利用ADCP和LISST-100仪观测悬浮物浓度的研究

利用黄河口海床基声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的周日观测资料对悬浮物浓度进行了反演,反演过程中综合考虑了球面扩散、声学近场的非球面扩散、海水和悬浮颗粒的吸收衰减以及其他因素对回声信号的影响,结果表明在粒径保持相对稳定的情况下,利用ADCP仪回声强度反演悬浮物浓度具有较高的精度.结合现场激光粒度仪(LISST-100)测得的粒径分布信息在反演过程中考虑了粒径修正,重点讨论了观测区域粒径变化对结果的影响,结果表明粒径的剧烈变化会降低体积后向散射强度与悬浮物浓度之间的相关性.大颗粒物质的存在使计算得到的悬浮物浓度偏高,粒径修正虽然在一定程度上消除了这种影响,但线性拟合的相关性并未提高.     

利用多波束反向散射强度角度响应曲线的底质特征参数提取算法

提出了一种基于多波束反向散射强度角度响应曲线的底质特征参数提取算法。根据多波束单ping反向散射强度数据的变化规律,给出了获取平均反向散射强度角度响应曲线的ping数确定方法;分析角度响应曲线与底质类型的相关性,由于曲线上残留误差难以消除,采用容差性强的非线性最小二乘拟合算法,结合Hellequin参数模型,提取底质相关特征参数。实例计算结果表明,提取的特征参数在抑制多波束海底反向散射强度误差影响的基础上,有效保留了底质类型相关的反向散射强度随入射角变化信息,保证了多波束海底底质分类的能力及可靠性。     

混浊水域多波束反向散射强度传播损失改正

为了改善现有的反向散射强度传播损失改正方法在混浊水域适应性较弱的问题,提出了混浊水域声传播损失计算模型。首先利用不同深度的海洋环境参数构建声波吸收系数剖面,然后基于声速,沿波束传播路径,对每个波束分层计算传播损失。实验分析表明,本方法传播损失改正效果最佳,其Spearman等级相关系数绝对值仅为0.04,远小于传统模型和TVG改正,大大减弱了混浊水域情况下多波束回波强度与传播距离的相关性,有效改善了多波束声呐图像的质量。     

西太平洋海底多金属结核空间分布与多波束回波强度的关系

西太平洋高丰度高覆盖率多金属结核的发现受到各国学者的高度关注,如何高效探测不同覆盖率和丰度的多金属结核分布特征是目前研究的重点。利用EM122多波束回波强度资料对西太平洋海盆结核分布特征进行分析,结果表明,回波强度的高低变化与结核覆盖率关系密切,而当结核覆盖率相当时,回波强度的高低变化反映了结核的粒径大小,其中大型结核（直径D>6 cm）较多时,回波强度值明显增大。利用最大似然分类方法对回波强度资料进行监督分类,得出深海沉积物、低丰度、中等丰度和高丰度结核空间分布,结果显示,深海粘土沉积区与丰度>>30 kg/m2的高丰度结核分布区多回波强度差异高达近20 dB。     

Seabed characterization through a range of high-resolution acoustic systems – a case study offshore Oman

This study uses three acoustic instruments (different in their operating frequencies, 13, 3.5, and 6–10 kHz, and deployment type, hull-mounted, surface-towed and deep-towed) to investigate and characterize the acoustic response of seafloor NE of Oman in a frequency-independent manner. High-resolution control was achieved by having selected areas of our acoustic transects ground-truthed by sampling and/or sea-floor photography. On the regional scale, the greatest degree of change in backscatter amplitude was correlated with major changes of seabed morphology and lithology. However, small-scale roughness had the biggest effect on amplitude on the local scale, i.e. within each area of specific seafloor type. The study also shows that seafloor reflection amplitude changes are far more easily detected by deep-towed instrument than by surface-towed or hull-mounted systems. Whilst there are significant changes in bioturbation types and density along the transects, the suite of instruments deployed was not able to pick up the effect of the bioturbation on acoustic signals.     

高度-斜率相关对随机界面背向散射脉冲传播时间统计特性的影响

Fuks和Godin关于随机界面背向散射脉冲传播时间统计特性理论只适应于随机界面和波阵面“up-crossing”且界面高度-斜率不相关情形。文中扩展以上分析,考虑随机界面和波阵面“up-crossing”和“down-crossing”2种不同的相交情况,给出确定最早返回的2个脉冲传播时间概率的一般公式;并研究界面高度与斜率之间存在相关性的一般情形。数值结果表明:第1个和第2个返回脉冲传播时间的概率分布跟界面高度-斜率相关系数的绝对值有关;传播时间是相关系数绝对值的增函数。     

后向散射强度与温跃层关系研究

2003年8月12-13日，用300kHz的坐底式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)在台湾海峡北部海区进行了观测。根据回声强度计算得到的后向散射强度具有明显的日变化，这是浮游动物的垂直迁移造成的。此外，后向散射强度还与叶绿素、浊度和温度梯度有关，其中叶绿素、浊度和温度梯度对后向散射强度的贡献分别是1．41，7．73和3．54dB。温度梯度最大值的深度与后向散射强度第一个峰值的深度一致，故根据后向散射强度能推断出温跃层的位置。