海洋地球物理探测技术ppt课件
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海洋遥感技术PPT课件
• 例如，微波具有穿透云层、冰层和植被的能力；红 外线则能探测地表温度的变化等。因而遥感使人们对地 球的监测和对地物的观测达到多方位和全天候。
第3页/共43页
3.获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点
• 遥感通常为瞬时成像，可获得同一瞬间大面积区域 的景观实况，现实性好；而且可通过不同时相取得的资 料及像片进行对比、分析和研究地物动态变化的情况 （版图3），为环境监测以及研究分析地物发展演化规 律提供了基础。
第12页/共43页
（三）遥感信息处理 • 遥感信息处理是指通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息
进行的各种处理。 • 例如，为了消除探测中各种干扰和影响，使其信息更准确可靠
而进行的各种校正（辐射校正、几何校正等）处理，为了使所 获遥感图像更清晰，以便于识别和判读，提取信息而进行的各 种增强处理等。为了确保遥感信息应用时的质量和精度，以及 为了充分发挥遥感信息的应用潜力，遥感信息处理是必不可少 的。
第16页/共43页
• 世界海洋卫星包括三大类： • 海洋水色卫星、 • 海洋地形卫星 • 海洋环境卫星。
第17页/共43页
• 海洋水色卫星是通过星上装载的遥感设备对海洋水色要素进行探测，为海 洋生物资源开发利用、海洋污染监测与防治、海岸带资源开发和海洋科学 研究等提供科学依据和基础数据。
• 最具代表性的海洋水色卫星是1997年8月1日美国宇航局成功发射的专用 海洋水色卫星“海星”，它标志着因水色遥感器“沿海水色扫描仪”在 1986年停止运转而中断了10年的全球海洋水色遥感数据又得以继续，而 且可以得到质量更高的海洋水色资料。
第22页/共43页
• 遥感通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接 触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发 射辐射），并对这些信息进行 提取、加工、表达和应用的一门 科学和技术。
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3.获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点
• 遥感通常为瞬时成像，可获得同一瞬间大面积区域 的景观实况，现实性好；而且可通过不同时相取得的资 料及像片进行对比、分析和研究地物动态变化的情况 （版图3），为环境监测以及研究分析地物发展演化规 律提供了基础。
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（三）遥感信息处理 • 遥感信息处理是指通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息
进行的各种处理。 • 例如，为了消除探测中各种干扰和影响，使其信息更准确可靠
而进行的各种校正（辐射校正、几何校正等）处理，为了使所 获遥感图像更清晰，以便于识别和判读，提取信息而进行的各 种增强处理等。为了确保遥感信息应用时的质量和精度，以及 为了充分发挥遥感信息的应用潜力，遥感信息处理是必不可少 的。
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• 世界海洋卫星包括三大类： • 海洋水色卫星、 • 海洋地形卫星 • 海洋环境卫星。
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• 海洋水色卫星是通过星上装载的遥感设备对海洋水色要素进行探测，为海 洋生物资源开发利用、海洋污染监测与防治、海岸带资源开发和海洋科学 研究等提供科学依据和基础数据。
• 最具代表性的海洋水色卫星是1997年8月1日美国宇航局成功发射的专用 海洋水色卫星“海星”，它标志着因水色遥感器“沿海水色扫描仪”在 1986年停止运转而中断了10年的全球海洋水色遥感数据又得以继续，而 且可以得到质量更高的海洋水色资料。
第22页/共43页
• 遥感通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接 触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发 射辐射），并对这些信息进行 提取、加工、表达和应用的一门 科学和技术。
《物理海洋观测》PPT课件
15
通过卫星观测的 南极洲海洋叶绿素
完整版课件ppt
16
QuikSCAT
海面风向 (利用散 射技术)
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17
海洋声学研究
1826年，瑞士J.D.科拉东 和法国J.C.F.斯图谟在日内瓦测 量了声在水中的传播速度。 1912年，美国R.A.费森登设计 并制造了一种新型的动圈换能 器，从而制成第一台水下发信 和回声探测设备。此后，又开 始了声在海洋中的传播规律的 研究。
物理海洋科考船
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3
一艘物理海洋科考船的内部构造
完整版课件ppt
4
科考船的多波束声纳系统,采用ADCP实测技术
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5
海洋学系的同学在海洋 2号上的科学考察
CTD and water sampling
完整版课件ppt
6
计量需求采样和分析
完整版课的学习生活！
– 精确的时间规划—科学解释
– 导航
– 总是需要知道你在哪里(固定及移动)
– 跟踪系统+惯性导航+地形跟踪+…
– geo-referencing所有准完确整版数课件据ppt
20
Thank you !
完整版课件ppt
21
完整版课件ppt
18
完整版课件ppt
19
传感器网的元素
– 时间和空间分布的因素
– 固定和移动
– 动力来源:海岸、电池、燃料电池、电流、海浪、风力、太 阳能、…
– 地理分布:电缆,有感结构,“水下坦克”,…
– 沟通
– 声、光、电线、光纤、射频、感应、…
– 时间
– 最基本的适度数量
– 导航取决于时间
通过卫星观测的 南极洲海洋叶绿素
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16
QuikSCAT
海面风向 (利用散 射技术)
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17
海洋声学研究
1826年，瑞士J.D.科拉东 和法国J.C.F.斯图谟在日内瓦测 量了声在水中的传播速度。 1912年，美国R.A.费森登设计 并制造了一种新型的动圈换能 器，从而制成第一台水下发信 和回声探测设备。此后，又开 始了声在海洋中的传播规律的 研究。
物理海洋科考船
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3
一艘物理海洋科考船的内部构造
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4
科考船的多波束声纳系统,采用ADCP实测技术
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5
海洋学系的同学在海洋 2号上的科学考察
CTD and water sampling
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6
计量需求采样和分析
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– 精确的时间规划—科学解释
– 导航
– 总是需要知道你在哪里(固定及移动)
– 跟踪系统+惯性导航+地形跟踪+…
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19
传感器网的元素
– 时间和空间分布的因素
– 固定和移动
– 动力来源:海岸、电池、燃料电池、电流、海浪、风力、太 阳能、…
– 地理分布:电缆,有感结构,“水下坦克”,…
– 沟通
– 声、光、电线、光纤、射频、感应、…
– 时间
– 最基本的适度数量
– 导航取决于时间
物探方法技术ppt课件
33
六、物探方法与技术
• 1、应用条件 • 2、方法选择 • 3、物探技术 • 4、物探工序 • 5、异常验证方法
34
1、物探的应用条件
• 物探的应用前提条件（重点） ：
• （一）、必要条件：
•
１、要有物性差异；
• （二）、充分条件：
•
２、目前仪器技术条件下，能测出异常：
•
（1）场源体要有一定的规模，
• 密度； • 磁性（磁导率、磁化率、剩余磁性）； • 电性（电导率、极化率、介电常数）； • 弹性（弹性波速度等）； • 放射性； • 热物理性等。 • 有物性差异，才有物探工作的前提。
6
4、地球物理场
• －－地球物理场： • 地球内部及其周围的具有物理作用的空间。 • 例如： • 重力场；磁场；电场；弹性波场；放射性
37
（2）、综合物探方法原则
• 克服： • 多解性 • 间接性 • 误差性 • 发现异常 • 定位场源体
38
2、方法选择
• （1）、有效原则 • （2）、综合物探方法原则 • （3）、快速原则（周期） • （4）、经济原则（成本） • （5）、先进原则（精度）
39
3、物探技术
• （1）、测区范围 • （2）、比例尺（网度） • （3）、物探精度 • （4）、测量仪器 • （4）、测量方法 • （5）、质量要求
45
5、异常验证方法
• 验证方法合理 • 注意多解性 • 注意误差性 • 注重实践-认识实践
46
七、物探的应用及实例
• （一）、物探的应用 • （二）、应用实例
47
（一）、物探的应用
• 1、在矿产资源中的应用 • 2、工程中的应用 • 3、水文地质中的应用 • 4、环境灾害中的应用 • 5、考古中的应用
六、物探方法与技术
• 1、应用条件 • 2、方法选择 • 3、物探技术 • 4、物探工序 • 5、异常验证方法
34
1、物探的应用条件
• 物探的应用前提条件（重点） ：
• （一）、必要条件：
•
１、要有物性差异；
• （二）、充分条件：
•
２、目前仪器技术条件下，能测出异常：
•
（1）场源体要有一定的规模，
• 密度； • 磁性（磁导率、磁化率、剩余磁性）； • 电性（电导率、极化率、介电常数）； • 弹性（弹性波速度等）； • 放射性； • 热物理性等。 • 有物性差异，才有物探工作的前提。
6
4、地球物理场
• －－地球物理场： • 地球内部及其周围的具有物理作用的空间。 • 例如： • 重力场；磁场；电场；弹性波场；放射性
37
（2）、综合物探方法原则
• 克服： • 多解性 • 间接性 • 误差性 • 发现异常 • 定位场源体
38
2、方法选择
• （1）、有效原则 • （2）、综合物探方法原则 • （3）、快速原则（周期） • （4）、经济原则（成本） • （5）、先进原则（精度）
39
3、物探技术
• （1）、测区范围 • （2）、比例尺（网度） • （3）、物探精度 • （4）、测量仪器 • （4）、测量方法 • （5）、质量要求
45
5、异常验证方法
• 验证方法合理 • 注意多解性 • 注意误差性 • 注重实践-认识实践
46
七、物探的应用及实例
• （一）、物探的应用 • （二）、应用实例
47
（一）、物探的应用
• 1、在矿产资源中的应用 • 2、工程中的应用 • 3、水文地质中的应用 • 4、环境灾害中的应用 • 5、考古中的应用
海洋地球物理探测4—海洋重力测量1
CGSM绝对单位制： 伽（Gal）(1cm/s2)、毫伽（mGal）、微伽（μGal）； 1 Gal=1cm/s2 =104 g.u.=103mGal=106μGal ； 最常用的是毫伽
4、重力的数学表达式
取直角坐标系，原点位于地心，Z轴与地球自转轴重合，X、
Y轴在赤道面内。根据万有引力定律，地球质量对其外部任一点
而在赤道和两极处为零（正常重力场的水平梯度）；
4 研究表明，正常重力值还随高度的增加而减小，其变化率约
为-3.086 g.u./m （正常重力场的垂直梯度）；
4.1重力场的基本特征
一、地球重力场
（一）重力与重力加速度 （二）重力场与重力位 （三）地球的正常重力
二、重力异常
（一）重力异常的概念 （二）重力异常的实质 （三）计算重力异常的基本公式
引起重力空间变化的因素是： ----地球不是一个正球体，近似于两极压缩的扁球体，且地表起伏不
平。这引起6000mGal的重力变化；
----地球绕一定的轴自转，引起3400mGal的重力变化；
----地下物质密度分布不均匀能引起几百毫伽的重力变化。
引起重力时间变化的因素是： ----太阳、月亮等天体引起的重力变化，具有一定的周期性，称为潮汐
大地测量学家和地球物理学家关注的问题之一。不同学者所采用的 参数值不同，得到不同的计算正常重力值公式，其中比较常用的有： （1）1901-1909年赫尔默特公式：多用于测绘部门，20世纪80年代 后全国使用；
g 9.78030(1 0.005302sin2 0.000007sin2 2)
4、正常重力场的基本特征
1 地球的正常重力是人们根据研究需要而确定的，反映的是理想
化条件下地球表面重力变化的基本规律，不同学者计算出的正常重 力值还有所区别，所以它不是客观上存在的确切的正常重力场；
4、重力的数学表达式
取直角坐标系，原点位于地心，Z轴与地球自转轴重合，X、
Y轴在赤道面内。根据万有引力定律，地球质量对其外部任一点
而在赤道和两极处为零（正常重力场的水平梯度）；
4 研究表明，正常重力值还随高度的增加而减小，其变化率约
为-3.086 g.u./m （正常重力场的垂直梯度）；
4.1重力场的基本特征
一、地球重力场
（一）重力与重力加速度 （二）重力场与重力位 （三）地球的正常重力
二、重力异常
（一）重力异常的概念 （二）重力异常的实质 （三）计算重力异常的基本公式
引起重力空间变化的因素是： ----地球不是一个正球体，近似于两极压缩的扁球体，且地表起伏不
平。这引起6000mGal的重力变化；
----地球绕一定的轴自转，引起3400mGal的重力变化；
----地下物质密度分布不均匀能引起几百毫伽的重力变化。
引起重力时间变化的因素是： ----太阳、月亮等天体引起的重力变化，具有一定的周期性，称为潮汐
大地测量学家和地球物理学家关注的问题之一。不同学者所采用的 参数值不同，得到不同的计算正常重力值公式，其中比较常用的有： （1）1901-1909年赫尔默特公式：多用于测绘部门，20世纪80年代 后全国使用；
g 9.78030(1 0.005302sin2 0.000007sin2 2)
4、正常重力场的基本特征
1 地球的正常重力是人们根据研究需要而确定的，反映的是理想
化条件下地球表面重力变化的基本规律，不同学者计算出的正常重 力值还有所区别，所以它不是客观上存在的确切的正常重力场；
海洋地球物理探测3—海洋水声探测
横剖面呈不对称的“V”形，一般是陆侧坡陡而洋侧坡缓。 长数百至数千千米，宽数千米至数十千米， 全球已识别的海沟有20多条，绝大多数分布在太平洋周缘。
三、大洋盆地
大洋盆地是海洋的主体
---深海盆地：是大洋盆地的主要部分，是深度4000-5000m的 开阔水域，它约占海洋总面积的45%。 ---深海平原：是深海盆地中最平坦的部分。它的坡度小于 1/1000，平均深度4877m。 ---海底山：深海平原中地形比较突出、范围又不太大的孤立高地。
总面积约1900万平方公里， 占海洋总面积的5%以上。
Ⅱ：活动型大陆边缘
最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山活动；集中分布在 太平洋东西两侧，又称太平洋型大陆边缘；
活动型大陆边缘与现代板块的汇聚型边界相一致，是全球最 强烈的构造活动带。
特征：都以深邃的海沟与大洋底分界。
海沟：由板块的俯冲作用形成，位于深水（大于6000m）的狭长 洼地；可作为俯冲带的标志；
加利福尼亚湾
红海
印
阿拉伯海 安达曼海
度
蒂文海 阿拉弗拉海
洋
波斯湾 大澳大利亚湾
孟加拉湾
波罗的海
北海
大
地中海
西
黑海 加勒比海
洋
墨西哥海 比斯开湾
几内亚海
格陵兰海
北
楚科奇海
东西伯利亚海
冰
拉普贴夫海
喀拉海
洋
巴伦支海
挪威海
面积
(104km2)
230.4 159.0 77.0 101.0 360.0 40.0 48.0 34.8 43.5 69.5 479.1 230.0 132.7
大陆
海洋
海平面
大陆架 大陆坡 大陆隆 大陆边缘
三、大洋盆地
大洋盆地是海洋的主体
---深海盆地：是大洋盆地的主要部分，是深度4000-5000m的 开阔水域，它约占海洋总面积的45%。 ---深海平原：是深海盆地中最平坦的部分。它的坡度小于 1/1000，平均深度4877m。 ---海底山：深海平原中地形比较突出、范围又不太大的孤立高地。
总面积约1900万平方公里， 占海洋总面积的5%以上。
Ⅱ：活动型大陆边缘
最大特征是具有强烈而频繁的地震和火山活动；集中分布在 太平洋东西两侧，又称太平洋型大陆边缘；
活动型大陆边缘与现代板块的汇聚型边界相一致，是全球最 强烈的构造活动带。
特征：都以深邃的海沟与大洋底分界。
海沟：由板块的俯冲作用形成，位于深水（大于6000m）的狭长 洼地；可作为俯冲带的标志；
加利福尼亚湾
红海
印
阿拉伯海 安达曼海
度
蒂文海 阿拉弗拉海
洋
波斯湾 大澳大利亚湾
孟加拉湾
波罗的海
北海
大
地中海
西
黑海 加勒比海
洋
墨西哥海 比斯开湾
几内亚海
格陵兰海
北
楚科奇海
东西伯利亚海
冰
拉普贴夫海
喀拉海
洋
巴伦支海
挪威海
面积
(104km2)
230.4 159.0 77.0 101.0 360.0 40.0 48.0 34.8 43.5 69.5 479.1 230.0 132.7
大陆
海洋
海平面
大陆架 大陆坡 大陆隆 大陆边缘
海洋地球物理勘探方法
海洋地球物理勘探方法1.1 海洋地球物理勘探啊，那可是个相当神奇的事儿。
它就像给大海做个全身的“体检”，要把大海底下的那些秘密都给找出来。
咱们地球物理勘探方法用到海洋里，主要就是为了搞清楚海底的地质结构、地层分布这些情况。
这可不像在陆地上那么简单，大海茫茫的，水又深，环境复杂得很。
1.2 这勘探方法呢，是多种手段一起上的。
就好比咱们做菜，不是一种调料就能搞定，得各种调料搭配着来。
它综合了好多学科的知识，像物理学、地质学之类的。
这可不是什么花架子，每一种方法都有它独特的作用，都是为了揭开海洋地下的神秘面纱。
二、具体的勘探方法。
2.1 地震勘探。
这可是海洋地球物理勘探里的“重头戏”。
简单说呢，就是制造人工地震波，然后看这些波在海底地层里的传播情况。
就像咱们往平静的湖水里扔个石头，看水波怎么扩散一样。
这地震波碰到不同的地层就会有不同的反射、折射情况。
通过接收这些反射波和折射波的数据，就能分析出海底地层的结构。
比如说哪里是岩石层，哪里是软泥层，都能分得清清楚楚。
这就像医生用X光看人体内部结构似的，只不过这里是用地震波看海底。
2.2 重力勘探。
地球的重力在不同的地方是不一样的，在海洋里也是如此。
如果海底有密度大的地质体，那这个地方的重力就会大一些；如果是密度小的，重力就小。
通过测量海洋里不同地方的重力差异，就能推断出海底的地质构造。
这有点像“顺藤摸瓜”，根据重力这个“藤”，去摸到海底地质构造这个“瓜”。
虽然它不像地震勘探那么精确，但也能给我们提供很重要的信息。
2.3 磁力勘探。
海底的岩石啊，有些是有磁性的。
磁力勘探就是利用这个特性。
就像用吸铁石去吸铁屑一样，通过测量海底的磁场变化，就能找出那些有磁性的地质体。
比如说海底的一些火山岩，它们往往具有磁性。
这磁力勘探就像是大海里的“寻宝仪”，能把隐藏在海底的磁性地质宝藏给找出来。
三、勘探方法的意义和挑战。
3.1 这些勘探方法的意义可大了去了。
对石油天然气的勘探有很大帮助。
海洋地球物理探测4—海洋重力测量3
2.在同一地区，异常愈尖锐，范围愈小（以X1/2来度量）， 则该地质体的埋深会越小，反之则会更深。
c. 重力异常的高阶导数特征
采用同样前方法，可以得到计算x剖面上点P(x,0,0)处的 重力高次导数公式，它们分别是：
Vxz
3GM
(x2
Dx D2 )5 2
2D2 x2 Vzz GM ( x2 D2 )5 2
阶顶面与底面深度分别为h和H，剩余密度为 ，则由二度体△g
公式，得台阶在X轴上P(x，0，0)点处引起的重力异常为：
g 2G
d
0
H d h ( x)2 2
G
(H
h)
x ln
x2 H2 x2 h2
2H
arctan x H
2h arctan
里设其值为零来描述以下几种情况。
断面倾角小 于90度的正 断层：下降 盘一侧的异 常值突出；
垂直断层：以原点为中 心对称的曲线
断层的重力异常理论曲线
断面倾角大 于90度的逆 断层：上升 盘一侧的异 常值突出；
断层的重力异常理论曲线 断面两侧重力异常的水平梯度变化较大，在平面等值线图 中为呈对称分布的重力异常等值线密集带，常称为重力梯级带， 这是识别断裂构造的重要标志。
4、二度长方体
沿水平方向延伸较长而横截面近于矩形的矿脉，可以当 成二度长方体来研究。在计算它的异常时，可用两个铅垂台 阶异常之差，来获得这一长方体的重力异常及各阶导数异常 的公式。
一、 引起重力异常的主要地质因素 二、 叠加重力异常 三、 重力异常分离方法 §4.4.3 重力异常的地质解释
§4.4.1 规则几何地质体的重力异常
海洋地球物理与海底构造学 (24)
复杂周期振动的频谱：一个复杂的周期振动是由许多不同
频率的简谐振动合成的，可以利用傅立叶级数展开为许多 简谐振动，其数学表示为
g (t ) A0 A1 cos(0t 1 ) A2 cos(20t 2 ) An cos(n0t n )
式中各项为不同振幅、不同频率、不同相位的简谐振动。如
运动学——研究地震波传播的时间与空间的关系，
了解地震波对地下地质体的构造响应。
（2）地震波振动特征和传播过程的描述
当震源和传播介质一定时，振动位移u是时间和观测 位置x的函数，u=f(t,x).若固定一个变量来研究u随另一 个变量的变化关系，则分别为振动图和波剖面图。
振动图：显示某一观测点振动位移随时间的变化 规律。可反映地震波振动的振幅、振动 周期、延续时间的特征。
1.概述
海洋地震勘探法是利用精密的地震仪，接受由炸药或非炸药震源 激发引起地壳弹性震动所产生的地震波，测定海底岩层的埋藏深
度和起伏形状，探测海底储油结构和分布情况，寻找油气田。
地震波通过海上人工震源装置连续发射，地震波入
射到海底地层之后，遇到不同的地质界面就会产生反射
波或转换波信号，反射波或转换波信号由检波器接收，
某临界角i时，可使透射角等于900，此时透射波以V2速度沿界面滑行。根据 斯奈尔定律，可求得临界角i为
V1 sin i V2
折射波 的形成 与传播 示意图
（4）地震波的频谱和振幅 振幅谱A(f)和相位谱(f)：地震波随传播距离的
增加和深度的加大，波的频率会发生变化，高频成分
逐渐被吸收，使视周期变大，延续时间增长。研究振 幅和相位随频率的变化规律，叫频谱分析，前者称为 振幅谱，后者称为相位谱。
波剖面图：描述某一时刻不同观测点振动位移随 距离变化规律。反映质点振动波长、 该时刻起振点（波前）及停振点（波 尾）的特征。
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精品课件
(海洋)地球物理
是利用岩石物理性质的差异，解 决地质问题的方法。
岩石物理性质差异包括密度差异、 磁性差异、声阻抗差异、电性差异和 放射性差异等。因此，地球物理方法 又可分为重力方法、磁力方法、地震 方法、电法和放射性方法等。
精品课件
1. 多波束测深技术
Multibeam Sounding
（1）在海缆路由调查中 的应用
亚欧光缆路由调查 （ 1997 年 ） 是 我 国 首 次 在海洋工程中应用多波 束测深技术。右图是调 查 中 利 用 Simrad EM950 多波束测深系统测得的 海底地形图。图中蓝线 为计划路由，但是实际 勘测表明，原计划路由 区存在一条较深海沟， 不适合海底光缆的铺设， 所以改为黄线作为光缆 路由。
精品课件
1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
精品课件
1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
精品课件
1.3 多波束测深技术在近海工程中的应用
Applications in Offshore Engineering
深条带内所有波束对应的位置 x和水
x
深数据。
精品课件
1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
生产厂家 L-3 ELAC
RESON
Kongsberg Simrad
型号
Seabeam1185 Seabeam1050 Seabeam2120
Seabat9001 Seabat8111 Seabat8150 EM3000D
2o×2 o
1o×1o~2o ×4o
测深范围 (m)
1~300m 5~3000m 50~8000m 1~140m 3~700m
20~1200m
0.5~250m 2~1000m 20~11000
m
扫描宽度 (倍水深)
8 7.4
2~4 3.5 4 10 7.4 6
1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System精品课件Leabharlann 1.1 多波束系统工作原理简介
Principle
多波束系统以一定的频率发射沿航迹方向开角窄（θT）而垂直 航迹方向开角宽的波束，形成一个扇形声传播区。多个接收波束横 跨与船龙骨垂直的发射扇区，接收波束垂直航迹方向窄（θR），而 沿航迹方向的波束宽度取决于使用的纵摇稳定方法。单个发射波束 与接收波束的交叉区域称为足印（Footprint）。一个发射和接收循 环通常称为一个声脉冲（Ping）。一个Ping获得的所有足印的覆盖 宽度称为一个测幅（Swath），每个Ping中包含数十个波束，这些波 束对应测量点的水深值就组成了垂直于航迹的水深条带（Swath）。 条带中每个波束测点位置的计算原理如图1所示。将波束的实际传播
多波束测深技术，是在回声测深技术的基础上，在 20世纪70年代发展起来的。20世纪80-90年代，随着技术 的成熟，先后出现了产品化的浅、中、深水多波束系统。 顾名思义，多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次 能够给出几十个甚至上百个深度，获得一定宽度的全覆 盖水深条带，所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度 水下目标的大小、形状和高低变化，从而比较可靠的描 绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相 比，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度和 效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。
海洋地球物理探测技术及其 在近海工程中的应用
Marine Geophysical Techniques and Their Applications in Offshore Engineering
精品课件
引言
Introduction
近海是人类开发利用海洋活动最早、最频繁的地带。我 国是一个海洋大国，拥有18000公里大陆海岸线和300万平 方公里管辖的蓝色国土，海岸线地区人口稠密，经济发达， 油气资源丰富，这里又有丰富的海上交通资源和旅游资源， 在国民经济建设中具有举足轻重的地位。因此，合理开发 利用近海资源和保护海洋环境已成为我国可持续发展特别 关注的领域。近海工程是人们开发利用海洋活动的具体体 现，需要解决的工程问题包括海洋工程环境勘查、监测和 评价，海底地震、浅层气和不稳定性致灾的检测和评价， 海洋环境考古调查以及军事海洋学应用等。
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近年来，随着电子、材料和计算机科学的发展，海洋 地球物理探测技术取得了长足的进步，仪器灵敏度和探测 精度不断提高，海洋地球物理探测技术在近海工程中得到 了新的应用，取得了一些成功的经验。这里简单介绍多波 束测深、侧扫声纳、浅地层剖面、高分辨率地震和海洋磁 力、海洋重力等6项海洋地球物理探测技术的工作原理， 给出了目前国内外广泛使用的主要技术产品型号以及主要 参数和性能。介绍了这些技术近年来在国内外近海工程， 例如海缆（海底光缆、电缆和管线等）路由调查、跨海大 桥和海底隧道工程地质环境评价、工程灾害因素分析、目 标物寻找和考古等方面的应用实例。
EM1002 EM120
频率 (kHz) 180
50 20 455 100 12－24
300 95
12
波束数
波束宽度
126
1.5o×1.5o
126
1.5o×1.5o
149
1o×1o
60
1.5o×1.5o
101 可变 254
1.5o×1.5o
1o×1o－ 4o×4o
1.5o×1.5 o
111 1精91品课件
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1. 多波束测深技术
Multibeam Sounding
多波束测深技术，是在回声测深技术的基础上，在 20世纪70年代发展起来的。20世纪80-90年代，随着技术 的成熟，先后出现了产品化的浅、中、深水多波束系统。 顾名思义，多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次 能够给出几十个甚至上百个深度，获得一定宽度的全覆 盖水深条带，所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度 水下目标的大小、形状和高低变化，从而比较可靠的描 绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相 比，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度和 效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。
路径进行微分，则波束脚印在船体坐标系下的点位(x， y，z)可表达
为：
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1.1 多波束系统工作原理简介
Principle
z z0 C(zc) os(θθ(z))zd 换能器
xx0 C(zs)in(θθ(z))zd z
y 0
式中（x， y）为位置信息，z为水深
信息。根据该原理，可以得到整个测
(海洋)地球物理
是利用岩石物理性质的差异，解 决地质问题的方法。
岩石物理性质差异包括密度差异、 磁性差异、声阻抗差异、电性差异和 放射性差异等。因此，地球物理方法 又可分为重力方法、磁力方法、地震 方法、电法和放射性方法等。
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1. 多波束测深技术
Multibeam Sounding
（1）在海缆路由调查中 的应用
亚欧光缆路由调查 （ 1997 年 ） 是 我 国 首 次 在海洋工程中应用多波 束测深技术。右图是调 查 中 利 用 Simrad EM950 多波束测深系统测得的 海底地形图。图中蓝线 为计划路由，但是实际 勘测表明，原计划路由 区存在一条较深海沟， 不适合海底光缆的铺设， 所以改为黄线作为光缆 路由。
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1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
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1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
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1.3 多波束测深技术在近海工程中的应用
Applications in Offshore Engineering
深条带内所有波束对应的位置 x和水
x
深数据。
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1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System
生产厂家 L-3 ELAC
RESON
Kongsberg Simrad
型号
Seabeam1185 Seabeam1050 Seabeam2120
Seabat9001 Seabat8111 Seabat8150 EM3000D
2o×2 o
1o×1o~2o ×4o
测深范围 (m)
1~300m 5~3000m 50~8000m 1~140m 3~700m
20~1200m
0.5~250m 2~1000m 20~11000
m
扫描宽度 (倍水深)
8 7.4
2~4 3.5 4 10 7.4 6
1.2 多波束测深系统主要产品
Products of Multibeam System精品课件Leabharlann 1.1 多波束系统工作原理简介
Principle
多波束系统以一定的频率发射沿航迹方向开角窄（θT）而垂直 航迹方向开角宽的波束，形成一个扇形声传播区。多个接收波束横 跨与船龙骨垂直的发射扇区，接收波束垂直航迹方向窄（θR），而 沿航迹方向的波束宽度取决于使用的纵摇稳定方法。单个发射波束 与接收波束的交叉区域称为足印（Footprint）。一个发射和接收循 环通常称为一个声脉冲（Ping）。一个Ping获得的所有足印的覆盖 宽度称为一个测幅（Swath），每个Ping中包含数十个波束，这些波 束对应测量点的水深值就组成了垂直于航迹的水深条带（Swath）。 条带中每个波束测点位置的计算原理如图1所示。将波束的实际传播
多波束测深技术，是在回声测深技术的基础上，在 20世纪70年代发展起来的。20世纪80-90年代，随着技术 的成熟，先后出现了产品化的浅、中、深水多波束系统。 顾名思义，多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次 能够给出几十个甚至上百个深度，获得一定宽度的全覆 盖水深条带，所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度 水下目标的大小、形状和高低变化，从而比较可靠的描 绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相 比，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度和 效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。
海洋地球物理探测技术及其 在近海工程中的应用
Marine Geophysical Techniques and Their Applications in Offshore Engineering
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引言
Introduction
近海是人类开发利用海洋活动最早、最频繁的地带。我 国是一个海洋大国，拥有18000公里大陆海岸线和300万平 方公里管辖的蓝色国土，海岸线地区人口稠密，经济发达， 油气资源丰富，这里又有丰富的海上交通资源和旅游资源， 在国民经济建设中具有举足轻重的地位。因此，合理开发 利用近海资源和保护海洋环境已成为我国可持续发展特别 关注的领域。近海工程是人们开发利用海洋活动的具体体 现，需要解决的工程问题包括海洋工程环境勘查、监测和 评价，海底地震、浅层气和不稳定性致灾的检测和评价， 海洋环境考古调查以及军事海洋学应用等。
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近年来，随着电子、材料和计算机科学的发展，海洋 地球物理探测技术取得了长足的进步，仪器灵敏度和探测 精度不断提高，海洋地球物理探测技术在近海工程中得到 了新的应用，取得了一些成功的经验。这里简单介绍多波 束测深、侧扫声纳、浅地层剖面、高分辨率地震和海洋磁 力、海洋重力等6项海洋地球物理探测技术的工作原理， 给出了目前国内外广泛使用的主要技术产品型号以及主要 参数和性能。介绍了这些技术近年来在国内外近海工程， 例如海缆（海底光缆、电缆和管线等）路由调查、跨海大 桥和海底隧道工程地质环境评价、工程灾害因素分析、目 标物寻找和考古等方面的应用实例。
EM1002 EM120
频率 (kHz) 180
50 20 455 100 12－24
300 95
12
波束数
波束宽度
126
1.5o×1.5o
126
1.5o×1.5o
149
1o×1o
60
1.5o×1.5o
101 可变 254
1.5o×1.5o
1o×1o－ 4o×4o
1.5o×1.5 o
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1. 多波束测深技术
Multibeam Sounding
多波束测深技术，是在回声测深技术的基础上，在 20世纪70年代发展起来的。20世纪80-90年代，随着技术 的成熟，先后出现了产品化的浅、中、深水多波束系统。 顾名思义，多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次 能够给出几十个甚至上百个深度，获得一定宽度的全覆 盖水深条带，所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度 水下目标的大小、形状和高低变化，从而比较可靠的描 绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相 比，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度和 效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。
路径进行微分，则波束脚印在船体坐标系下的点位(x， y，z)可表达
为：
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1.1 多波束系统工作原理简介
Principle
z z0 C(zc) os(θθ(z))zd 换能器
xx0 C(zs)in(θθ(z))zd z
y 0
式中（x， y）为位置信息，z为水深
信息。根据该原理，可以得到整个测