基于DS-CDMA序列的LADCP水声通信算法研究

下放式声多普勒海流剖面仪(LADCP)是20世纪90年代出现的一种海流剖面测量方式,能够快速获得大范围、全深度的海流剖面数据,在国内外有很广泛的应用。中科院声学所第一次将声通信部分加入LADCP中,完成了LADCP下放的实时监控。文中介绍了适用于LADCP通信特点的一种基于DS-CDMA的通信方法,完成了理论仿真,并通过进行相应的海试,验证了该方法的有效性。     

基于多波束数据的声速误差自动改正方法

讨论了声速误差对多波束测深值的影响,在此基础上,建立了自动搜索等效声速剖面的改正方法。该方法利用多波束实测数据搜索等效声速剖面,取代实测声速剖面,可削弱声速误差的影响。实例计算表明,利用多波束实测数据建立的声速剖面自动改正方法,能够有效地消除声速误差的影响,并且在处理过程中不需要人工干预,较大地提高了改正效率。     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

海道测量多波束声速改正精确模型研究

在严格推导常梯度声线跟踪法的基础上,提出了基于常梯度声线跟踪法的多波束声速改正精确模型,并初步推证了CARIS软件的声速改正方法。计算结果表明,精确模型计算结果与CARIS 6.1计算结果一致,并通过声线姿态改正算法比较,给出了声线姿态补偿法和直接法的适用角度范围。     

基于等效声速剖面法的多波束测深系统声线折射改正技术

多波束测深技术是近几年比较流行的海洋勘测手段之一,其具有全覆盖、无遗漏、高精度和高效率等特点。多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点的最终位置的归算带来较大的误差。针对多波束数据后处理方法,介绍了利用等效声速剖面法对多波束测深系统的声线折射进行改正的一种新方法,并通过试验对比,证明了该方法可以提高多波束测深系统的整体测量精度。     

多波束测深系统最优声速公式的确定

本文对现有的7种声速经验公式，根据其不同的适用范围，不同的水文环境，计算出各自不同的声速和声速变率，并对这些数据进行统计分析，得出了适合不同水层的最优声速公式，该结论在浅水区被验证是正确的。     

声速剖面对多波束测深影响的新认识

介绍了声速剖面对多波束测深的影响,并得出了当声速剖面的某一节点偏大时,对边缘多波束的影响使水深偏浅,而对中央部分的波束使水深偏深;当声速剖面的某一节点偏小时,结果反之。该结果对野外资料采集及声速剖面编辑具有特别实际的指导意义。最后指出：当声速剖面出现误差时,中央波束的测深精度并不一定比其他波束的测深精度高。     

MVP在综合调测中对多波束声速改正的应用

走航式温盐深剖面系统(Moving Vessel Profiler,MVP)在走航情况下,快速获取每一海水深度层的温度、盐度和电导率等数据,在现代远洋综合调测中发挥越来越重要作用。文中主要分析了MVP采集的声速剖面数据,提供给多波束测深系统进行声速改正的应用。经分析论证,此改正方式可行,不仅满足多波束测深数据的精度,而且能最大限度的实现数据共享,节约了时间成本和经济成本。     

远海多波束水深测量中声速剖面获取方法研究

声速剖面正确与否直接影响多波束测深系统测量结果的精度和可靠性,为了获得准确可靠的多波束测深数据,必须努力获取正确的声速剖面数据,来对测深数据进行声速校正。为进一步解决如何高效、准确地获取深远海声速剖面问题,在介绍几种声速剖面获取方法及特点基础上,重点对比了几种方法在远海多波束水深测量中获取的声速剖面数据,并给出了声剖数据的质量检查方法和声剖获取的一般要求,可为同类测量工作提供参考。     

多波束水深测量马修斯法辅助声速剖面改正

马修斯法是单波束水深测量声速改正的常用方法,为了提高多波束水深测量声速改正精度,利用马修斯方法的参数,在该方法基础上推导出新的改正公式,并将之运用在多波束水深测量中的声速剖面重构;实验表明,该方法略优于水文内插法;与纯数学拟合外延方法相比,具有明显优势;运用该方法可以得到效果更好的海底三维图,提高多波束水深测量精度和作业效率。     

声学多普勒流速剖面仪原理及其在长江中下游的应用

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及2002年5-6月在长江中下游的应用。测量采用走航方式,获得了重庆至江阴水域和徐六泾段流速剖面大范围观测资料,对测量结果和数据处理方法做了探讨,给在复杂地形的水文条件下使用ADP技术提供了应用前景。     

The diel vertical migration of the sound-scattering layer in the Yellow Sea Bottom Cold Water of the southeastern Yellow Sea：focus on its relationship with a temperature structure

Using the hydroacoustic method with a 200 kHz scientific echo sounding system,the diel vertical migration(DVM) of the sound-scattering layer(SSL) in the Yellow Sea Bottom Cold Water(YSBCW) of the southeastern Yellow Sea was studied in April(spring) and August(summer) of 2010 and 2011.For each survey,13–27 hours of acoustic data were continuously collected at a stationary station.The acoustic volume scattering strength(Sv) data were analyzed with temperature profile data.In the spring of both 2010 and 2011,the SSL clearly showed the vertical migration throughout the entire water column,moving from the surface layer at night to near the bottom during the day.Conductivity,temperature,and depth data indicated that the entire water column was well mixed with low temperature of about 8 C.However,the SSL showed different patterns in the summers of 2010 and 2011.In the summer of 2010(28 C at the surface),the SSL migrated to near the bottom during the day,but there were two SSLs above and below the thermocline at depth of 10–30 m at night.In the summer of 2011(20 C at the surface),the SSL extended throughout the entire water column at night,possibly owing to an abrupt change in sea weather conditions caused by the passage of a Typhoon Muifa over the study area.It was concluded that the DVM patterns in summer in the YSBCW area may be greatly influenced by a strengthened or weakened thermocline.     

一个西太平洋冷涡影响下的会聚区声传播变异特征分析

以Argo资料给出的一个典型西太平洋冬季冷涡为环境背景,应用BELLHOP高斯束射线模型计算声场,通过比较环境水平不变与环境水平变化声场的差异性,得出了涡旋环境和地形变化共同影响下会聚区声场出现的一些变异特征。分析结果表明,涡西侧声场在深海平坦地形条件下会聚区保持完整,从涡外向涡内传播时会聚区距离逐渐变小,反之距离变大,同时,涡中心附近的冷水上涌破坏了近表层的表面声道,使声传播损失突然增大。涡东侧的海山地形阻碍了会聚区反转,使声场出现了复杂的变异特征,如会聚区的截断、上反转点的抬升或下降、声线的多途传播以及增益位置的不规则变化等。这些声场变异特征是由西太平洋的背景环境、涡中的水文非均匀分布以及地形变化共同引起的。当地形变化不影响会聚区反转时,声场变化主要受涡锋面两侧水文环境差异的影响,典型特征是会聚区的偏移和表面声道的生消;当地形变化对会聚区反转产生明显的干扰时,地形条件对于声场能量分布具有主导作用,非均匀水文环境的影响弱化,但仍起到重要的调制作用。     

多波束测深数据中系统偏差改正方法研究——以 2003 年 SeaBat900X 东海调查数据为例

多波束测量过程中,受到多种因素的影响,不可避免地存在各种误差,其中系统某个部件出现故障也不少见,如换能器、行波管、大功率微波开关或表层声速仪等器件功能不正常,引起多波束每 ping (一个发射接收周期） 数据中部分固定波束号的测深结果发生系统性偏移,以 2003 年东海调查 SeaBat900X 数据为例,其在垂直航向正投影平面上出现类似“W”字型的系统误差。本文基于该批次数据,系统分析了该类型系统偏差成因及外观表现,针对性提出基于等均值-方差拟合模型的改正方法,首先对异常区域和正常区域分别拟合地形趋势线,统计其均值和方差;然后以正常区域为基准,对异常区域内数据进行压缩和移动;最后通过面积差法,对数据中存在的折射残差进行消除,从而有效去除“W”型残差。文中实测数据验证了本文算法的有效性和可行性,对多波束其他类型的测深系统偏差处理具有一定的参考意义。     

Coral assemblages and reef growth in the Commonwealth of the Northern Mariana Islands (Western Pacific Ocean)

Reef development varies considerably around the high, raised‐limestone islands of the Commonwealth of the Northern Mariana Islands (CNMI). Here we examine the modern assemblages at 30 sites for coral composition, colony density, colony size, and fidelity. We defined four reef types and hypothesize the presence of environmentally driven ecological stasis, whereby the environment continuously selects for coral species membership, defines colony sizes, and over time creates the noted reef types. Our results show that constructional spur‐and‐groove reefs supported significantly larger coral‐colony sizes and higher coral species richness compared with high‐relief interstitial framework, low‐relief incipient, and non‐constructional coral assemblages. Non‐constructional reefs supported much smaller coral colony sizes, despite similar population densities, and were consistently found in association with high wave exposure. The distinct coral assemblages found on interstitial framework and low‐relief incipient reefs were not affiliated with any wave exposure regime, but were located adjacent to large watersheds and on islands with unique geological history. These assemblages were nested within the spur‐and‐groove species pool. Overall, modern coral cover was well predicted by bathymetric slope and watershed size, while species richness was additively influenced by two proxies of pollution, suggesting the latter is better suited for establishing management targets. In contrast with previous studies that suggested modern assemblages were biologically controlled in the CNMI, we show reef assemblages and reef development are highly influenced by long‐term environmental forcing.     

南海声速跃层分类及其季节变化

南海海底地势复杂,海域内跃层分布有其特殊性,研究声速跃层分布形态对海上军事活动和海洋战场建设有重要影响。利用50 a(1958~2007年)SODA(simple ocean data assimilation)月平均资料,采用垂直梯度法分别求得3种类型声速跃层的特征值。结果表明:冬季,3种类型声速跃层范围全年最小,厚度最薄,强度最弱;夏季,主跃层、双跃层范围全年最大,厚度最厚,深度大都较浅,强度最强。春秋季跃层的示性特征介于冬夏之间,秋季比春季变化明显。     

三种垂向混合方案对HYCOM模拟北太平洋西边界流系的影响研究

基于HYCOM(Hybrid Coordinate Oceanic Circulation Model),以OFES(OGCM for the Earth Simulator)资料为参考,分析了KPP、MY2.5、KT三种不同混合方案对北太平洋西边界流系的模拟结果的影响。结果表明:三种不同混合方案模拟的上层海洋平均流场与OFES资料相似,但在流向和流幅上略有差异,其中KPP方案模拟的流速与OFES资料最为接近,MY2.5方案次之,KT方案与其差别最大。通过代表性断面上流速的对比分析,对模式就北赤道流、棉兰老流、棉兰老潜流、黑潮的模拟效果进行比较,KPP方案模拟的效果同前人的观测和研究最为接近。分析了北赤道流,棉兰老流,棉兰老潜流,黑潮的流量的季节变化特征,其中KPP方案与OFES资料计算的棉兰老流和棉兰老潜流的季节变化特征与前人描述比较一致,表现为春强秋弱。KPP方案和OFES资料的计算结果表明,北赤道流和棉兰老流大致上是同向变化的,而在冬季棉兰老流同黑潮的变化基本上是一致的。