全球最深海洋蓝洞———中国三沙永乐龙洞调查策略

正三沙永乐龙洞位于我国海南省三沙市西沙群岛、永乐环礁晋卿岛与石屿之间的礁盘中,地理坐标为111°46′6″E,16°31′30″N,距离三沙市首府永兴岛70km(图1)。永乐龙洞是目前全球已知最深的海洋蓝洞,蕴含着海量的地质历史环境信息,与我国南海珊瑚岛礁体系的形成与演化息息相关,对我国海洋权益维护、     

多波束测深系统海底目标探测能力评估方法

为了有效衡量多波束测深系统的目标探测性能,提高舰船水下目标搜寻、援潜救生和打捞能力等,对当前多波束测深系统目标探测问题进行分析,推导了多波束测深系统目标探测分辨率估计模型。以SONIC 2024型多波束测深系统为例,分析了不同水深下在多波束测深系统垂直航迹方向、沿航迹方向分辨率的变化规律及量级大小,对覆盖宽带和航速等参数指标设置提出了合理建议,为多波束测深系统目标探测能力的准确评估提供依据,具有一定参考价值。     

西沙群岛宣德环礁的精细水下地貌组合特征及其成因机制

海底地形地貌及类型分布特征对指示区域地质构造影响、海平面升降、海洋水动力等有重要意义。本文通过侧扫声呐、单波束测深、表层沉积物取样等方法,分析了西沙群岛宣德环礁精细水下地貌组合特征,并探讨了其成因机制。结果表明:（1）宣德环礁为残缺型环礁类型,中部为潟湖沉积,礁盘之间形成西沙洲口门、“红草门”、环礁西缺口和环礁南缺口等4处水深超过60 m的深水口门,并首次识别了西沙洲口门;（2）宣德环礁水下地貌类型可划分为3级11类地貌类型。研究区的沙波及槽沟等动力地貌单元显示,宣德环礁浅水区海底特征地貌由盛行季风和波浪场所控制,深水口门形成的潮汐通道水体为塑造宣德环礁潟湖区动力地貌的主要因素。研究区东南部向海坡存在6级水下阶地,通过对比南海珊瑚礁阶地特征,宣德环礁向海坡阶地成因很可能是全球海平面变化和地壳沉降的共同作用。     

最深的海洋蓝洞——三沙永乐龙洞

正你听说过大海中的蓝洞吗?海洋蓝洞是地球上一种罕见的海洋地理现象,从海面之上观看蓝洞,与周边水域对比,海水呈现幽暗、神秘的深蓝色调,从天上看下来就像蓝色的大眼睛,神秘美丽。在那云飞浪卷的南海上,也有一个蓝色的大眼睛,这就是位于我国西沙群岛永乐环礁上的"三沙永乐龙洞"。龙洞深邃迷人,有着悠久的历史传说,当地的渔民世世代代在     

岛礁地震资料特征分析及处理流程——以西沙永乐环礁为例

岛礁为国际科学研究前沿,其内部结构是揭示深海地质演变、古环境古气候变化等科学问题和解决岛礁建设、人造岛礁等工程问题的关键。西沙永乐环礁历经南海地质演变过程,发育了世界最深海洋蓝洞,为我国岛礁研究重点区域,但受限于探测手段和成像方法目前尚未窥得其内部结构。以西沙永乐环礁为例,利用3.125m道间距高分辨地震探测试验数据,开展岛礁地震资料特征分析,探索岛礁地震资料处理流程和岛礁地震处理方法,提升岛礁地震资料信噪比、分辨率和成像准确度,获取反映岛礁内部结构的高精度地震成像剖面。研究结果表明:本文提出的岛礁地震资料处理流程在海底珊瑚礁绕射波偏移归位、岛礁内部浅层结构和深水盆地区域地震同相轴刻画方面具有优势,将为我国下一步的南海岛礁地震资料采集和处理提供借鉴。     

多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用

介绍了多波束测深系统和侧扫声纳系统的工作原理,通过实例说明了多波束测深系统和侧扫声纳系统在海底目标探测的工作流程,总结出两种探测系统在探测海底目标上的优缺点,说明了多种探测手段的综合应用是海底目标探测技术的发展方向。     

深水多波束测深系统测深精度评估

深水多波束测深系统主要应用于高精度全覆盖水下地形测量,随着现代水声技术的发展,其可同时获得海底地貌信息(底质分类)、水柱信息(水体中的油气),成为海洋探测必不可少的设备。对深水多波束测深系统原理、功能、发展做简要介绍,对多波束系统测量误差与精度评估方法进行了初步研究,并利用上海海洋大学"淞航"号首航实测数据,开展了EM302深水多波束测深系统的安置偏移量检校和测深精度评估工作。该工作具有较强实用性,为深水多波束的合理高效使用提供有益的参考。     

EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统测深精度比较分析

多波束勘测之前,为了保证多波束成果质量,需要对多波束声纳系统进行一系列设备安装校准和精度评估工作.基于在渤海湾开展的多波束海底地形地貌勘测项目,在项目勘测之前,对EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统进行了安装校准,并对2套多波束声纳系统的测深精度进行了比较分析,通过计算得到两套系统之间的最大测深误差为-0.38 m,测深误差主要为0～0.2 m,无超限数据,结果分析显示2套多波束声纳系统的测深精度满足勘测技术要求,为我们调查工作的顺利开展奠定了良好的基础.     

三沙永乐龙洞洞底沉积速率变化及其影响因素

三沙永乐龙洞位于西沙永乐环礁，是目前世界范围内已探明的最深蓝洞，其内部沉积动力环境相对单一，是研究沉积速率变化的天然实验室。龙洞洞底约24 cm以浅沉积物粒度分析结果显示，洞底浅埋沉积物以砂质组分为主，平均粒径多介于22.9~123.9 μm之间，在表层、4 cm、9.5 cm以及21 cm深度分别出现了沉积物变粗、砂含量增多的现象；利用210Pb的CRS定年模式计算得到底层沉积物沉积时间为1896年，平均沉积速率为0.19 cm/a，在4 cm和9.5 cm深度沉积速率急剧增加。柱状样顶部沉积速率显著增加，与近年来西沙地区人类活动加剧吻合。沉积物粒度变粗以及沉积速率骤然加快现象，与西沙地区台风活动频繁相关，通过对比历史台风记录，验证了沉积物在1999-2001年以及2010-2011年所记录的6次台风事件:199902、199915、200110、201002、201005以及201118。推测龙洞洞底沉积物沉积速率主要受台风活动影响，近期有人类活动影响的痕迹。     

基于多波束测深系统的水下成像技术

为实现多波束测深系统的一体化探测功能,研究分析了利用快拍法进行多波束水下成像的基本原理,并考虑实际中的水声环境和多波束测深系统自身的复杂性,对用于成像的位置数据和散射强度数据进行了修正,湖上试验数据的处理结果表明了该方法对水中目标的探测能力,验证了其工程应用的可行性。     

侧扫声纳和多波束测深系统组合探测海底目标

介绍了侧扫声纳和多波束测深系统的特点,通过实例说明了侧扫声纳和多波束测深系统在海洋目标探测中的综合应用。综合利用多波束测深系统测量数据和侧扫声纳声像图,可有效增强不同观测数据的互补性,提高工程质量。     

障碍物探测方法探讨

介绍了侧扫声纳、多波束测深系统、磁力仪的工作原理,提出了障碍物探测的相关技术要求。实例分析了综合利用侧扫声纳、多波束进行沉船探测的方法,结合侧扫声图和多波束水深探明障碍物的精确位置,测得最浅点水深,全面获得障碍物信息,大大提高了探测质量。对铁磁性小目标探测能力进行评估,并用实例加以分析和佐证。     

多波束系统搜救水下目标的探测深度计算

针对多波束测深系统种类、探测模式等因素影响水下目标搜索效能的问题,提出了一种面向水下目标搜索的多波束系统探测深度计算方法。分别对多波束系统等角与等距模式进行探讨,考虑波束间重叠角的影响,由多波束横向分辨率计算公式推导了 2 种模式的探测深度公式,并将不同波束角度的探测深度进行计算。经过结果比对,总结出等角模式搜索水下目标的探测能力要优于等距模式。最后结合算例,得出多波束探测能力与目标尺寸、海水深度、波束开角有关。     

应用交叉检查数字地形模型评估多波束测深精度

为有效评估多波束测深数据精度,结合Sea Bat 7150深水多波束测量系统在海洋调查工作中的应用实例,参考传统的基于面的交叉检查方法,引入了基于DTM的交叉检查精度评估方法。应用检测线测量数据与主测线DTM进行交叉点计算,对误差进行统计分析,评估多波束测深精度。实践证明,该评估方法快速有效,可操作性强,可在外业调查现场对深水多波束测量数据快速进行精度评估。     

水深测量与海底面状况声探测技术的进展

水探测量与海底面状况探测是海洋调查中最基础性项目之一,声学技术为此提供了有效的手段。近二三十年来回声测深与海底面状况声探测技术有了革命性的发展,新方法新设备不断出现。单波束测深仪与传统侧扫声纳技术在精度、分辨率与海底声学图象质量上有了大幅度提高。多波束测深系统和测深/海底成象一体化侧扫声纳系统的开发,使海底条带状探测填图成为现实。合成孔径声纳等技术在理论研究与应用开发有了较大提高。本文在对各项技术发展历史进行简要回顾的基础上,分析国内外发展现状,较全面反映新的进展,并对未来进一步发展作展望。     

西沙海区晚新生代碳酸盐台地的发育模式及控制因素

基于最新的地震资料和已有的钻井资料研究发现,西沙海区的碳酸盐台地自早中新世早期开始发育,活跃至今。其中裂陷期基底断裂活动形成的构造高点为碳酸盐台地的初始发育提供了必要条件。在早中新世早期,碳酸盐台地主要发育在西沙隆起的西部和西南等斜坡之上,台地数目少并且规模有限。中中新世早期,碳酸盐台地全面发育,广泛分布于西沙隆起和广乐隆起以及永乐隆起周缘,单个台地的规模大小不等,台地的总面积达到了55 000km2。中中新世晚期,碳酸盐台地开始衰退,台地逐渐向地形高点迁移,许多类型的生物礁,如点礁、环礁等开始出现。晚中新世至今,只有一些规模有限的孤立台地发育于西沙隆起之上,如永乐、宣德环礁等。早中中新世以来,相对海平面变化和基底构造沉降共同控制碳酸盐台地的初始发育、繁盛、衰退和淹没等阶段。     

相干声纳多波束与传统型多波束测深系统综合对比与实验分析

在工作原理、技术参数、采集软件和处理软件功能与操作,以及数据实测等方面对相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus和传统型多波束测深系统Seabeam 1180进行了详细对比。对比表明,两套多波束系统的工作原理完全不同;传统型多波束测深系统在探头下方数据密集,两侧的数据逐渐变稀,相干声纳多波束测深系统在探头正下方的数据比较稀疏,探头两侧的数据较密集;相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus的采集和处理软件实现了一体化,具有较直观的数据质量监控功能,传统型多波束测深系统Seabeam 1180可应用的后处理软件较多,功能更丰富;通过实测数据验证,两套多波束测深系统在数据测量精度上具有较好的一致性,不符值数列的标准偏差为3%—4%。对比为多波束测深系统的引进和选型提供了参考依据。     

多波束与侧扫声纳海底目标探测的比较分析

侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。对多波束和侧扫声纳进行了比较分析,并着重探讨了影响多波束分辨率的各种因素。结果表明:多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。     

浅水多波束测深声纳关键技术剖析

基于多波束测深声纳工作原理,结合国内外主流浅水多波束测深声纳产品与技术发展现状,分析了浅水多波束测深声纳具备的5种典型能力,提出了从能力表征的角度理解浅水多波束测深声纳性能指标;总结了保障这些能力所采用的主要关键技术,讨论了技术实现的具体思路,列举了仿真或试验数据处理结果;展望了多波束测深声纳的发展趋势。     

多波束测深数据确定声速剖面方法研究

分析了声速剖面测量方法及其误差对多波束测深数据精度的影响.根据多波束测深仪45°倾角渡束测深数据对声速剖面误差不敏感的现象,提出了利用多波束测深仪45°倾角波束测深数据确定声速剖面的A-法并结合检查线计算测线交叉区特征点声速剖面误差,为测区声速剖面的外推提供控制,从而减小声速剖面测量误差对多波束测深的影响提高测深数据精度.