14第十四章海洋声学、光学要素调查20150501
《海洋声学导论》随笔
《海洋声学导论》阅读笔记目录一、海洋声学概述 (2)1. 海洋声学定义与背景知识介绍 (3)2. 海洋声学的重要性及研究领域 (5)二、声学基础知识 (6)1. 声学基本概念及原理 (7)（1）声音的产生与传播原理 (8)（2）声波的特性及参数描述 (9)2. 声学在海洋环境中的应用特点 (10)三、海洋声场的物理特性 (12)1. 海洋声场的组成及结构特征 (13)（1）表层声场与深层声场 (14)（2）海洋声场的空间分布特点 (15)2. 海洋声场的物理过程与影响因素 (16)（1）潮汐流对声场的影响 (18)（2）温度、盐度等环境因素对声场的影响 (20)四、海洋声学现象与实验研究 (20)1. 海洋声学现象介绍 (22)（1）水下声音的传播现象 (23)（2）声波的折射、反射和散射现象 (24)2. 海洋声学实验方法与案例分析 (25)（1）实验设备与方法介绍 (26)（2）案例分析 (28)五、海洋声学技术的应用与发展趋势 (29)一、海洋声学概述海洋声学是研究海洋中声波传播规律、声源特性和接收特性的科学。
它涉及到声波在海洋中的传播、反射、折射、衍射等现象，以及声源与接收器之间的相互关系。
海洋声学在现代科学技术中具有重要的地位，它在海洋勘探、海洋生物研究、海洋环境保护、海洋通信等方面都发挥着重要作用。
海洋声学的研究方法主要包括理论分析和实验观测，理论分析主要基于波动方程和海底地形等信息，通过计算求解声波在海洋中的传播特性；实验观测则通过实际测量声波的传播速度、频率、振幅等参数，以验证理论分析的结果。
随着海洋科技的发展，海洋声学研究已经从传统的实验室研究转向了实际应用，如深海探测、水下通信、海洋生物监测等领域。
海洋声波物理：研究声波在海洋中的传播规律，包括声波的衰减、散射、衍射等现象。
海洋声源与接收器：研究声源的特性(如频率、振幅、形状)以及接收器的特性(如灵敏度、方向性)对声波传输的影响。
海洋装备声学特性检测与分析方法
海洋装备声学特性检测与分析方法声学技术在海洋装备领域中起着关键作用。
海洋环境中声波的传播特性和相互作用对于海洋探测、通信以及声纳系统的设计和性能优化至关重要。
因此，海洋装备声学特性的检测与分析方法变得尤为重要。
本文将介绍海洋装备声学特性的检测与分析方法，并讨论其在海洋领域的应用。
海洋装备声学特性检测主要包括声源特性、声波传播特性、声场特性以及噪声特性等。
声源特性的检测通常包括声源频率响应、幅度响应、相位响应以及频率稳定性等指标的测试。
这些特性对于声纳系统的性能评估和设计优化至关重要。
声波传播特性检测主要关注声波在海洋环境中的衰减、散射、反射等现象。
通过测量声波的传播损失、传播模型以及影响因素，可以更好地理解声波在海洋中的传输规律。
声场特性检测主要研究声场的空间分布、声压级、声束形状等参数。
这些参数对于声纳系统的性能评估、声源定位以及目标检测等任务具有重要意义。
噪声特性检测主要研究海洋环境中的杂音和干扰信号。
通过分析噪声的能量分布、频谱特性以及时域特性等，可以评估海洋环境对声纳系统性能的影响。
针对海洋装备声学特性检测，常用的方法包括实测法、数值模拟法以及实测与数值模拟相结合的方法。
实测法通过在实际海洋环境中设置声源和接收器进行野外实验，获取真实的声学信号数据。
这种方法的优点在于直接观测到海洋环境中的声学特性，能够提供准确的数据支持。
然而，实测法存在着成本高、实验周期长、受海洋环境因素影响较大等限制。
为了克服这些限制，数值模拟法成为一种重要的补充手段。
数值模拟法利用数学模型和计算机仿真技术，对海洋环境中的声学波动进行模拟计算，从而获取声学信号的特性。
数值模拟法的优势在于灵活性高、可控性强，能够在不同条件下进行参数调节和比较分析。
通过实测与数值模拟相结合的方法，可以充分利用两者的优点，提高海洋装备声学特性检测的准确性和可靠性。
在海洋领域中，声学装备的声学特性检测与分析在多个应用场景中发挥着重要作用。
首先，声学特性检测与分析方法对于海底地形勘测和海洋资源勘探具有重要意义。
海洋声学原理
海洋声学原理今天来聊聊海洋声学原理的相关知识。
你们有没有在海边听到过那种低沉又深远的声音，就像是大海在诉说着什么秘密一样？其实这就和海洋声学原理有关系。
我最初对海洋声学原理感兴趣，是因为看了一部关于海洋探险的纪录片。
在纪录片里，那些科考人员通过一些仪器在海洋里探测各种东西，看起来特别神奇。
海洋可以看作是一个巨大而复杂的声学空间。
声音在海洋中传播就像汽车在各种各样的道路上行驶一样。
首先呢，我们得知道声音在海洋中的传播速度跟在空气中不太一样。
在海水中，声音的传播速度主要受海水的温度、盐度和压力等因素的影响。
我把这个原理打个比方，就好像你在不同材质的管道里送水，水的流速会不一样。
海水温度高一些的时候，声音就传得快一些；盐度高的地方和盐度低的地方，声音传播速度也有差异；压力呢，就像水深的潭底会和浅滩的水压不同一样，越深的地方压力越大，也会对声速产生一定影响。
说到这里，你可能会问，了解这个有什么用呢？这用处可大了！比如说海洋科考，科学家们可以利用声学原理来找寻海底的宝藏、研究海底的地形地貌或者寻找那些神秘的深海生物。
曾经我自己也很困惑，为什么有时候在海洋里声音传播会突然改变方向呢？后来我才知道这是因为海洋中的声速剖面不是均匀的，当声音遇到声速不同的水层时就会发生折射现象。
这个折射现象也很有趣。
就好比光线通过一块三棱镜会改变方向一样，声音在海洋里从一个水层进入到另一个声速不一样的水层时也会发生类似的转向。
从实用价值上来说，利用这种声音折射的特性，军方可以使用声呐来探测到躲在特殊位置（像那些可以造成声音折射区域）的潜艇等目标。
还有一个很重要的概念叫海洋噪声。
海里也不是完全安静的，像一些海洋生物发出的声音、海浪的声音，甚至船舶航行的声音等等都构成了海洋噪声。
海洋生物发出声音有时候是为了求偶，比如说一些鲸鱼的叫声能传得很远很远。
这就像我们人类唱歌吸引异性注意一样。
不过呢，这个海洋声学原理，我还不能说自己完全明白了。
海洋声学技术和仪器
XBT ——eXpendable BathyThermograph
声速梯度
3、海洋中声速变化
海洋中声速的垂直分层性质 实测海洋等温线和等盐度线几乎是水平平行的， 也就是说，声速近似为水平分层变化。
c x , y , z c z
声速梯度
dc 声速梯度： g c aT gT aS g S aP g P dz
声速梯度
海洋中声速的基本结构 浅海声速剖面： 浅海声速剖面分 布具有明显的季节特 征。在冬季，大多属
于等温层的声速剖面
，夏季为负跃变层声
速梯度剖面。
声速梯度
海水温度起伏变化 • 描述海洋声速变化粗略近似：将温度和声速看成不 随时间变化，只随深度变化；
• 等温层是宏观而言，微观而言温度随时间起伏变化。
这时声波被固定在一定范围内，
就像被一个“管子”套住了一样， 这个“管子”就是海洋声道。 由于没有扩散， 所以声波在声道中可以传播到数千海里之外。
声速梯度
声速垂直分布分类 深海声道声速分布： 特点：在某一深 度处有一声速最
Zm
c0
c
c0
Zm
c
小值。
Z
Z
声音在海洋中是怎样衰减的？
生活中我们都有这种体会，要是两个人相距不远，就可以 小声交谈；距离一远，就要大声叫喊了；超过一定的距离 后，即使再大声吆喝，也是听不见的。和在空气中的情况 一样，海洋里的声音也会随着传播距离的增加而变得越来 越小，并且最终消失得无影无踪。这种现象通常被称为声 音的衰减。那么，声音为什么会衰减呢？科学家们发现导 致声音衰减的原因有两个，一个是扩散，一个是吸收。所 谓扩散是指随着距离的增加，声音覆盖的范围越来越大， 由于能量越来越分散，所以强度越来越小，就像离开电灯 泡越远的地方越不亮一样。事实上，声音无论是在气体、 固体，还是在液体中传播时总有一部分能量转化为热能， 因此，随着传播距离的增加声能也不断减小，这就是通常 所说的吸收了。
海洋生物声学
海洋生物声学
人类对于海洋生物的研究始于20世纪60代。
在20世纪90代，海洋生物进入了新的研究领域海洋生物声学。
海洋生物声学是研究海洋生物发出的声音，了解声音如何受环境影响，以及在认知、行为、交流等方面的研究。
海洋生物的声学行为可以分为探测声学行为和交流声学行为。
探测声学行为指海洋生物使用声音来探测周围的环境，比如当海洋生物遇到危险的时候会发出报警声音，以示警告其他海洋生物；而交流声学行为指海洋生物之间使用声音进行交流，比如海豚之间会发出不同的声音来表达自己的感情。
此外，海洋生物声学还可用于生态监测。
许多海洋生物的发声行为都是特定的，它们的声音特征受到环境变化的影响，因此可以通过分析海洋生物声音来监测海洋生态系统的变化。
此外，海洋生物声学研究的另一个重要内容是人与海洋生物的声学交流。
通过使用特定的声音，研究者可以诱导海洋生物发出声音，与海洋生物进行交流。
这种声音可能会改变海洋生物的行为，或者可以作为海洋生物进行交流的一种方式。
海洋生物声学的研究有助于更好地理解海洋生态系统，从而改善海洋的管理和保护。
随着科学技术的发展，海洋生物声学的研究也在不断深入，希望能够为我们提供更多有关海洋生物的信息，有助于开展更有效的海洋生态系统保护和管理。
总之，海洋生物声学是一个日益重要的研究领域，对于更加了解
海洋生物和海洋生态系统有重要意义。
未来，根据海洋生物声学研究所发现的结果，人们可以采取有效的措施来促进环境保护，保护海洋生物，维护海洋生态系统的健康发展。
海洋要素调查与观测技术 绪论
海洋一号(HY-1A)卫星，于2002年5月15日发射，是中国第一 颗用于海洋水色探测的试验型业务卫星。星上装载两台遥感 器，一台是十波段的海洋水色扫描仪，另一台是四波段的CCD 成像仪。 HY-1B卫星于2007年4月11日发射，主要用于海洋水色、水温 环境要素探测。
嫦娥卫星及搭载的激光高度计
the historic completion of the first transatlantic crossing of an AUV （Apr 27, 2009 –Dec 9, 2009）
英国Sub Atlantic公司 NAVAJO水下机器人系统
水声监测技术
水声环境和水声监测技术是现代海上军 事技术的重要组成部分，也是海洋环境 监测技术重点发展方向之一。
浮标技术
海洋浮标技术
海洋浮标内传感器产生的信号，由发射机定时发 出，地面接收站直接接收信号（或经由卫星转送） 进行处理，就得到了人们所需的资料。
海洋浮标种类
锚定浮标
向多参数、多功能及立体监测方向发展
漂流浮标
随全球定位和卫星通讯技术进步发展起来的一种十分有 效的大尺度海洋环境监测手段
“十五”国家863成果 ---小型多参数海洋环境监测浮标
潜水器
核潜艇活动范围：300～400米的海洋深处 潜水器征服了深海 具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。 主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发 和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动 的水下作业基地。又称深潜器、可潜器。
载人潜水器 无人潜水器
我国首个7000米超 深度载人潜水器 （蛟龙号）
潜标技术
潜标技术
利用潜标系统作为观测平台的海洋观测技 术，包括系留技术、应答释放技术、定位和 寻找技术、布放回收技术、防护技术等。
大型海洋科考船的海洋声学与生物声学研究
大型海洋科考船的海洋声学与生物声学研究近年来，随着科技的进步和对海洋资源的日益关注，大型海洋科考船的海洋声学与生物声学研究变得越来越重要。
海洋声学与生物声学研究可以帮助我们了解海洋中的声音传播规律、生物声学行为及海洋环境的特征，为海洋生态保护、资源开发和海洋灾害预警提供重要依据。
海洋声学研究通过研究海洋中的声音传播规律，可以了解海洋的声学环境和动态。
大型海洋科考船通常装备有先进的声学设备，如水声信号发射装置、水声接收阵列、声纳设备等，可以进行远距离声音传播实验、海洋生物声学研究和海洋底质特征分析等。
通过对不同频率声波在海洋中的传播特性的研究，可以了解水下声波传播的速度、衰减和散射规律，为海洋资源勘测、海洋工程建设和海洋灾害预警提供技术支持。
生物声学研究是海洋声学研究的一个重要分支，它研究海洋生物如鲸鱼、海豚以及其他海洋生物的声音传播及其生态行为。
大型海洋科考船常常配备有水下声学测量设备，可以对海洋中的动物声音进行监测和研究。
这些设备可以用于收集和分析海洋生物的声音信息，揭示生物声学行为对于海洋生态系统的意义。
通过研究海洋生物的声音信号，可以了解它们的通讯交流、求偶繁殖、觅食迁徙等行为特征，为海洋生态保护和渔业资源管理提供数据支持。
在大型海洋科考船的海洋声学与生物声学研究中，每个任务都需要精心策划和组织。
首先，科考船需要确定目标海域，根据所需研究的科学问题来选择适当的研究方法和设备。
然后，研究人员需要进行实地观测和采样，收集相关的声学和生物数据。
接着，科考船上的研究人员会对搜集到的数据进行分析和处理，从中提取有用的信息。
最后，通过对实验结果的解释和总结，撰写出科学研究报告或学术论文。
大型海洋科考船的海洋声学与生物声学研究的意义重大。
首先，它为人们提供了深入了解海洋环境和生物界的机会。
通过研究声音的传播规律和生物的声音行为，可以揭示生物之间的相互关系和环境对生物行为的影响。
其次，这些研究还有助于保护海洋生态系统和生物多样性。
海洋声学
（3）海洋声学技术和仪器。各种不同类型的声纳设备正 是海洋学技术中的佼佼者。海洋声学的研究不仅解开了许 多海洋之谜，也为人类开发海洋、利用海洋提供了许多有 效的途径。
观测要素
海水声速 声速梯度 声速跃层 水下声道
声速梯度
海洋中声速的基本结构 典型深海声速剖面： （4）深海等温层：
在深海内部，水温比 较低而且稳定，特征是正 声速梯度。
在主跃变层（负）和深海 等温层（正）之间，有一 声速极小值—声道轴。
声速梯度
海洋中声速的基本结构 浅海声速剖面：
浅海声速剖面分 布具有明显的季节特 征。在冬季，大多属 于等温层的声速剖面 ，夏季为负跃变层声 速梯度剖面。
声音在海洋中是怎样衰减的？
实验表明，声波在海水中的吸收比在淡水中要大 得多，而且频率越高，吸收就越大。这主要是因 为海水中含有丰富的盐类，特别是硫酸镁。当声 波通过海水时，一部分声能转化为硫酸镁分子的 化学能，最后又变成了热能。除此以外，海底沉 积物对声波也有吸收作用，并且要比海水的吸收 作用大几百倍。进一步研究还发现，海底沉积物 对声波的吸收还与声波频率有关，频率越高，吸 收越大。所以，在海底沉积物中只有频率很低的 声波，才能穿透很大的深度，或传播很远的距离。
科学家们终于找到了直接测量海水中声速的方法，并根
据这一方法设计制造了声速测量器。很快声速测量器就
成为人们迅速、准确测量水下声速的重要工具。
声速测量仪
用来测量海水中声波传播速度，提供海洋声速剖面图的水 声仪器。亦称声速梯度仪。装备于潜艇、反潜水面舰艇、 反潜直升机和海洋调查船等。由声速－深度探头和电子收 发装置组成。声速－深度探头，包括一对距离固定的收、 发换能器和一个压力计。电子收发装置产生电信号，激励 探头内的发射换能器发出声波，声波传到接收换能器后， 再由收发装置进行处理测出声速。常用声速测量方法，有 相位法与环鸣法两种。相位法使用连续波，通过测量发射 与接收声波之间的相位差，推算出发射与接收换能器之间 海水的声速。环鸣法使用短脉冲，接收换能器每收到一个 脉冲，即触发发射换能器再发射一个脉冲，如此反复，根 据脉冲重复频率推算出声速。使用时，声速－深度探头在 水中下沉，在下沉过程中不断测量声速，同时用压力计测 量相应深度，得到测量点声速随深度变化的分布曲线，即 海洋声速剖面图。海洋声速剖面图可用于计算声线轨迹 (见声线轨迹仪)，也可直接用来选择声纳的有利工作状态 和潜艇的最佳航行深度。
海洋声学
之内传播的现象，就是人们通常所讲的“声道”效应了。
声波在海水中传播时也有类似的现象。我们知道，在固定跃层中声速随深度 的增加迅速减小，当降到某个限度时，就会进入深海等温层，在深海等温 层中由于压力增加声速反而会加快。也就是说，在固定跃层与深海等温层 交界的地方声速达到了最小值，从这一交界处无论向上还是向下声速都会 增加。另一方面，由于声波在传播中，总是具有向声速比较低的水层弯曲 的特性，所以，在这两层中激发的声波不能越出这条声带，而是曲折地沿 声道的轴线(两层的分界线，位于声速最小值处向前传播， 这时声波被固定在一定范围内， 就像被一个“管子”套住了一样， 这个“管子”就是海洋声道。 由于没有扩散， 所以声波在声道中可以传播到数千海里之外。
声速梯度
海洋中声速的基本结构 浅海声速剖面： 浅海声速剖面分 布具有明显的季节特 征。在冬季，大多属
于等温层的声速剖面
，夏季为负跃变层声 速梯度剖面。
声速梯度
海水温度起伏变化 • 描述海洋声速变化粗略近似：将温度和声速看成不 随时间变化，只随深度变化；
• 等温层是宏观而言，微观而言温度随时间起伏变化。
你知道什么是声纳吗？
和雷达一样，声纳这个词也是英文缩写字的音译，有时也 译为“声呐”，它的英文原意是“声波导航和测距装置”。 不过，现在声纳的含义已经大大超出了水声导航和定位的 范围了。一般认为，声纳就是利用声波在水下的传播特性， 通过电声转换和信号处理，完成水下目标探测，进行水下 通讯或遥测、遥控的设备。时至今日，利用水下声波的最 常用设备就是声纳。它是利用辐射器来产生特定的声波， 然后再用水听器或水下微音器接收从目标上反射回来的声 波，并通过比较接收信号与发射信号之间的差别来获得目 标参数的。声纳有主动式和被动式之分，它们之间的主要 区别在于声纳是否辐射声信号。主动式声纳是利用辐射器 在水中发射声脉冲，然后接收被目标反射回来的声波，进 而计算目标的方位和距离等参数；而被动式声纳自己并不 产生声辐射。仅仅通过侦听目标的声辐射来确定目标的距 离和方位。
海洋生物要素调查及评价PPT课件
细菌异养活性 异养细菌进行生理代谢活动的能力。 细菌生产力 单位时间内、单位水体所产生的细菌生物量。 浮游生物
缺乏发达的运动器官，没有或只有微弱的运动能力，悬浮在 水层中，常随水流移动的生物群。 包括浮游植物和浮游动物两大类。依个体的大小浮游生物可分 为以下几种类型：
第3页/共32页
说可以利用但未完全查明，是制定渔业长期发展规划的重 要依据。
3) 查明的渔业资源。是潜在渔业资源的组成部分，它已经查明， 可以列入开发计划，是制定近期发展规划的重要依据 4 )确定的渔业资源。是指查明的渔业资源的一部分，从经济上 看可以在不损害其再生能力的情况下开发利用，并且是安排年 度生产计划的重要依据。
1、技术设计 根据调查任务进行技术设计，其内容包括调查计划编制 及项目、要素、设站、方法、时间、次数、专业配置、 人员素质、船只、器材设备、预期成果等。
2、 调查要求 1） 调查项目 叶绿素，初级生产力，新生产力，微生物，微微型、微型 和小型浮游生物，大、中型浮游生物，鱼类浮游生物，大 型底栖生物，小型底栖生物，潮间带生物，污损生物和游 泳动物。必要时，应包括渔业资源声学调查与评估。
食性鱼类、地方性鱼类。 2) 按鱼类洄游途径及性质分。如溯河性鱼类、降河性
鱼类、大洋性鱼类。 3 )按水层划分。如底层鱼类、中下层鱼类、上层鱼类。
第7页/共32页
（二）按开发利用程度 1) 枯竭的渔业资源。指资源量在相当长的时期内难以恢复到
正常水平。 2) 过度利用的渔业资源。是指资源已经衰退，但采取保护 措施尚能恢复。
粒径大于20mm的称巨型浮游生物； 粒径为2000µm20mm的称大型浮游生物; 粒径为200µm2000µm的称中型浮游生物; 粒径为20µm200µm的称小型浮游生物;
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 20世纪30年代到60年代是海洋光学的形成阶段。研制了水中辐照 计、水中散射仪、海水透射率计、水中辐亮度计等海洋光学仪器， 系统地测量了海水的衰减、散射和光辐射场的分布，积累了基本 的海洋光学参数数据；对光在海洋中的传播规律，尤其是海洋辐 射传递理论也进行了基本的研究。
• 60年代中期到80年代是海洋光学的发展阶段。近代光学、激光和 光学遥感技术的发展大大开拓了海洋光学的研究领域，多光谱卫 星遥感技术已成为探测海洋的重要手段。
• 表面光学量观测
• 固有光学量观测
14.1 海洋声速测量
• 14.1.1 观测要素
• 海水声速：声波在海水中的传播速度。
• 声速梯度：海水中声速随深度或水平方向的变化率。 • 声速跃层：声速随深度急剧变化的水层。 • 声速均匀层：声速不随深度变化的水层。 • 水下声道：在海洋中声速随深度变化存在极小值时，若 将声源置于极小值附近水层，声线将被约束在一定厚度 水层内传播，传播过程中声能损失极小，此水层称为水
• TMD-Ⅲ多波段投射率仪
• SPMR剖面式多通道光学辐射计
• 海气界面微尺度过程光学监测系统 • 海面海水层光学测量系统
本章结束！
谢谢！
海洋环境噪声主要测量的量有二个：噪声频带声压级和噪声声压谱级
• 14.2.2 测量仪器 • 1、SMH系列标准水听器；2、8101系列水听器
接收水听器阵列
水下声接收及信号处理系统
索尼数字录音机
接收潜标
NI数据记录仪
14.3 水中目标物的声学探测
• 14.3.1 布里渊散射激光雷达水下目标探测技术
• 测量的标准层次为表层、4，6，8，10，12，14，16，18，20， 25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，120，140， 160，180，200m。 • 大于200m，光透射率还应增加500m层，500m层以上每隔500m再加 一层。特殊要求另加。对于连续测量方式，根据需要另作要求。
• • • • • •
14.4.3 海面照度测量方法 1、仪器设备 照度计、走航式海面辐照计 2、观测位置的要求 （1）离海面高度在2m-20m范围内； （2）仪器进光窗口上方周围空间不受船上物体遮蔽，不能有其 他光源或反射光线照射到光窗口。 • （3）光接收部件在船上固定安装时，应便于观测者操作。 • （4）仪器垂直加固，并具有姿态数据或采取姿态随动稳定措施 使仪器保持在5°以内。 • （5）操作人员应穿着黑色衣服并远离仪器。
• 14.3.3 • 14.3.4
声光悬浮砂粒径谱测量仪 声学悬浮泥沙浓度剖面仪
合 成 孔 径 声 纳
14.4 海洋光学调查
• 19世纪初，人们在进行海洋调查时，用一个直径30cm的白色圆盘 (透明度盘)垂直沉入海水中，直到刚刚看不见为止时的深度，这 一深度叫海水的透明度。将透明度盘提升至透明度一半深度处， 俯视透明度盘之上水柱的颜色，称为海水的水色。 • 19世纪末，海洋学工作者把海水光学性质的研究和海洋初级生产 力结合起来，并测量了海洋的辐照度。
• 14.3.2 合成孔径声纳（SAS）
–是一种新型高分辨水下成像声纳。 –合成孔径声纳系统一般由三个分系统组成：1)声纳分系统， 由合成孔径声纳基阵、发射机、接收机、数据采集、传输和 存储子系统、声纳信号处理机和显控台等组成；2)姿态与位 移测量分系统，由姿态、位移测量系统和GPS等组成；3)拖曳 分系统，由绞车、拖缆和拖体等组成。
海面光谱仪（HSAS） （水面之上法、表观光谱、表观光学特性、遥感反射率）
• HyperSAS海面辐照系统提供高精度高光谱测量方法来测定离水辐亮度 （water-leaving spectral radiance）和下行辐照度（downwelling spectral irradiance）。 256个通道的HyperOCR辐亮度和辐照度传感器安装 在飞机和船舶之上，使其位置处于海洋（或陆地）的表面之上，可同时对空 中和海面进行测量。除此之外，HyperSAS具备内置快门，以便准确的进行阴 影校正。采用了平面传感器（cosine），从而得到更准确和更高质量的数据。 • 此外，可以选配GPS设备和Satlantic倾斜和方向传感器，为所获得的光学数 据提供精确定位，地理参考资料和准确的时间标注。可选配辐射高温计（红 外温度计），来测量陆地或海洋表面温度。 • HyperSAS可沿着船舶的航迹对水色进行连续观测，也可安装在海上观察平台 进行长时间连续观察，或安装在航空器上遥感观测水色。该系统尺寸小，重 量轻，结构紧凑，便于安装。由由HyperSAS系统测量的离水辐亮度和反射系 数可用于计算多种海洋要素，其中包括溶解态有机物，悬浮物及表层叶绿素 浓度。由于叶绿素是藻类生物量的重要监测指标，所以可利用这些资料来估 计浮游植物的丰度和初级海洋生产力，检测赤潮等。HyperSAS数据还可用来 校准和验证卫星水色观测数据。如果在HyperSAS测量的同时采集表层水样， 综合分析后可建立海表生物－光学模型。
• 14.2.1 海洋环境噪声基本概念 • 海洋环境噪声：由存在于海洋中多种噪声源所辐射的并 在其中传播的噪声。 • 噪声频带声压级：一定频带内的海洋环境噪声声压与基 准声压之比的常用对数自乘以20。 • 噪声声压谱级：某一频率的噪声声压谱密度与基准谱密 度之比的常用对数乘以20。 • 背景干扰噪声：测量时由于各种原因所产生的，对测量 造成干扰的等效干扰噪声。 • 水听器等效噪声声压谱级：水听器等效噪声声压谱密度 与基准声压谱密度之比的常用对数乘以20。
• 14.4.5
固有光学量观测方法
• 1、测量的量
• 光束衰减系数、光束透射率
• 2、测量仪器 • 测定体积衰减系数的c仪(或准直光透射率仪)、测定体积散射函 数的β仪、测定总散射系数的b仪，其中β仪和b仪都称为水中光 散射仪
• 14.4.6测量仪器• Fra bibliotekLM-1海面照度计
• OMC-1光学多参数测量仪
14.4 海洋光学调查
• 14.4.1 名词解释 • （1）照度：照射到表面一点处的面元上的光通量除以该面元的 面积。 • （2）表观光学量：随光照条件变化而变化的水体光学参数。 • （3）固有光学量：不随光照条件变化而变化的水体光学参数。
• （4）辐照度：照射到表面一点处单位面积上的辐射通量。
• （5）辐亮度：单位面积单位立体角的辐射通量。 • （6）一类水体：光学特性主要由浮游植物决定的水体，一般指 清洁的大洋水体。 • （7）二类水体：光学特性由浮游植物、无机悬浮颗粒和溶解有 机物质等共同决定的水体，一般指近岸水体或浑浊水体。
• 3、观测环境的要求 • （1）下雨、下雪或浓雾天气不进行观测。 • （2）每天观测的开始时间不晚于太阳升出水天线后1h，结束时 间不早于太阳没入水天线前1h。 • 4、走航式海面照度计自动观测要求 • （1）开机工作后，至少每5min记录和存储一组照度、时间和位 置的数据。 • （2）通过调查船上的卫星导航定位仪自动取得实时定位信号。 • 5、手持照度计的观测要求 • （1）在甲板的空旷处手持光接收器测量，当光接收器处于水平 时记录读数。 • （2）每小时测量一次，在整点前后10min内进行。若预定时间内 有雨、雪、浓雾、太阳被浮云遮挡或其他原因而不能测量时，可 以推迟进行。推迟时间大于40min时取消该次测量。 • 6、水面漂浮测量（浮标或子母浮标） • 仪器距离船舶应在30m以上，同时仪器应具备姿态传感器。
–抛弃式声速仪测量
• 2、间接测量法：根据海水声速与水温、盐度、压力 （或深度）的关系所建立的海水声速经验公式，通过这 些水文参数的测量数据换算出各水层的海水声速值。
• 14.1.4
测量仪器
• 1、LSC-Ⅱ型吊挂式声速仪；2、LSS1-1抛弃式声速仪
声速剖面仪水下单元
美国DTI公司研制的合 德国ATLAS公司研制的 成孔径声呐 ASA92－25主动拖曳线声呐
• 14.4.4
表观光学量观测方法
• 1、测量的量
• 辐照度：包括大气层外太阳辐照度、海面入射辐照度、刚好处于 水表面以下的辐照度、水体剖面向下/向上辐照度、天空漫射辐 照度、太阳直射辐照度等参数。
• 辐亮度：包括刚好处于水表面以下的辐亮度、水体剖面向上辐亮 度、离水辐亮度等参数。 • 2、测量仪器 • 辐照度仪和辐亮度仪
第十四章 海洋声学、光学要素调查
• • • • 14.1 14.2 14.3 14.4 海洋声速测量 海洋环境噪声测量 水中目标物的声学探测 海洋光学调查
参考《GB/T 12763.5-2007》海洋调查规范 第5部分：海洋声、光要素调查 • 海水声速测量
• 海洋环境噪声测量 • 海底声特性测量 • 海洋中声能传播损失测量 • 海面照度观测
下声道。
• 14.1.2
站点的确定
• 综合调查时，海水声速调查的站位与温、盐调查的站位 一致。海水声速调查的标准层次也与规范中规定的温、 盐调查的标准层次一致。 • 对于具有中尺度现象的海域调查，应同时进行海流剖面 测量。
• 14.1.3
测量方法
• 1、直接测量法：采用有关仪器直接测出声波通过水中 固定两点所需的时间，从而求出声速值。 –吊挂式声速仪测量
• 海水的光学特性有两种：表观光学特性和固有光学特性。 • （1）表观光学性质由光场和水中的成分决定；固有光学性质与 光场无关，只与水中成分的分布及其光学特性有关。 • （2）表观光学参数很容易由现场测量或者遥感的方法获取，但 是很难与水中成分联系起来；固有光学性质很难在现场测量，但 是得到固有光学参数这后，很容易计算得到水体各组成成分的含 量。 • 海洋光学的一项任务就是由表观光学特性导出固有光学特性，便 于模拟水中的物理、生物以及化学条件。
• （8）漫衰减系数：水下的辐照度衰减系数或辐亮度衰 减系数，统称漫衰减系数。 • （9）光束透射率：准直光束透射辐射通量与入射辐射 通量的比值。