海洋测绘-第8章海洋地貌及地质探测.ppt

第八章 海底地貌及底质探测 Survey of Seabed Topography Geology 赵建虎 本章内容 概述 声波与海底底质的相互作用 回波强度及其数据处理 声纳图像的形成原理 多波束声纳图像 侧扫声纳及其声纳图像 基于声纳图像判读海底地貌 基于声纳图像划分海底底质类型 海底浅层剖面仪 思考题 8．1 声波与海底底质的相互作用 8．2 回波强度及其数据处理 8．3 声纳图像的形成原理 8．4 多波束声纳图像 8．5 侧扫声纳及其声纳图像 8．6 基于声纳图像判读海底地貌 8．7 基于声纳图像划分海底底质类型 8．8 浅地层剖面仪 思考题 简述回波强度与海底类型之间的关系。 简述利用多波束系统探测海底地貌的思想。 简述利用侧扫声纳系统探测海底地貌的基本思想。 利用声纳图像如何判读海底目标以及地貌特征？ 海底底质分类有哪些方法？ 简述利用浅地层剖面图解释海底不同地质层的方法。 侧扫声纳系统的横向距离取决于许多因素。它们包括：发射的频率和脉冲速率(由于声在水中被吸收，频率越高距离越短)；声能和声脉冲的方向性 (取决于换能器的物理性质)；换能器的倾斜角；拖鱼在海底上面的高度；介质和反射面(噪声和目标靶的强度)的物理性质。 侧扫声纳的分辨率定义为从周围环境鉴别目标靶的能力。横向或水平分辨率是分辨平行于船迹的两个目标(或物体)的最小距离，垂直分辨率是在垂直于船迹的方向上分离两个目标(物体)的最小距离。 侧扫声纳换能器收到海底各点回波的时间有先后之分，故记录器在将一次声波脉冲发射过程中的各点回波记录时，是按先后次序依次记录在一条横线上的。如图： 图中O为零位线，M为海面线，它是从海面M反射回来的回波信号记录线，OM为换能器吃水深度，A为海底回波信号记录线，OA (Hf)为换能器至海底的深度；C为礁顶。 如图，海底有一障碍物(如暗礁、沉船等)。从a至b这一段海底基本是平坦的，隆起物正面b至c一段海底。 如果海底地貌起伏变化，则会引起回波强弱变化，在记录纸上则以浓淡不同的黑度表示出来。 回波信号的强弱除与海底地貌的起伏、海底底质的性质等有关外，还与传播路径的远近有关。在海底平坦处，回波信号的强度随着距离的增大而迅速减弱。 海底隆起物反映在记录纸上是左黑右白的图形，黑的部分是隆起物朝向测量船方向的正面，而白的部分是该隆起物背后的阴影。 对于海底凹陷部位 (如沟或坑)，没有回波，反映在记录纸上为白色；而朝向换能器的一侧，反向散射回波变强，反映在记录纸上为黑色。海底凹陷部位的地貌声图是先白后黑，白色“影子”的长短在一定条件下反映出凹陷部位的深浅程度。 在声纳曲线图上有许多引起失真和干扰的因素，这些干扰因素可分为几何形状、周围环境和仪器3个方面。几何形状变形具体有： 比例尺不等变形 如果存在方形目标，随着船速增大，方形目标变成横向的长方形目标。当船速继续增大，椭圆目标和横向长方形目标的短轴均变得更短。 声图纵、横向比例尺不等 声线倾斜变形 由于换能器基阵向倾斜方向海底发射声波，并接收倾斜方向海底的反向散射声波。在声图上扫描线反映换能器基阵至海底的倾斜距离，使声图横向产生比例尺不统一，引起声图目标横向变形。 声线倾斜变形示意图 拖鱼高度变化使声图横向比例尺变化 由声图结构可知，在声图上发射线至海底线的长度，表示拖鱼离底的高度。如拖鱼至海底的高度变高，反映在声图上呈现零位线至海底的宽度加长，占用声图横向宽度增宽；同时，横向扫描线缩短，占用声图横向宽度变窄。从而使声图横向比例尺缩小。 海底倾斜坡面引起横向比例尺变化 扫测船顺海底倾斜面的走向扫侧，迎斜面的一侧横向比例尺缩小，顺斜面的一侧横向比例尺增大。 由于换能器水平开角大或副瓣大引起的双曲变形 由于开角大或存在较大的副瓣，换能器还没有正横通过目标时，就已经得到了目标的回波，而换能器已经正横通过目标后，仍能得到目标的回波，从而直线目标的声图就产生了弯曲。 周围环境的失真和干扰经经常是由于同时作业的其它电子仪器、水中较密的悬浮粒子、表面噪声和反散射、气泡、海洋生物、水温和水流的变化等引起的。 仪器失真主要是由于记录螺旋线有缺陷或记录纸以及波道之间的电信号相互作用引起的。 根据侧扫声纳的用途不同，侧扫声纳大致可分为四类：分辨声纳、有哪些信誉好的足球投注网站声纳、地质声纳、远程声纳。其中分辨声纳的分辨力最高，常用来探测海底精细地貌和探测分辨水下物体等。 我国研制的旁视侧扫声纳主要有：SGP—I型、PS—l型、SDH—8型和HRBSSS高精度测深侧扫声纳，它们都可以用于测绘海底地貌、探测海底礁石