海底浅表层信息声探测技术研究现状及发展

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1、第20卷第11期地球科学进展Vol.20No.112005年11月ADVANCESINEARTHSCIENCENov.，2005文章编号：1001-8166（2005）11-1210-08*海底浅表层信息声探测技术研究现状及发展1，21111吴自银，郑玉龙，初凤友，陶春辉，高金耀（1.国家海洋局海底科学重点实验室，浙江杭州310012；2.浙江大学地球科学系，浙江杭州310028）摘要：回顾了我国海洋仪器研发的历史，综述并对比了多波束测深、侧扫声呐和浅层剖面仪等海底浅表层信息声呐探测技术的国内外研究现状：经过数十年的海洋技术研发，

2、国内在设备研发、数据资料处理方法研究和探测数据资料应用研究等方面已取得了较丰硕的研究成果，但同时也发现在当前国内海洋技术研发中仍存在一些潜在的问题，与国外相关海洋技术尚存在一定差距。以维护海洋权益为目标的系列重大海洋基础勘测项目的启动和深海资源勘查及研究的纵深发展是近年海洋技术得以快速发展的源动力。声学底质分类、声学海底原位测试、动力地貌和构造地貌等是目前海底浅表层声探测信息资料应用于海底科学研究的热点。对海洋技术的可持续发展提出了几点建议：①提高理论研究水平；②加快仪器设备研制的国产化进程；③加强自主知识产权数据处理软件的研发；

3、④进行探测数据资料的深层次利用研究。关键词：海底科学；多波束测深；浅层剖面仪；侧扫声呐中图分类号：P736.1；P714.8文献标识码：A面仪和侧扫声呐是近数十年快速发展起来的探测海0引言底浅表层信息的高新设备，这些技术设备已经在当海底是水圈、生物圈和岩石圈的重要地质界面，代海洋工程、海洋开发、海洋研究、海底资源环境调在海底记录了水圈、生物圈和岩石圈相互作用的详查中发挥极其重要的作用，从航道的疏竣，到沿海海［1～6］细信息：不仅记录了海陆相互作用的过程和海洋工程的勘测和施工，从边缘海大陆架的勘测，到大陆变迁的历史，还记录了气候演化

4、旋回和沉积过程，洋多金属结核及富钴结壳资源的调查，均是这些海在洋底和边缘海盆地中还记录了板块裂离产生、运底声探测设备的用武之地。因此，有必要对这些技动和俯冲消亡的历史，海底为研究古气候学、古环境术设备的国内外研究现状进行总结、分析和对比，了学、地质学、地貌学和板块构造提供了重要的素材。解目前国内在这些领域的研究水平及其与国际研究海底还蕴藏丰富的烃类资源（石油、天然气和天然间的差距，发现存在的问题，为后续的海底探测和研气水合物等）、热液硫化物、富钴结壳、多金属结核究探明方向。［1～6］和深海生物基因资源等，近年来世界各国更是1探测原

5、理及基本配置掀起调查和研究海底的高潮。海底信息的探测是进［7～9］行海底科学研究的基础，声波在海水中的传播多波束测深系统、浅层剖面仪和侧扫声呐等海优于电磁波和可见光，目前海底信息的快速获取还洋声学设备具有相似的工作原理：由安装在船底的［8～13］主要依赖于声探测设备。多波束测深、浅层剖换能器探头（有的设备悬挂在船弦），或安装在拖体*收稿日期：2004-11-02；修回日期：2005-07-04．*基金项目：国家自然科学基金项目“东海外陆架线状沙脊群精细结构及其成因机制研究”（编号：40506017）；863青年基金项目“高精度测深

6、边缘波束误差处理的关键技术研究“（编号：2002AA616010）；大洋技术项目“海底自动成图与潜在功能技术开发”（编号：DY105-03-01-07）联合资助.作者简介：吴自银（1972-），男，河南光山人，副研究员，博士研究生，从事海洋地质及信息技术研究.E-mail：ziyinwu＠163.com第11期吴自银等：海底浅表层信息声探测技术研究现状及发展1211上的换能器探头向探测水体发射声波，声波遇到海始的全国海洋仪器会战。60年代中期，从全国各海底或障碍物后产生反射和散射回波，换能器探头接洋单位抽调120名科研人员，以中国

7、科学院声学研收到回波信号后，处理单元根据回波振幅和相位计究所为主力，研究了极相关和数字多波束形成技术、算声波旅行时间，再根据勘测水体的声速剖面计算以时间压缩相关器为基础的脉冲压缩技术，历时一声波的实际传播距离，然后根据发射开角，及运动传年半，共研制了46项海洋仪器设备样机。但这次研感器的姿态参数（探头载体的横摇、纵摇和摆动角制的设备基本是纯机械式的。②70年代初期开展度）计算回波信号的位置和水深值，同时也记录下的第二次海洋仪器会战。为了适应国防和国民经济［9］回波的振幅和强度信息。这几种海底探测设备发展的需要，70年代由国家海洋局

8、负责组织了第二的主要差异在于：由于探测目标的不同，换能器发射次全国海洋仪器会战工作，通过该次会战，研究开发声波的频率和强度存在差异，一般高频用于探测中了温盐深综合测量仪、走航声学测流仪和雷达测波浅海水深或侧扫图像信息，低频用于探测深海水深仪等设备，