè)線的總長(zhǎng)度是主測(cè)線總長(zhǎng)度的

⑥測(cè)深精度：主測(cè)線與檢測(cè)線間的測(cè)深之差。

在同一套工作系統(tǒng)下，3Cm以淺測(cè)深誤差小于0.3m；33m以深測(cè)深誤差小于水深的盛。

在另一套工作系統(tǒng)下（不同的人員、設(shè)備），測(cè)量誤差可以為其兩倍。

統(tǒng)計(jì)所有的交叉點(diǎn)水深差值，超限的點(diǎn)數(shù)小于15%測(cè)繪合格

71偏航距：最大偏航距離不能大于圖上的2mm。

當(dāng)比例尺允許的偏航距大于20m時(shí)，規(guī)定為20m以內(nèi)！

2）位置確定：經(jīng)緯度或平面坐標(biāo)

3）驗(yàn)潮站布設(shè)的原則：

近岸水深測(cè)量（距岸20km以內(nèi)），驗(yàn)潮站布設(shè)的密度應(yīng)能控制全測(cè)區(qū)的潮汐變化。相銘驗(yàn)潮站

之間的距離應(yīng)滿足1、最大潮高差不大于1m；2、最大潮時(shí)差不大于2h；3、潮汐性質(zhì)基本相同。

對(duì)于潮高差和潮時(shí)差變化較大的海區(qū)，除布設(shè)長(zhǎng)期站或短期站外，也可在灣頂、河口外、水道口和

無潮點(diǎn)處增設(shè)臨時(shí)驗(yàn)潮站。

距岸20km以外采用預(yù)報(bào)潮位。

方法：

①分析測(cè)區(qū)是否需要現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)潮；②了解海域潮汐性質(zhì)，不同潮汐性質(zhì)區(qū)分設(shè)驗(yàn)潮站；

③了解在同一潮汐性質(zhì)的海域，其最大潮差、潮時(shí)的差異性，在超出原則要求的區(qū)域分別設(shè)

4）水體聲速的獲得：聲波測(cè)量水深的前提是水體聲速橫向相同。近岸若有徑流的注入，使這一

前提不存在，必須增加聲速測(cè)站！

①實(shí)測(cè)法：聲速剖面儀

②計(jì)算法：用CTD測(cè)量溫、鹽、靜壓力，代入經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

③比對(duì)法：

5）測(cè)深儀的吃水：動(dòng)吃水的值隨著船相對(duì)于水體運(yùn)動(dòng)速度的不同而變化。

（3）實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)的校正：

①吃水校正；②波浪校準(zhǔn)：涌浪濾波

③水體聲速影響校正：制作校正曲線，實(shí)測(cè)水深二記錄圖譜讀數(shù)+聲速校準(zhǔn)深度

④坡度校準(zhǔn)：由于波的偏移效應(yīng)，記錄的海底坡度小于真實(shí)的海底坡度。

校正公式：Sin42;tan41（42表示真實(shí)坡度角）

⑤潮位校正：在潮位觀測(cè)的數(shù)據(jù)上，相對(duì)于測(cè)深基準(zhǔn)面，進(jìn)行實(shí)測(cè)潮位的修正

（4）室內(nèi)數(shù)據(jù)處理：壞點(diǎn)修正—水深數(shù)據(jù)讀取一實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)一潮位校正一測(cè)深精度評(píng)估一成圖

側(cè)掃聲吶

1.定義：通過向側(cè)方發(fā)射聲波來探知水體、海面、海底（上部地層）聲學(xué)結(jié)構(gòu)和介質(zhì)性質(zhì)的儀器設(shè)

備。（主要用于地質(zhì)調(diào)查研究，可用于海底尋物）

2.設(shè)備構(gòu)成

（1）拖體（換能器和水聽器集合）：

?一般具有兩個(gè)換能器和水聽器，提高探測(cè)效率；發(fā)射和接受具有較強(qiáng)的定向性；

?具有極小的水平波束角（0.5-1.5度），提高探測(cè)的分解率——局部強(qiáng)振幅區(qū)；

?具有較大的垂向波束角（32度左右），擴(kuò)大覆蓋寬度；——波形水平方向窄，垂直方向?qū)?/p>

?具有較高的工作頻率（幾十KHz——幾千KHz）,分辯率高

?水體對(duì)波的吸收少，防上泥面下地層回波的干擾

（2）主機(jī)⑶電纜

（4）記錄儀（雙通道）：還有單通道，多通道

反射波強(qiáng)度放大調(diào)節(jié)旋鈕gain和TVG,使均勻海底的聲吶圖像灰度一致。

3.圖譜內(nèi)容

2、圖譜內(nèi)容

直達(dá)波持續(xù)時(shí)間為脈沖長(zhǎng)度（寬度）海面反射多為鏡像反射

A

聲波旅行時(shí)間

3、海面反射

如果海況較好，只有海面線；水體有“大魚

如果海況不好，海面反射存在；

海面有漂浮物，存在聲波發(fā)射。

4、海底反射

5、泥面下反射6、其他（環(huán)境噪聲、電噪聲等）

3.被探測(cè)物體或地質(zhì)體參數(shù)的判定及標(biāo)示

（1）量程及海底覆蓋寬度：

,量程：自發(fā)射到再次發(fā)射這段時(shí)間里，反射波能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。（與發(fā)射間隔水體聲速有關(guān)）

?覆蓋寬度：聲吶探測(cè)到海底實(shí)際寬度稱為覆蓋寬度（與發(fā)射間隔，水體聲速，拖體高度有關(guān)）

?斜率校正

設(shè)計(jì)的原則：實(shí)現(xiàn)目的要求、滿足規(guī)程、高效、易操作。

設(shè)計(jì)的內(nèi)容：測(cè)線方向、測(cè)線數(shù)目、測(cè)線間距

(6)拖曳方式的選擇：

影響因素：①施體高度：在最大探測(cè)量程固定的條件下，拖體高度越大，海底覆蓋寬度越??；聲吶

有效信號(hào)所占比例越??；目標(biāo)可識(shí)辨性越差。規(guī)范規(guī)定：拖體高度為聲吶單側(cè)量程的10%-15%

(7)船速的控制——側(cè)掃聲吶保持勻速直線運(yùn)動(dòng)

船速越低，炮點(diǎn)密度越大，探測(cè)分辨率越高。一般正常船速4~6節(jié)。

(8)定位點(diǎn)間距的選擇：對(duì)千GPS信號(hào)未接入聲吶的老設(shè)備，根據(jù)調(diào)查比例尺，圖上1cm,有一

個(gè)定位點(diǎn)。方法：定標(biāo)器法(MARK盒)，

(9)聲速的確定：一般以水體垂直聲速的平均值為準(zhǔn)，輸入聲吶設(shè)備中

(10)圖譜的識(shí)別

(11)被探測(cè)物體或地質(zhì)體參數(shù)的判定分析：

量程、覆蓋及斜率校正

拖體位置校正：在聲吶拖纜較短情況下，可通過纜線長(zhǎng)度、海流流向判定；水深較大，電纜

長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，聲吶拖體需要超短基線或長(zhǎng)基線定位。

(12)地質(zhì)現(xiàn)象的解譯

多波束(單波束不夠精細(xì)，在不增加工作量的前提下得到豐富數(shù)據(jù))

1.定義：同時(shí)探測(cè)水底多個(gè)位置不同點(diǎn)的水深值的探測(cè)系統(tǒng)：：

得到垂直航向的水底條帶多個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)

2.構(gòu)成：

(1)多波束主體設(shè)備：

①發(fā)射陣—多波束探頭(換能器)：一次發(fā)射在海底形成多波束條帶

②接收陣一發(fā)射接收工作站：通過接受將海底回波分為多個(gè)小區(qū)(腳印)，通過接收陣檢波器的組

合可形成多個(gè)腳印相互交疊的波束。

(2)外圍設(shè)備：

①后處理工作站②電羅經(jīng)：指明多波束中軸線方向的設(shè)備

③運(yùn)動(dòng)傳感器：探知實(shí)時(shí)多波束的姿態(tài)，實(shí)時(shí)校正多波束換能器的運(yùn)動(dòng)

④水體聲速計(jì)：水體聲速影響水深、探測(cè)位置，水體聲速必須是剖面曲線非平均聲速

水體聲速測(cè)量設(shè)備：CTD或聲速剖面儀。

(0③合稱為：光纖羅經(jīng))

3.分類

(1)物理多波束：發(fā)射的每個(gè)波束都是獨(dú)立的物理存在的換能器，海底振幅檢測(cè)

(2)相干聲吶：海底相位檢測(cè)

（3）電子多波束：波束形成是換能器陣上多個(gè)點(diǎn)震源聲波疊加，非每個(gè)波數(shù)對(duì)應(yīng)獨(dú)立換能器

覆蓋寬度兩倍水深：振幅檢測(cè)，大于兩倍水深：振幅+相位檢測(cè)；

覆蓋寬度小于八倍水深

物理多波束電子多波束相干聲吶

發(fā)射換能器組成多個(gè)換能器陣一個(gè)或二個(gè)換能器陣二個(gè)換能器陣

發(fā)射探測(cè)波束數(shù)量少（一般小波束為后期形成，波束多，一般大于球面波無具體波束

于5個(gè)）90個(gè)

海底檢測(cè)方法振幅檢測(cè)振幅檢測(cè)+相位檢測(cè)或僅有振幅檢測(cè)相位檢測(cè)

海底覆蓋寬度?。ㄒ话阈∮谒畠H有振幅檢測(cè)的小于水深的兩倍；振可達(dá)水深的10倍以上

深的兩倍）幅檢測(cè)+相位檢測(cè)小于水深的8倍

腳印大小有有僅有聲吶水平波束角

測(cè)點(diǎn)分布物理?yè)Q能器決定正下方測(cè)點(diǎn)多邊緣波束少測(cè)點(diǎn)可無限但正下方無準(zhǔn)

確測(cè)點(diǎn)

測(cè)深精度精度高正下方精度高，邊緣精度低邊緣精度低，正下方無測(cè)

點(diǎn),30~50度角度區(qū)精度高

適宜工區(qū)河道測(cè)量全海深距水底小于50m水深地形

相對(duì)簡(jiǎn)單的海區(qū)

4描述參數(shù)

（1）多波束類型（2）多波束工作頻率（3）最大覆蓋寬度（4）腳印大?。?）波束數(shù)

5.工作原理

（1）震源與接收系統(tǒng)（震源和接收陣相互垂直）

震源：壓電換能器震源

?一次發(fā)射在海底形成多波束條帶，縱向（航跡方向）腳印大小單位為度，寬度角越小越好,

接收：接收換能器

?通過接收將海底回?fù)芊譃槎鄠€(gè)小區(qū)，橫向（垂直航跡方向）腳印大小單位為度

?多波束腳印大小二縱向腳印x橫向腳??；

?通過接收陣的組合可形成多個(gè)腳印相互交疊的波束

?腳?。翰ㄊ诤５赘采w區(qū)域

（3）海底覆蓋寬度

?最大覆蓋寬度：覆蓋角可達(dá)210。，淺水大，深水小，最大覆蓋寬度小于設(shè)備標(biāo)稱

?決定覆蓋寬度的因素：儀器發(fā)射覆蓋角大小，邊緣波束探測(cè)精度，覆蓋寬度不隨水深增大而

增大存在極值（聲波在傳播過程中有能量損失），海底表層沉積物聲阻抗（反射波越強(qiáng)，邊緣波束探

測(cè)到的可能性越大，覆蓋寬度越大），水文及背景噪音的影響

（4）測(cè)深

?振幅檢測(cè)：根據(jù)海底回演振幅和波束與垂向夾角，探知海底位置

?優(yōu)點(diǎn)：精度高，探頭卜數(shù)據(jù)密集；缺點(diǎn)：覆蓋寬度?。ㄐ∮?h）

?較遠(yuǎn)海區(qū)：相位檢測(cè)

5.多波束水深測(cè)量的工作程序：

（1）設(shè)備選型:深水多波束系統(tǒng)（＞40波m,12-30KHZ,固定于船底）,中水多波束系統(tǒng)（30-70KHZ,

固定于船底），淺水多波束系統(tǒng)（＜300m.＞180KHZ,移動(dòng)安裝）

,淺水多波束不用于深水測(cè)量：海底覆蓋寬度不足，海底探測(cè)點(diǎn)數(shù)不夠

,深水多波束不用于淺水測(cè)量：低頻對(duì)松軟海底有穿透數(shù)據(jù)不準(zhǔn)

（2）多波束的安裝與安裝測(cè)量

①換能器:多波束安裝于船首至船長(zhǎng)1/3區(qū)段②定位系統(tǒng)

③運(yùn)動(dòng)傳感器：股停在船舶震動(dòng)較小的位置④電羅經(jīng)：震動(dòng)較小，軸面盡可能與船軸面平行

⑤多波束系統(tǒng)各組合單元位置關(guān)系測(cè)量：以船舶橫向、縱向及平均吃水線交點(diǎn)處設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)。

（建立獨(dú)立多波束系統(tǒng)）

（3）多波束的安裝校準(zhǔn)工作

①橫推校準(zhǔn)：選擇平坦的海區(qū)，以相同的船速往返測(cè)量重合的測(cè)線，計(jì)算橫搖角度

②縱傾校準(zhǔn)：選擇有突起的海區(qū)，以相同的船速往返測(cè)量重合的測(cè)線

③首偏校準(zhǔn)：多波束與電羅經(jīng)軸夾角。

選擇有特殊目標(biāo)物的海區(qū)，以相同的船速沿目標(biāo)物兩側(cè)同向測(cè)量?jī)蓷l平行的測(cè)線。

④時(shí)間延遲校準(zhǔn)：選擇傾斜的海區(qū)，分別以慢速和快速沿垂直等深線的一條測(cè)線探測(cè)，根據(jù)測(cè)

得的海底地形獲得系統(tǒng)的時(shí)間延遲。最新的多波束系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)定系統(tǒng)，故無需時(shí)間延遲

校準(zhǔn)。

⑤多波束探頭的吃水校正

（4）多波束測(cè)深實(shí)施原則及注意事項(xiàng)

①多波束測(cè)線方向平行水深等值線；②測(cè)線間距必須保證測(cè)線間有至少10%的重復(fù)覆蓋

③每天至少一次水體聲速校準(zhǔn)（并實(shí)時(shí)監(jiān)察聲速曲線的有效性）④船舶吃水變化校正；

⑤做好班報(bào)記錄及數(shù)據(jù)備份工作

（5）多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理

回放原始數(shù)據(jù)文件T導(dǎo)航數(shù)據(jù)改正T數(shù)據(jù)清理T吃水校正T潮位校正T離散數(shù)據(jù)一網(wǎng)格化T濾波處

理T繪圖T水深地形圖

(6)多波束測(cè)深精度評(píng)估

水體聲速測(cè)站、區(qū)塊多波束覆蓋圖、主測(cè)線與檢查線交點(diǎn)精度檢查

規(guī)程中要求"測(cè)深誤差值為水深值的±1射'

淺地層剖面儀

1.剖面儀定義：探知介質(zhì)垂向結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聲學(xué)設(shè)備

2.震源深度適用范圍

震源適用深度范圍研究?jī)?nèi)容工程、資源探測(cè)震源

海底地壓電

震源電磁電

工

30m層

火

程脈神

結(jié)

花

環(huán)

100m震

境

構(gòu)

源

、

1000m構(gòu)

氣

油

造

槍

氣

震

資

和

源

源注意：

地

5000m震源探

質(zhì)

盆

現(xiàn)測(cè)7采度

地的交疊

象

條

件

Toooom

地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)核爆、天然地震

3.設(shè)備組成：震源+接收+記錄系統(tǒng)

(1)傳統(tǒng)的壓電震源剖面設(shè)備：

主機(jī)、拖體、連接電纜、記錄儀及后處理設(shè)備(作用：①濾波：剔除不需要的頻率；②顯示調(diào)整：

通過GAIN、TVG進(jìn)行灰度補(bǔ)償)。震源和水聽器在一起，偏移距二0,呈法線人射，工作頻率＞3.0kHz

(2)參量陣震源剖面設(shè)備：

?利用聲波在介質(zhì)中傳播的非線性效應(yīng)，使用換能器(陣?沿同一方向傳播兩個(gè)高頻初始波，獲得

差頻、和頻等聲波的聲發(fā)射裝置。

?主體設(shè)備包括震源、接受器、記錄系統(tǒng)；附屬設(shè)備包括運(yùn)動(dòng)傳感器、表層聲速儀

?優(yōu)點(diǎn)：可產(chǎn)生＜3.0KHz的聲波，有較高激發(fā)率；(波束角小)較高分辨率，較高穿透

?缺點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換效率低，可制造更小波束角；只能船粕固定安裝

(3)其他震源剖面設(shè)備：

主機(jī)(部分設(shè)備包括配電箱)、拖體震源、水聽器、供電電纜、記錄儀及后處理設(shè)備。非法線入射(偏

移距不為0)—需要在分析中做動(dòng)校正，工作頻率＜3.0kHz。

4.剖面儀分類—保證能探測(cè)到且看的最清楚

(1)淺地層剖面儀頻率＞3.0kHz(壓電換能器震源)

(2)中淺地層剖面儀3.0kHz——幾百Hz(電磁脈沖或微型電火花)

(3)中深地層剖面儀小于兒白Hz(電火花震源或氣槍震源)

5.圖譜

(1)震源、水聽器、信號(hào)處理(濾波，顯示調(diào)整(GAIN,TVG))、記錄系統(tǒng)(數(shù)字記錄，模擬記錄)

(2)記錄回波時(shí)間和回?fù)軓?qiáng)度

(3)反射界面(強(qiáng)振幅同相軸)，反射界面的強(qiáng)度可分為強(qiáng)、中等、弱

(4)反射界面之間的聲學(xué)地層極為均勻，無聲波反射稱為聲學(xué)透明層

(5)反射界面之間的聲學(xué)地層不均勻，則出現(xiàn)聲波雜亂反生。如果這種雜亂反射是由眾多方向不定

的小同相軸組成則稱為嘈雜反射

(6)物探上：地震層序是沉積層序在地震剖面圖上的反映。在地震剖面圖上找出兩個(gè)相鄰的反映地

層不整合接觸的界面，則兩個(gè)界面之間的地層叫做一個(gè)地震層序。

(7)假波：工作頻率越低、能量越大，聲阻抗界面越多，聲阻抗界面反射的能量越大則假波越多

(8)繞射：繞射弧與發(fā)射角呈正相關(guān)；下凹界面：凹坑變淺

6.安裝方式及效能評(píng)價(jià)——考慮探測(cè)目的，設(shè)備安全，數(shù)據(jù)質(zhì)量，工作成本

（1）調(diào)查平臺(tái)：調(diào)查船，AUV.ROV,浮標(biāo)，淺表

（2）非壓電換能器震源：工作方式，尾拖；

（3）壓電換能