海洋地形、地貌、地质与地球物理调查.ppt
《海洋地形、地貌、地质与地球物理调查.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《海洋地形、地貌、地质与地球物理调查.ppt(63页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,第十二章 海洋地形、地貌、地质与地球物理调查,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量 12.2 海底浅层结构探测 12.3 底质采样器 12.4 海洋重力测量仪器 12.5 海底热流测量 12.6 海洋地磁测量仪器 12.7 海洋地震测量仪器 12.8 调查的基本方法和图件,2,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,研究意义: 海洋深度的观测,同时根据侧扫声纳、海底照相、海底电视、浅地层剖面仪测量和底质取样等所提供的海底沉积物、基岩和地质构造等资料,可编制海底地貌图及其他相应的图件,以反映海底地貌特征,划分地貌类型并研究其生成年代。,3,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,一、多波束
2、测深系统,1. 类型: 按性能特点分类,有数字型和相干型多波束 2. 特点:,优点:覆盖范围广,水深点密度大,平面位置表示准确合理,定位精度高,发现目标物能力强; 制约因素:安装需稳,校准需准,抗干扰差,个别地形特点易被过滤。,4,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,一、多波束测深系统,3. 系统组成:以Sea Beam 2112.360为例 水下部分: 由12kHz发射阵和接收阵、36kHz发射阵和接收阵组成; 发射阵平行船纵向(龙骨)布设,接收阵垂直船龙骨方向安装; 联接箱由一个发射阵接线箱和两个接收阵接线箱组成; 控制工作站:控制联接箱开关电路使12kHz和36kHz频率自动转换 适
3、应于换能器以下5011000m海域的水深测量。,5,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,一、多波束测深系统,3. 系统组成:以Sea Beam 2112.360为例 声纳: 有一个弧形换能器阵构成,换能器以纵向1.5,横向170的扇形发射波束; 波束经海底返回换能器后,以横向100个1.5波束角方式予以结束,形成100个1.51.5的横向波束; 两侧留有10的扇形余地,可有效保证150的扫描范围; 在波束发射过程中,可同时采集扇区两侧各40的旁扫数据,因此兼具旁扫功能。,6,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,一、多波束测深系统,3. 系统组成:以Sea Beam 2112.360为例
4、 信号处理器: 接收返回信号; 对海底返回信号的邻近波束及其强度进行比较,获取标准偏差达到一致的4个相邻水深值; 声纳处理器通过振幅检验和相位检测,并用统计方法,以最合适的参考值作为波束角的函数,使1.5波束转变为3波束,保证浅水域100%的覆盖。 声纳视频监视器:用于显示每次扫海获得的100个波束的彩色图像、回波信号强度及各波束的测深数据。,7,12.1 海水深度、海底地形、地貌测量,二、海底测量的相干声纳(ISIS)系统,1. 基本原理 利用多声板接受回波的振幅、时间和相位差,来对海底各点进行准确定位,并快速处理大量数据。 集水深探测技术和成像技术于一体。不仅给出水深数据,而且给出海底三维
5、立体图、等深图和侧扫声图。 可对海底地貌高密度、高精度测量。,8,二、海底测量的相干声纳(ISIS)系统,2. 基本结构 相干仪: 从左右两个换能器轮流发射声波,覆盖角达300,声波遇海底后反射;测量覆盖宽度是换能器距海底水深的15倍; 回波经换能器的底声板与顶声板的时间不同,回波相位差被测量记录下来; 利用回波角结果可对海底进行点位和深度测量; 回波达到相干换能器时,其相位被测量; 换能器由1个发射声板和至少2个接受声板组成,发射波束的水平开角很小(1),但垂直开角很宽。,9,二、海底测量的相干声纳(ISIS)系统,2. 基本结构 ISIS成像过程: 从左右两个换能器轮流发射声波,通过对返回
6、信号的采集记录,测量垂直于航线的一条剖面的深度分布值; 一系列的发射脉冲得到一系列的测量剖面,构成一个测量覆盖区带; 一系列的这种边部重迭的区带覆盖构成一幅底貌图。,10,二、海底测量的相干声纳(ISIS)系统,2. 基本结构 换能器测量过程: 换能器发射间隔可在400100ms之间调节; 如对于200ms的发射间隔,300m的覆盖宽度,每次发射对反射声波信号进行40000组相位样值及相应的振幅、时间采样测量; 经滤波处理得到大约2000个回波角(或距离)的值。,11,二、海底测量的相干声纳(ISIS)系统,2. 基本结构 数据采集和处理过程: 数据采集时,将测量剖面沿剖面方向以一定的长度(7
7、.5cm左右)划分为若干方块; 通过数值取舍(通过地下连续性对比,滤除不合理读数),记录方块上的一个深度值;尽最大程度地避免多声波出现的远离换能器因波束发散、覆盖面积大而测量数据分辨率下降的弊端; 测量剖面的疏密程度是由测量船航行速度和发射间隔共同决定,200ms的间隔发声,航速4节,则两条剖面的距离约0.4m。,12,三、侧扫声纳,0. 概述 基本含义: 别称:又称旁侧声纳、旁视声纳、侧扫声纳等: 测试原理:利用声波在海底散射的原理,扫描海底的一种观测仪器; 测量原理示意图:图12.1.1a,1b; 特点: 是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具; 可显示微地貌形态和分布,可获
8、得连续的有一定宽度的二维海底声图; 可做到全覆盖而不漏测。,13,三、侧扫声纳,缺点: 易出现侧扫速度与扫测宽带相矛盾; 不能提供水深数据; 分辨率不高; 不能自动检测和判别小目标等。,14,三、侧扫声纳,1. 用途 在探测海底固有目标(如礁石)、突发事故沉降物(如水下沉船、导弹、鱼雷及水雷等)等方面有广泛用途: 多用于探测水下沉船、海洋地质探测、海底电缆铺设、港口建设及航道疏浚等方面; 对大陆架和海洋专属经济区划界、海洋地质、海洋工程、港口建设及航道疏浚等方面有广泛应用。 类型: 根据发射频率:高频、中频和低频侧扫声纳; 发射信号形式:CW脉冲和调频脉冲; 其它:舷挂式和拖曳式,单频和双频,
9、单波束和多波束,15,三、侧扫声纳,2. 基本工作原理 见图12.1.1a,1b 和图12.1.2: 左右两条换能器具有扇形指向性; 声波发射与回收过程与海底地形地貌的关系:P233; 成像过程:回波幅度变化。,3. 侧扫声纳发展趋势 高速侧扫声纳: 8波束、4脉冲等已应用,12波束和多脉冲也在研制 三维侧扫声纳:,16,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 0. 浅地层剖面仪,浅地层剖面仪是在超宽频海底剖面仪基础上改进,对海洋、江河、湖泊底部地层进行剖面显示的设备,结合地质解释,可以探测到水底以下地质构造情况。 该仪器在地层分辨率和地层穿透深度方面有较高的性能,并可以任意选择
10、扫频信号组合,现场实时地设计调整工作参量,可以在航道勘测中测量河(海)底的浮泥厚度,也可以测量在海上油田钻井中的基岩深度和厚度。 因而是一种在海洋地质调查,地球物理勘探和海洋工程,海洋观测、海底资源勘探开发,航道港湾工程,海底管线铺设广泛应用的仪器,17,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 浅地层剖面仪工作原理,(1)探测船在走航过程中,设置在船上或其拖曳体上的换能器向水下铅直发射大功率低频脉冲的声波,抵达水底时,部分反射,部分向地层深处传播; (2)由于地层结构复杂,在不同界面上又都有部分声波被反射,这样,依这些反射界面的特性和深度不同,在船上接收到回波信号的时间和强度也不
11、同; (3)通过对回波信号的放大和滤波等处理后,送入记录器,就可以在移动的干式记录纸上显现不同灰度的点组成的线条,清晰地描绘出地层的剖面结构,18,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 1. 技术指标 浅水型浅地层剖面仪 工作水深:100m以内; 探测记录深度:海底面以下(垂直)3050m; 记录分辨率:2030m。,深水型浅地层剖面仪: 工作水深:6000m以内; 探测记录深度:海底面以下(垂直)200m; 记录分辨率:35m。,19,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 1. 技术指标 主测线方向应与海底地形等深线的总趋势方向垂直,或者与区域地质构造走向垂直
12、,联络测线方向与主测线垂直。,2. 测量仪器 主要由声源、换能器阵和接收记录器三部分组成。 声源:浅水型和深水型技术指标,包括声源级和频谱; 接收换能器:包括灵敏度和接收带宽的水听器技术指标; 接收、记录设备:4个功能。,20,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 3. 仪器安装和使用 测量方式:船尾拖曳式(主),舷挂式(浅水型) 发射机和接收机应接地良好,接收记录设备应安置在船尾部实验室; 调查船应匀速、直线航行;转测时,大角度转弯; 浅水型:航速不大于6节; 深水型:航速不大于3节。,21,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 4. 资料整理 干扰信号的识别
13、: 背景噪声呈雪花,属宽带;海况、生物、尾流及螺旋桨等; 电噪声呈特殊条带,属窄带;机械振动、接地不良等; 混响噪声使回波模糊,分辨率降低;常在浅水区出现大功率声源情形。,22,12.2 海底浅层结构探测,一、拖曳式浅地层剖面探测 4. 资料整理 地层剖面反射界面划分的原则: 同一层组波反射连续、清晰、可区域性追踪; 层组内反射结构、形态、能量、频率等基本相似,与相邻层组有显著差异; 主测线与联络线剖面相同层组的反射界面应能闭合。,剖面解释: 6个方面加以解释:P236,23,12.2 海底浅层结构探测,二、船载式浅地层剖面探测 1. 技术指标 浅水型:与拖曳式相同。 深水型: 工作水深:60
14、00m以内; 探测记录深度:海底面以下(垂直)30150m; 工作频率:线性调频扫描高频段1510kHz,低频段:2.2 6.6kHz; 输出至换能器基阵的功率:峰值3kW。,24,12.2 海底浅层结构探测,二、船载式浅地层剖面探测 2. 测量仪器 以深水型浅地层剖面探测为主要内容,可兼测水深; 设备硬件:主机、两组换能器基阵及连接电缆组成。,3.海上测量 以不大于10节航速匀速航行; 船沿测线偏离不大于100m; 调查船进入和离开测线时,中途停驶或改变航速时均要通告仪器操作室。,25,12.3 底质采样器,一、海洋底质表层采样 1. 拖网采样 适用于基岩或砾石底质; 筐式拖网结构:图12.
15、3.1。,2.QNC-5型箱式拉力采泥器 主要用于采集海洋、河流、湖泊、海上养殖场等表层泥样; 结构及组成: 工作原理: QNC-6型不锈钢挖泥斗:图12.3.2,26,12.3 底质采样器,一、海洋底质表层采样 3. DYC3-1型自返式锰结核取样器 主要特点: 一种无缆绳取样后自动返回海面的6000m深海获取锰结核样品的的装置; 使用时,自动下沉,触底取样后,自动上浮海面; 取样速度快、省时、省力、不需要昂贵的绞车和长钢缆; 主要结构与工作原理: 结构:图12.3.3; 工作原理:P238,27,12.3 底质采样器,一、海洋底质表层采样 3. DYC3-1型自返式锰结核取样器 其他同类型
16、取样器: 深海用4200型自返式取样器: 带有深海照相机的4200型自动自返式取样器:,28,12.3 底质采样器,二、海洋底质深层采样 1. CH-1型重力活塞取样管 主要用途: 活塞式取样设备; 在水深大于10m的水域中可采集210m长且基本保持原状的沉积物 可用于海洋、港湾和湖泊沉积物的采集。,29,12.3 底质采样器,二、海洋底质深层采样 1. CH-1型重力活塞取样管 仪器结构: 主要有:提管加重系统,释放装置和取样管三部分; 提管加重系统: 释放装置: 取样管:,30,12.3 底质采样器,二、海洋底质深层采样 1. CH-1型重力活塞取样管 工作原理:图12.3.5,取样管下放
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 海洋 地形 地貌 地质 地球物理 调查
链接地址:https://www.31doc.com/p-2752784.html