海洋环境学概论第二章深度测量课件.ppt

,目录,2.1,水深测量的意义和目的,2.2,水深测量的要求,2.3,深度测量的方法,2.4,深海调查深度订正方法的比较,2.5,海图水深计算,想要全面的了解海洋，首先应从它的形态着手，然后进而研究它的内在规律。水深测量就是研究其形态的一种手段。,2.1,水深测量的意义及目的,不知道海洋的深度就可能是航行的船只搁浅、触礁，潜艇可以利用海底地形作屏障使对方的信号接收仪接收不到潜艇发出的噪音。,2.3.1,钢丝绳测深,2.3.2,回声测深仪测深,2.3.3,现代主要测深系统,2.3,深度测量的方法及资料订正,一 基础知识,1.,定义：用水文绞车上系有重锤的钢丝绳测量水深称为钢丝绳测深,2.,测深设备：,绞车是供升降各种海洋仪器和采样工具以及水深测量用的，因而它是调查船上最重要也是最基本的设备之一,。,绳索计数器适用于计量放出或回收钢丝绳长度的仪器。由滑轮和滑轮轴组合的若干齿轮构成。,2.3.1,钢丝绳测深,测深设备,定时探测时，根据海流的大小在水文绞车的钢丝绳前端挂一个铅鱼锤，其探测步骤如下：,操纵绞车，放松钢丝绳，让重锤的底部恰好降到水面上，此时把计数器清零或记下计数器读数。,操纵绞车，继续放下钢丝绳，当重锤触底而钢丝绳松弛时，立即停车，然后将钢丝慢慢收紧，使重锤刚好触底时读取计数器指示数，并记录它，两次计数器的差值即为实测水深。,若钢丝绳倾斜时，应用倾角器测量钢丝绳倾角；遇到钢丝绳倾角过大时，应在可能条件下加重铅锤，使倾角尽量减少，当加重铅锤以后，钢丝绳的倾角大于等于,10,度，应实行倾斜校正（校正系数在,0.981.02,之间，不必校正）。倾角超过,30,度时，应加大铅锤的重量或利用其它方法使倾角控制在,30,度以内。,操纵绞车，回收钢丝绳。,二 测深方法,一、计数器器差校正,1,、原因：在制作和使用中由于机械磨损，存在一定误差，在使用前必须进行器差校正。,2.,校正的方法：将钢丝绳通过计数器自绞车上放出来，当钢丝绳的起端通过计数器时，将指针拨到“,0”,处，到放出一定数量后（,100,200,米,）后，用卷尺量取钢丝绳的实际长度。用,A,表示校正系数,:,A=L/l,式中：,L,为所放出钢丝绳的实际长度；,l,为计数器的示数,三 测量深度的校正,二、,钢丝绳的倾斜校正,1.,原因：受海流的影响，钢丝绳的长度比实际的深度大，需进行倾角订正。,2.,校正的方法：用倾角器测出倾角后，仪器沉放的实际深度：,Z=LCOS,a,-h,式中：,L,：经计算器差校正后的钢丝绳放的实际长度；,a,：倾角,h:,计数器滑轮到海面的高度,公式的前提条件：,认为钢丝绳以直线的形式斜放入海中的，表示在水上下层流速、流向一致，水摩擦阻力忽略的情况下是可能的。但实际情况中，钢丝绳在水中往往不是直线，而是比较复杂的曲线，因为水上下层流速大小不同、方向不同，而且钢丝绳下端悬挂的铅锤的形状、大小、重量也不同。,许多海洋学家做了不少的实验和研究，但没有获得理想的结果。因此，在目前实际工作中，遇到钢丝绳倾斜时，最好是增加钢丝绳末端悬吊的仪器重量，以减少倾角，尽量不加以校正。,如果加重后，钢丝绳倾角仍然大于等于,10,度，就要进行校正。,1.,进行钢丝绳水上部分校正：根据计数器高度,h,和倾角,A,查,钢丝绳倾斜时水上部分订正值,表，得出校正值,m,，然后将水上钢丝绳长减去校正值，得到水上钢丝绳实际长度；,2.,进行钢丝绳水下部分校正：用钢丝绳的水下长度和倾角，查,船只抛锚时钢丝绳水下部分订正值,表，得钢丝绳倾斜的水下部分订正值,k.,3.,依下式算得实际深度：,Z=L-k-m,已知：,计数器离水面的高度,h,为,6,米，钢丝绳倾角,a,为,30,度，入水钢丝绳长度为,L=100,米，,求：实际水深,Z,根据,h,和,a,查表我们可以得知,m=0.9,根据,L,和,a,查表我们可以得知,k=5.2,根据公式,Z=L-m-k,得,Z=100-0.9-5.2=93.9,米,订正示例,四 使用绞车的注意事项,1.,观测前应了解绞车和钢丝绳的最大负载及绞车的各种开关，格挡速度及刹车的结构和性能，并熟悉开车、停车、快慢车和正倒车的操作。,2.,检查钢丝绳有无细刺、折断的钢丝和扭折痕迹，严重时应更换，工作过程中应尽量避免钢丝绳挤伤或折伤；如果排绳器发生故障，应协助绞车排绳。,3.,绞车卷筒应保持顺利转动，轴轮和齿轮应经常保持足够的润滑油，但禁止在刹车带里涂油。,4.,调查结束后，将绞车、钢丝绳和计数器擦拭干净，并在计数器和钢丝绳上涂抹黄油，然后用帆布讲绞车盖好。,2.3.2,回声测深仪测深,利用声波在海水中的直线传播，接触海底后反射回来的特性。其探深原理如右图所示，图中发射超声波的装置，称为发射震动器，接收海底回声的装置称为接收震动器。它安装在船底，若超声波由发出到达海底后，立即反射回来，被接收前后的时间间隔设为,t,那么由船底到海底的距离,h=,（,1500*t,）,/2,H=D+h,D,为船吃水的深度；,H,为实际水深,实际使用中，直接在回声探测仪指示器上读取深度数据。,与传统的单波束回声测深系统相比，多波束测深系统具有扫幅宽、全覆盖，高效和高精度的特点，可完成全海洋的高精度海底地形探测任务，它一出现就受到海洋科学、工业和军事界的高度重视。多波束测深技术是声学、电子和计算机等高科技最新成就的集成，它的诞生对声学探测技术的发展具有划时代的意义。,（,1,）,SEABEAM 1000,系列为代表的第一代产品，它的波束数少、扫幅宽度仅,60,，集成度低，水深数据不能实时处理。,（,2,）,SEABEAM 2000,系列、,ATLAS HYDROSWEEP,和,SIMRAD EM12,为代表的第二代产品，采用了,P30,大规模集成电路和,DSP,技术，波束数达到,121,个，波束角宽,2,，数据实时和后处理软件成熟。,（,3,）,SIMRAD EM 120,和,RESON SeaBat 8150,深水多波束测深系统为代表的第三代产品，采用了超大规模集成电路和速度更快的,DSP,板，波束数达到,191,个或更多，波束角宽,0.51,，实现全姿态稳定，数据实时和后处理软件更加成熟。,（,4,）近年刚出现的,SIMRAD EM122,深水多波束测深系统和,EM710,被称为第四代产品，采用宽带技术、近场自动聚焦和水体显示等技术，提高了声呐性能，波束数更多，测深点更密，集成度也更高。相比较,EM120,系统,EM122,系统标称指标覆盖宽度最大,37 km,，单次发射形成两行共,576,个波束，可加密至,864,个测深点，波束角宽最小可达,0.51,，该系统目前正在推广阶段。,2.3.3,现代主要测深系统,一、订正原因：,我国海洋调查在观测水文、化学和生物等要素时，根据海洋调查规范规定，当钢丝绳倾角大于,10,度时，需用海洋学常用表进行订正各预定层的深度。,在海上调查，遇到大风浪使钢丝绳倾角较大时，就经常发现,250-300,米以下预定层用开、闭端温度表的温差求得的深度值反而小于小于,150,米甚至更浅的预定层用“海洋水文常用表,1,、,2,订正后的深度值的现象。对于这种,300,的米和,150,米预定层间订正后深度的不连续现象，反映了深度订正方法上一些缺陷。刘连金等人 曾对此进行过讨论。一般可以这样认为,开闭端颠倒温度表在无故障情况下,用其温差求得的计算深度应算是准确的。因而可以断定：产生这种,300,米以下预定层间深度不连续的现象是由于对,300,米以下各预定层进行深度订正时存在较大误差所造成的。,2.4,深海调查深度订正方法的比较,方法一,根据海洋调查规范规定进行深度订正。即,:,由预定层的放出绳长度和甲板上量得 的钢丝绳的倾 角,查算海洋水文常用表,(1),、,(2),求得订正深度。此法,这里简称为规范法。,方法二,根据余弦定理进行深度订 正。即,:,由预定层的放出绳长度,(L),和甲板 上量得的钢丝绳 的倾角,(,以。,),用余弦 公式,:H=L c o s a,。求得订正深度,此法,这里简 称余弦法。,方法三,根据预定层 的放出绳长,(L),和 由开闭端温度表温差求得 的,200,的米预定层 的 计算深度,(H 0),进行深度订正。称为,H=(H0*L)/200=Lcosa2.,a2,为表层至,200,米预定层钢丝绳的平均倾角。此法称为修正余弦法。,二、主要订正方法,三、比较,表一 倾角小于,15,度时，各种订正深度误差的比较,表二,15,倾角,3 0,时各种订正法深度误差的比较,比较结论：,规范法、余弦法和修正余弦法相比较,规范法的深度订正误差最大,余弦法次之,修正余弦法最小,;,规范法和余弦法的深度订正误差与水深度和倾角有关,水深度越深,倾角越大,其深度订正误差也越大,特别当倾角比较大时,(,例如大于或等于,3 0,度,),对深度误差的影响尤甚。,一,.,定义：,海洋水深不仅随地点变化，还受潮汐影响而变化：为了绘制海图，需要确定一个基准面，将这个面至海底水深标定在海图上，这个基准面称为海图深度基准面。基准面确定不能太高，否则航船会按照较高的基准面计算航程，容易导致搁浅。,深度基准面的确定：全年高于深度基准面的低潮次数,/,全年低潮总次数，不得低于,0.95.,二、目前所采用的主要方法：,略最低潮面、平均低潮面、最低低潮面、平均大潮低潮面、理论深度面等等。,2.5,海图水深计算,1,、略最低低潮面,略最低低潮面又称印度大潮低潮面。它指深度基准面在当地平均海平面之下距离,L,处：,L=Hm2+Hs2+Hk1+Ho1,式中：,Hm2,、,Hs2,、,Hk1,、,Ho1,分别是,M2,、,S2,、,K1,、,O1,四个分潮的振幅。采用略最低低潮面的国家有印度、日本。,2,、平均低潮面,L=Hm2,美国大西洋沿岸、瑞典北海地区和荷兰等国家采用。,3,、平均低低潮面,L=Hm2+,（,Hk1+Ho1,）,cos45,美国太平洋沿岸、菲律宾和夏威夷岛采用。,4,、最低潮面,L=1.2,（,Hm2+Hs2+Hk2,）,5,、平均大潮低潮面,L=Hm2+Hs2,欧洲一些国家采用,谢 谢！,