海水深度的测量海水性质的测量海流速度的测量潮汐水位观测
如何进行海洋水文测量和海底地形测绘
如何进行海洋水文测量和海底地形测绘海洋水文测量和海底地形测绘是海洋科学领域中重要的研究内容，对于了解海洋环境、探索海底资源以及预测海洋灾害具有重要意义。
本文将从海洋水文测量的方法、海底地形测绘的技术以及两者的应用等方面展开讨论。
海洋水文测量是指对海洋水体的物理、化学和生物学参数进行观测和测量的过程。
其中，物理参数包括海水温度、盐度、密度等；化学参数包括海水酸碱度、溶解氧含量、营养盐等；生物学参数包括浮游生物丰度、种类等。
为了获得准确的数据，科学家们采用了多种方法进行观测。
首先，海洋水文测量中最常用的方法之一是采样测量。
科学家们通过各种采样器，在不同深度的海区采集水样，然后经过实验室分析，得到海水中各种参数的数据。
这种方法简单易行，但是由于样本数量有限，无法对整个海洋进行全面的观测。
其次，海洋水文测量中还使用了遥感技术。
遥感技术通过卫星或飞机携带的传感器，对海洋进行遥感观测，获取海洋物理、化学和生物学参数的数据。
这种方法可以大范围、高分辨率地观测海洋，但是由于受到遥感技术的限制，无法获取水体深度等参数。
此外，海洋水文测量中还运用了声学技术。
声学技术通过发送声波信号，通过测量回声信号的时间和强度，获取海水中的物理参数。
例如，声纳可以测量海底的深度，水下声呐可以捕捉到海洋生物的回声信号，从而了解海洋生物的分布情况。
声学技术在测量范围广、准确性高的同时，也存在着成本较高的问题。
除了海洋水文测量，海底地形测绘也是海洋科学中的重要环节。
海底地形测绘是通过测量海底地形的方式，获取海底地形的数据。
海底地形测绘的主要方法包括声学测深、卫星测深以及潜水器探测等。
声学测深是最常用的方法之一。
它通过声纳或多波束测深仪向海底发送声波信号，通过测量信号的传播时间和强度，确定海底的深度和地形。
卫星测深则是利用卫星搭载的测深设备对海洋进行遥感观测，从而获取海底地形的数据。
潜水器探测则是通过潜入水下的潜水器运载设备，对海底地形进行直接观测和拍摄，获得海底地形的真实图像。
测绘技术中的海洋潮汐测量方法
测绘技术中的海洋潮汐测量方法潮汐是地球上海水的周期性升降现象，它对于海洋工程、船舶航行和海岸线管理等方面具有重要意义。
为了深入了解潮汐的规律，并准确预测未来的海洋潮汐变化，测绘技术在海洋潮汐测量中起着至关重要的作用。
潮汐测量技术主要包括地面观测和卫星观测两种方法。
地面观测主要是通过建立潮汐观测站，使用水位传感器、压力传感器和浮标等设备来监测和记录海洋水位变化。
而卫星观测则利用人造卫星上搭载的雷达测高仪等设备，直接获取海洋海面高度信息。
在潮汐测量中常用的技术方法包括：1. 重力潮汐法：重力潮汐法是一种通过重力测量来计算潮汐高度变化的方法。
该方法基于地球引力对海洋水体的作用，通过测量重力场的变化来推断潮汐变化。
重力潮汐法适用于较小的海洋区域，可以提供高精度的潮汐观测结果。
2. GPS潮汐法：GPS潮汐法是利用全球定位系统（GPS）接收设备来测量海面高度变化的方法。
通过将多个GPS接收器设置在不同的位置，可以获得不同位置的海面高度数据，从而计算出潮汐变化的规律。
GPS潮汐法具有测量范围广、实时性强的特点，被广泛应用于海洋潮汐测量研究中。
3. 雷达测高法：雷达测高法是一种利用雷达测量海洋波浪高度和潮汐高度变化的方法。
通过发送雷达信号并接收反射回来的信号，可以计算出海面高度的变化情况。
雷达测高法可以实现对大范围海区的潮汐观测，操作相对简单，被广泛应用于海洋潮汐测量。
4. 声学测深法：声学测深法是一种利用声波传播特性测量海洋水深的方法，也可以用于潮汐测量。
通过发送声波信号，并通过接收声波的回波来计算出海水的深度变化情况。
声学测深法对于测量海洋潮汐的变化具有较高的精度和稳定性。
综上所述，测绘技术在海洋潮汐测量中发挥着重要作用。
通过地面观测和卫星观测等不同的技术方法，可以获取准确的潮汐变化数据，为科学研究和工程建设提供重要依据。
随着技术的不断进步和发展，我们相信在未来的海洋潮汐测量中，测绘技术将会发挥更加重要的作用，为我们认识和利用海洋资源提供更多的信息和支持。
海洋测绘第6章海洋水深测量
§6-3 多波束水下测深系统
1、系统主要技术指标
工作频率： 240KHZ 波束数： 101个 波束总开角： 150o 单个波束开角：1.50X1.50 最大采样速率：30次/s 工作范围设定：0.5~300m 水下有效覆盖宽：水深1~70m，为7.4倍水深，水深150m，为 2.7倍水深； 航速：最大30节（每节1.85 km/h）；
§6-1 海水中声波传播的特性
一、声 波
3、声波的传播特性： 1）声波不能在真空中传播 2）声波是纵波，传播方向与介质振动方
向相同 3）声波传播速度与介质的性质和状态有
关 4）气体、液体和固体的振动都能产生声
波
§6-1 海水中声波传播的特性
二、声波传播损失
1、声波传播损失 声波在传播过程中，声强随着传播距离的
二、声波传播损失
4、衰减损失
2）吸收系数： 某种能量形式在介质中传播时，由于介质的吸收而形
成在单位距离上能量的衰减程度。常用dB/km或dB/m表示
（1）电磁波在海水中的吸收系数随频率增大而增加
（2）电磁波吸收系数经验公式：
1.3103f
1 2
§6-1 海水中声波传播的特性
4、衰减损失
3）声波在海水中的吸收系数
波长（m）
飞行高度 （m）
飞行速度 （km/h）
最大深度 （m）
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法潮汐是海洋中最重要的自然现象之一。
随着海洋测绘技术的发展，人们对潮汐的测量和预测方法也有了更深入的研究。
本文将介绍海洋测绘中常用的潮汐测量与预测方法。
一、潮汐测量方法1. 潮汐观测站测量法潮汐观测站是最常用的测量方法。
观测站安装有测量设备，如封闭管、浮标等，通过测量海面的垂直变化来计算潮汐的高度。
这种方法能够提供准确的潮汐数据，但需要长时间的观测和连续的监测。
2. GPS测量法全球定位系统（GPS）是一种利用卫星信号定位的技术，也可以用来测量潮汐。
通过安装在测量站点的GPS接收器，可以实时测量地球表面的垂直运动，并计算出潮汐的高度。
这种方法具有高精度和实时性的优势，但需要高精度的GPS设备和复杂的数据处理。
3. 水产浮标测量法水产浮标是一种可以测量海洋表面运动的设备。
通过安装在浮标上的传感器，可以测量海洋表面的垂直变化，并计算出潮汐的高度。
这种方法适用于需要进行大范围测量的情况，但精度相对较低。
二、潮汐预测方法1. 基于历史数据的统计模型基于历史数据的统计模型是最常用的潮汐预测方法之一。
通过分析历史数据中的潮汐规律，可以建立潮汐预测模型，然后根据当前的日期和时间来预测潮汐的高度和时间。
这种方法简单易行，但对数据的准确性要求较高。
2. 基于数学模型的计算方法基于数学模型的计算方法是一种较为精确的潮汐预测方法。
通过建立潮汐运动的数学模型，可以计算出潮汐的高度和时间。
这种方法需要进行复杂的数学计算和建模，对计算设备的要求较高。
3. 基于卫星遥感数据的预测方法随着卫星遥感技术的发展，人们可以利用卫星图像来预测潮汐。
通过分析卫星图像中的海洋表面运动，可以推断潮汐的高度和时间。
这种方法可以提供全球范围内的潮汐预测，但受到卫星图像的分辨率和数据更新频率的限制。
综上所述，潮汐测量与预测是海洋测绘领域中重要的研究方向。
通过不同的测量方法和预测模型，人们可以获得准确的潮汐数据，并应用于海洋资源开发、海洋环境监测等领域。
如何进行海洋物理环境测量与分析
如何进行海洋物理环境测量与分析海洋是地球上最广阔的生态系统之一，它承载着丰富的生物资源，调节着气候变化。
为了更好地保护和管理海洋资源，了解海洋的物理环境非常重要。
本文将介绍如何进行海洋物理环境测量与分析。
一、介绍海洋物理环境海洋物理环境是指海洋中各种物理要素的状态和变化，包括海洋温度、盐度、流速、波浪、海流等。
这些要素对生物、水文、气象等领域都有着重要的影响。
因此，了解海洋物理环境对于研究海洋生态系统、海洋气象以及预测天气情况都非常必要。
二、海洋物理环境测量方法1. 海洋温度和盐度的测量海洋温度和盐度是基本的海洋物理要素。
测量海洋温度和盐度的方法主要有CTD采样和卫星遥感两种。
CTD采样是通过采集海洋中的水样，并利用传感器进行温度和盐度的测量。
卫星遥感则是利用卫星传感器测量海洋表面的温度和盐度。
2. 海洋流速的测量海洋流速是指海洋中水流的速度和方向。
测量海洋流速的方法主要有声学测流仪和浮标测流两种。
声学测流仪是通过发射声波，并利用回波的时间差来计算水流的速度和方向。
浮标测流则是通过在海洋中投放浮标，并利用浮标的位置变化来计算水流的速度和方向。
3. 海洋波浪的测量海洋波浪是指海洋表面的波浪运动。
测量海洋波浪的方法主要有浮标测浪和雷达测浪两种。
浮标测浪是通过在海洋中放置浮标，并利用浮标的位置变化来计算波浪的高度和周期。
雷达测浪则是利用雷达波测量海洋表面的波浪运动。
三、海洋物理环境分析方法1. 数据处理与分析在测量得到海洋物理环境数据后，需要进行数据处理与分析。
常见的数据处理方法包括数据清洗、插值和平滑处理。
数据清洗主要是对测量数据中的异常值和噪声进行处理。
插值和平滑处理则是为了得到更加连续和平缓的数据。
2. 可视化与模拟在对海洋物理环境进行分析的同时，也需要将分析结果进行可视化与模拟。
可视化可以借助于地理信息系统（GIS）软件或者绘图工具，将测量数据以图形的形式展示出来。
模拟则是通过建立数学模型，对海洋物理环境进行模拟和预测。
3-海洋水文要素观测
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海水温度观测
温度观测仪器:
深层水温的测定，主要采用常规的深度温度计、自容式温盐深自记仪 器(如STD、CTD)、电子温深仪(EBT)、投弃式温深仪(XBT)等。可以直接 从这些仪器上测得铅直断面上各个水层的海水温度。实际测量中，温度 是以国际温标为依据，国际符号为T(热力学温度)或t(摄氏温度℃)；一般 以摄氏温度表示。
测定海洋表层水温一般利用海水表面温度计及其他的测温仪器，其构 造与普通水银温度计基本相同，不过装在特制的圆筒内，使得温度计提 出水面时仍浸在水中，避免与外界空气接触而发生变化。另一种方法， 即用水桶提取海水，再用精密温度计测定水温。另外，在卫星或者船舶 上通常利用红外辐射温度计测量海水表面水温，在海洋浮标上一般装有 自记测温仪器，从这些仪器上直接测得海水表层水温。
透明度定义:
透明度是表示海水能见程度的一个量度。即光线在水中传播一定距离后, 其光能强度与原来光能强度之比。
水色定义:
水色是指海水的颜色。是由水质点及海水中的悬浮质点所散射的光线来 决定的。
水色与透明度之间存在着必然的联系,一般说来,水色高,透明度大,水色 低,透明度小。
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海水透明度、水色观测
透明度测量:
海水透明度是指用直径为30cm的白色圆盘，将其垂直沉人海水中，直 至刚好看不见的深度，单位为m。这一深度，是白色透明度盘的反射、散射 和透明度盘以上水柱的散射光与周围海水的散射光平衡时的状况，所以称 为相对透明度。 新定义：光线在水中传播一定距离后，其光能强度与原来光强之比。
透明度仪测量，利用原理：T e cz 其中c是衰减系数，z是光传播的距离。
—海洋水文要素观测
主讲人：赵玉新 电话：0451-82589406
海洋测量中的潮汐测量技术
海洋测量中的潮汐测量技术潮汐是海洋中一种周期性的自然现象，随着月球和太阳的引力，海洋表面会出现周期性的涨落。
潮汐测量技术是一种用于测量和预测潮汐变化的方法，广泛应用于海洋科学、海洋工程和航海导航等领域。
潮汐测量技术的起源可以追溯到古代。
在中国，古人早已观测到了潮汐的规律，并记录了潮汐的周期和变化情况。
然而，直到近代，潮汐测量技术才得到了较大的发展和应用。
如今，潮汐测量技术主要依赖于现代化的仪器设备和先进的数据处理方法。
其中，最常用的测量设备包括潮位计、潮汐计和全球定位系统（GPS）等。
潮位计是一种用于测量海洋潮汐变化的设备，主要通过测量水面与参考高程之间的差异来获得潮水的高度变化。
最常见的潮位计是压力式潮位计，它利用压力传感器测量水压的变化，从而推算出潮汐的变化情况。
潮汐计则是一种用于记录和分析潮汐的设备。
通过潮汐计，我们可以获取潮汐的大小、周期和变化趋势等关键信息。
潮汐计通常包括一个或多个测量杆，以及一个记录器。
测量杆上的尺度可以显示水位的高低，而记录器则用于存储和分析测量数据。
在现代海洋测量中，全球定位系统（GPS）也被广泛应用于潮汐测量。
通过与地面上的参考站点进行通信，GPS可以准确测量海洋表面的位置和高度。
这种技术不仅提供了高精度的潮汐数据，还可以实时监测潮汐变化，以及预测未来的潮汐模式。
除了仪器设备，数据处理方法也是潮汐测量技术中的重要组成部分。
潮汐数据的处理过程主要包括数据收集、数据校正、数据分析和预测等步骤。
其中，数据校正是潮汐测量中的一个关键环节，通过对实测数据进行校正，可以降低误差，并提高数据的准确性和可靠性。
潮汐测量技术在海洋科学、海洋工程和航海导航等领域发挥了重要作用。
在海洋科学中，潮汐测量技术可以用于研究海洋环境的变化和演化，揭示海洋动力学过程。
在海洋工程中，潮汐测量技术可以用于建设海上风电场、港口和海岸防护结构等项目的规划和设计。
在航海导航中，潮汐测量技术可以提供精确的海图和航海资料，确保船舶和航空器的安全通行。
测绘技术中的海洋测量方法与技巧
测绘技术中的海洋测量方法与技巧海洋测量是一门关乎海洋资源和环境管理的重要学科。
随着人类对海洋资源的需求不断增长，海洋测量技术的发展也变得愈发重要。
本文将着重探讨测绘技术中的海洋测量方法与技巧。
首先，我们来谈谈海洋测量的方法。
海洋测量的方法主要分为两大类：遥感测量和现场测量。
遥感测量利用卫星等远距离的探测手段获取海洋信息，如海洋表面温度、海洋潮汐情况等。
而现场测量则是通过设备和仪器直接在海洋中进行观测和测量。
对于现场测量来说，水深测量是其中最为基础的一项内容。
测绘人员通过利用声波的传播速度和反射原理来测量水深，以建立起海底地形的三维模型。
此外，测绘人员还要考虑到海流、浪高等因素对测量结果的影响，并采取相应的措施来校正。
这需要测绘人员对海洋环境的理解和经验积累。
另一个重要的海洋测量方法是地面定位。
在海洋测绘中，地面定位是确定目标在地球表面的位置的关键。
传统的地面定位方法有三角测量和平差测量。
不过，随着GPS技术的发展，海洋测绘中的地面定位也实现了自动化和高精度化。
测绘人员只需要携带有GPS功能的设备，就可以实时获取自身位置的经纬度信息，并将其与其他测量数据进行匹配。
这大大提高了海洋测量的效率和准确度。
除了常规的测量方法外，近年来，一些新兴的测绘技术也逐渐应用于海洋测量领域。
比如，激光雷达技术可以通过扫描和测量反射回来的激光信号来获取地面和海洋表面的高程信息。
这种技术具有快速、高效的特点，可以大大提高海洋测量的效率。
除了上述方法外，地下水位测量、水质测量等技术也可在海洋测量中得到应用。
这些技术在环境保护和资源管理方面起到重要的作用。
例如，通过测量海洋水质的PH值、盐度和溶解氧含量等指标，可以了解海洋环境的健康状况，从而采取相应的保护措施。
此外，还有一些技巧也非常关键。
首先是仔细了解任务要求和测量范围。
在进行海洋测量前，测绘人员必须充分了解任务的目标和要求，确定测量范围和精度，以便制定出相应的测量方案。
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海水的運動
海洋水分子的運動形式可分為兩大類： 1. 在原處附近做週期性的振盪，包含：
✓ 波浪 ✓ 潮汐 2. 持續向前並可運載物質到遠處，包含： ✓ 表面洋流 ✓ 溫鹽環流
波浪
波浪的成因：風吹海面，將能量傳給水面而造就大大小 小不同的波浪 。 波浪的基本要素：
碎波 波浪由深海前進到岸邊時，摩擦力使得波浪的波速
變慢，波長變短，波高增加，最後破碎形成碎波。
瘋狗浪 強烈的東北季風或颱風吹起的湧浪，遇到海岸坡度
較大的礁石區，浪頭會驟然抬升，卻因波長很長，尚未 形成碎波，仍保有巨大的動能，而輕易將礁石上的人沖 倒。
波浪的相關名詞（二）
海嘯 – 由海底地震、海底山崩或海底火山爆發所引起。 – 雖然海嘯波長長達幾公里到幾百公里，但波高常
海水的性質
鹽度：一公斤海水溶解物質的總量，以千分比（‰） 表示。一般海水的平均鹽度是35‰。 鹽度測量：海水中所含的離子愈多，則導電度愈好 ， 因此現今的鹽度是根據海水導電度換算而來。
海水鹽度會有所變化，但是海水中主要成分間的比例 大致保持不變，這說明海水混合得相當均勻。
密度：隨溫度、鹽度和壓力而改變 ，密度較大的海 水會下沉至較深處 。
海洋觀測工具
海洋研究主要利用海洋研究船在現場測量或採集海水樣 品，獲得不同深度海水的物理與化學資料，以供分析。
海洋觀測
海洋觀測重點包括： – 海水深度的測量 – 海水性質的測量 – 海流速度的測量 – 潮汐水位觀測
廣闊的海洋必須藉助人造衛星，利用其上各式感應 器所獲得的觀察資料，可知海表溫度、波浪高度、 海面風速等等。
常見的潮汐型態： – 半日潮 – 全日潮 – 混合潮
半日潮
週期為12小時25分，且同一日內次潮差幾乎相同。 淡水至嘉義沿海、澎湖及東岸花東至成功沿海，均屬之。
全日潮
週期為24小時50分，一日內只見一次滿潮和乾潮。 基隆、台南安平和高雄屬之。
混合潮
24小時50分內，可見兩次滿潮和乾潮，但兩次潮差差 異很明顯。 台南將軍及台東富岡屬之。
波浪中水分子的運動
波浪發生時，水面下的水分子運動軌跡近似在原地作圓 周運動，圓周軌跡大小隨深度遞減 。 水深超過波長的一半，就沒有波動現象，而且波高高度 大於波長的七分之一時，波浪就會開始破碎。
波浪的相關名詞（一）
湧浪 長波浪週期長，具有較大能量，可以傳播到比較遠
的地方。台灣地區在遠洋若有颱風產生或強烈東北季風 吹拂海面時，易出現湧浪。
僅幾十公分，因此，在大洋中行駛的船隻即使有 海嘯通過，也不易察覺。 – 但是海嘯的能量很大，傳遞速度非常快，抵達海 岸後，不但迅速堆疊成高聳的碎波，同時又繼續 向前快速推進 。
海洋環流
海水朝固定方向流動的現象稱為洋流。
洋流的種類： 1. 風吹流：固定方向持續性的風帶動海水的流動，
影響的深度約幾十公尺到幾百公尺，又稱為表層 洋流。 2. 密度流 ：因溫度、鹽度或壓力引起的密度差異， 在重力作用下緩慢移動，又稱為溫鹽流，發生在 風吹流之下。 3. 湧升流：海水水平流動時，在科氏力作用下造成 了垂直移動，例如祕魯附近沿岸的湧升流。
表面海水的溫度、鹽度及密度隨緯度之變化
海水鹽度會受河水注入、蒸發、降水或結冰等因素影響 而有所變化。
融冰多 鹽度低
蒸發多 降水多 鹽度高 鹽度低
海水中主要元素(離子)含量的比較
不管海水的鹽度如何變動，海水中主要成分間的比例大 致保持不變。
水團與溫鹽圖
表面海水的溫度和鹽度受到形成海域的氣候影響 。下 沈或流往它處，仍帶著原來的特性，因而自成一個水團。
全球表層洋流圖
因科氏力效應，北半球海洋環流呈順時鐘方向運行，南
半球則為逆時鐘方向 。
暖流
冷流
溫鹽環流
溫鹽環流和風吹流兩者共同擔任平衡地球不同緯度熱量 的角色，調節了地球高低緯度間的熱量，形成最著名的 大洋輸送帶。
潮汐
潮汐是每日發生於海水面的週期性起伏現象 。 月球和太陽的引潮力是產生潮汐的原因。 潮水移動受緯度與海底地形影響，沿海各地潮位的變化 的大小與週期不一定相同。
海流速度的測量
移動式海流儀 – 觀測重點：洋流的路徑和平均流速。 – 測量方式：
(1)漂流瓶。 (2)人造衛星追蹤裝有無線電或衛星發報器的浮球。
錨碇式海流儀 – 觀測重點：洋流流經觀測點時的瞬間流速或流向，
以及其隨時間的變化。 – 測量方式：
(1)螺旋槳式 (2)音響式
潮汐水位觀測
利用水尺進行人工觀測，一小時一次。 利用設置在驗潮井或驗潮房的自記驗潮儀來自動記錄朝 為的變化。
溫鹽圖上不同的曲線型態，可用來分辨出不同的水團。 – 極區表層海水因低溫低鹽，
出現在溫鹽圖左下方。 – 極區底層海水因低溫高鹽，
出現在溫鹽圖右下方。
溫鹽圖也可以追蹤水團的來源。 →見實習活動（四）！
臺灣附近海水溫鹽圖實例
南海和黑潮的海水是由不同的水團所組成，水溫高於 15℃的淺層海水，黑潮的溫度與鹽度都比南海高。
海水性質的測量
測量儀器： 溫鹽深儀（CTD）＋輪盤式採水瓶
測量原理： 1. 溫鹽深儀利用溫度探針量測溫度，測海水導電度
換算成鹽度、水壓換算成深度，以得到不同深度 的溫度與鹽度。 2. 採水瓶放入海水時，上下瓶蓋均打開，到達所要 深度，由船上傳遞訊號使其中一瓶瓶蓋關閉，便 可得該處之海水，以分析海水成分。
錢塘潮
聞名中外的錢塘潮成因，跟錢塘江出海口特殊地形有 關。 杭州灣以喇叭型朝東方展開，當潮水由東向西湧進錢 塘江口時，江面面積迅速縮小，將兩側潮水堆高。前 浪因遇到較淺江底，速度變慢，速度快的後浪追上後， 層層堆疊，使潮水高度陡增。
潮流
潮位的垂直變化必引發海水在水平方向的移動，伴隨 潮汐而來的水流，稱為潮流。 科氏力的影響，在北半球潮流會向右偏，形成橢圓形 移動軌跡，一個潮汐週期迴轉一次。 潮流常會平行海岸作來回運動。
海水深度的測量
測量儀器： 多聲束回聲探測儀 ＋全球衛星定位系統
測量原理： 1. 多聲束回聲測深儀，發射出
多聲束聲波到達海底，並接 收反射回來之聲波。有了聲 音在海水傳播速度(約1500 公尺／秒)和時間差的資料， 即可測量出海床的海底深度 ，正確繪製出海底地形。 2. 利用全球衛星定位系統將船 隻正確的定位。