第一章海洋與海洋測繪

海洋是地球表而包圍大陸和島嶼的廣大連續(xù)的含鹽水域。海洋的中心部分稱為洋，邊緣部分稱為海。海洋面積占地球總面積的70%。

海洋分布特征：

海洋而積是陸地面積的2.5倍，

海水體積是地球體積的1/800；

海洋平均深度是地球半徑的1/1600：

北半球海洋而積占60.7%,南半球占80.9%；

北半球45-70°N之間，陸地面積大于海洋面積：

南半球只有80°S以南為大陸，其余絕大部分為洋；

北半球以北冰洋位為中心，大陸環(huán)形分布，南半球以南極洲為中心，海洋環(huán)形展布。

海的分類

邊緣海：一邊以大陸為界，一邊以島嶼、半島為界與大洋分開。

陸間海：界于大陸之間，有海峽與外?；虼笱笙噙B。

內(nèi)陸海：深入大陸內(nèi)部的海，海洋狀況受大陸影響。

四大洋：太平洋，大西洋，卬度洋，北冰洋

與海洋相關(guān)的概念

海灣

海灣是指洋或海延伸進(jìn)入大陸部分的水域。其深度逐漸減小。海灣中海水的性質(zhì)與其相近的洋或海中水的狀況相似。由于海灣不斷變窄、變淺，因此容易發(fā)生最大的潮汐。

海峽

海峽是指海洋中相鄰海區(qū)之間寬度較窄的水道海峽地區(qū)海洋狀況的最大特點(diǎn)是潮流速度很大。海峽有深有淺、有寬有窄，它們是連接洋與洋、洋與海、海與海的咽喉。

海岸：

是陸地與海洋相互作用、相互交界的地帶。海岸可分為海、陸之間現(xiàn)今正在相互作用著的現(xiàn)代海岸，和過去曾經(jīng)相互作用過的古代海岸兩種。

海岸帶

海陸交互的地帶，其外界應(yīng)在15-20米等深濁帶，這里既是波浪、潮流對(duì)海底作用有明顯影響的范圍，也是人們活動(dòng)頻繁的區(qū)域。海岸帶的內(nèi)界，海岸部分為特大潮汐（包括風(fēng)舉潮）影響的范圍。河口部分則為鹽水入侵的上界。

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海岸線：

近似于平均大潮、高潮的痕跡所形成的水陸分界線。海岸線可根據(jù)海岸植物的邊線、土壤、植物的顏色、濕度、硬度以及流木、水草、貝殼等沖積物來確定。在地圖上，人們?yōu)榱嗣黠@起見，把海洋和陸地用一條界線截然分開，并亦把這條海水和陸地相交的界線稱之為''海岸線〃

海洋概貌

沿岸區(qū)、大陸架、大陸坡、大陸隆、海洋平原、海嶺

海洋地形通常分為海岸帶，大陸邊緣，大洋底三部分。海岸帶分為海岸，海灘，水下岸坡。大陸邊緣是大陸與大洋連接的邊緣地帶，也是大陸與大洋之間的過渡帶，通常由大陸架、大陸坡、大陸隆及海溝等組成。大洋底是大陸邊緣之間的大洋全部部分，由大洋中脊和大洋盆地構(gòu)成。

海洋能

海潮的漲落、潮流和由風(fēng)引起的波浪中都蘊(yùn)藏著巨大的能量。

內(nèi)海:亦稱內(nèi)水，指領(lǐng)?；€以內(nèi)的水域。

領(lǐng)海：為沿海國的主權(quán)及于其陸地領(lǐng)土及其內(nèi)水以外鄰接的一帶海域，在群島國情形下則及于群島水域以外鄰接的一帶海域。

毗連區(qū)：為一種毗連國家領(lǐng)海并在領(lǐng)海外一定寬度的、供沿海國行使關(guān)于海關(guān)、財(cái)政、衛(wèi)生和移民等方面管制權(quán)的一個(gè)特定區(qū)域。

大陸專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)：為領(lǐng)海以外并鄰接領(lǐng)海，介于領(lǐng)海與公海之間，具有特定法律制度的國家管轄水域。

大陸架：指沿海國陸地向海的自然延伸部分，又稱陸架、陸棚、大陸棚。公海：指沿海國內(nèi)水、領(lǐng)海、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和群島國的群島水域以外不受任何國家主權(quán)管轄和支配的全部海域。

國際海底區(qū)域：國家管轄海域范圍以外的海底、洋底及其底土。

海洋測繪是海洋測量和海圖繪制的總稱，其任務(wù)是對(duì)海洋及其鄰近陸地和江河湖泊進(jìn)行測量和調(diào)查，獲取海洋基礎(chǔ)地理信息，編制各種海圖和航海資料,為航海、國防建設(shè)、海洋開發(fā)和海洋研究服務(wù)。

現(xiàn)代海洋測繪的特點(diǎn)

九測繪內(nèi)容廣泛

釆用的技術(shù)手段更加先進(jìn)

海洋測量的特點(diǎn)

1?垂直坐標(biāo)和平面位置同步測定

2.海底控俗IJ點(diǎn)的距離相隔較遠(yuǎn)

3?動(dòng)態(tài)測量

4?釆用低頻電磁波信號(hào)

5?測深并進(jìn)行測深改正

6?無法進(jìn)行重復(fù)觀測，須同步觀測

海洋測量的科學(xué)性任務(wù)和實(shí)用性任務(wù)：

科學(xué)性任務(wù)：

九為研究地球形狀提供更多的數(shù)據(jù)資料

為研究海底地質(zhì)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)提供必要的資料

為海洋環(huán)境研究工作提供測繪保障

實(shí)用性任務(wù)：

對(duì)各種不同的海洋開發(fā)工程，提供他們所需要的海洋測量服務(wù)工作。主要包括：海洋自然資源的勘探和離岸工程；航運(yùn)、救援與航道；近岸工程；漁業(yè)捕撈；其他海底工程。

海洋測量分成8種：

海洋重力測量（研究地球的形狀和內(nèi)部構(gòu)造、勘探海洋礦產(chǎn)資源和保證遠(yuǎn)程導(dǎo)彈發(fā)射提供海洋重力數(shù)據(jù)）

海洋磁力測量（測定海上地磁要素的工作，研究地球物理現(xiàn)象，海洋資源勘探以及海底宏觀地質(zhì)構(gòu)造的有力手段之一）

海水面的測定（海面形態(tài)的測定和平均海水面的確定）大地控制和海地控制測量（大地控制測量與以往所用的理論和原理相同，海底控制點(diǎn)的布設(shè)一般使用3個(gè)或4個(gè)一組的應(yīng)答器通過聲學(xué)測距的辦法來建立海底控制）

定位（精確地確定海洋表面，海水中和海底各種標(biāo)志的位置稱為海洋定位）測深（一般釆用回聲測深儀測水體的深度）

海底地形地貌及地質(zhì)測量（地形測量是測量海底起伏形態(tài)和地物的工作，海底地質(zhì)探測是對(duì)海底表面及淺層沉積物性質(zhì)進(jìn)行的測量）

海圖編制（海圖以海洋及其毗鄰的陸地為描繪對(duì)象的地圖，其描繪對(duì)象的主體是海洋，海圖的主要要素為海岸，海底地貌，航行障礙物，助航標(biāo)志，水文及各種界線）

海洋地理信息系統(tǒng)（研究對(duì)象包括海底、水體、海表面及大氣及沿海人類活動(dòng)5個(gè)層面）

第二章海洋大地控制網(wǎng)

海洋大地測量控制網(wǎng)是陸上大地網(wǎng)向海域的擴(kuò)展。海洋大地測量控制網(wǎng)主要由海底控制點(diǎn)、海面控制點(diǎn)以及海岸或島嶼上的大地控制點(diǎn)相連而組成。

海面控制網(wǎng)主要包括以固定浮標(biāo)為控制點(diǎn)的控制網(wǎng)、、海岸控制網(wǎng)、島嶼控制網(wǎng)以及島嶼■陸地控制網(wǎng)。

海面大地測量控制網(wǎng)布設(shè)特點(diǎn)：采用的幾何圖形與陸上大地網(wǎng)基本相同，如三角形、四邊形、中點(diǎn)多邊形。釆取逐級(jí)控制的方法，按片形或鎖形兩種方式布設(shè)。

基本點(diǎn)：與陸地大地網(wǎng)直接聯(lián)結(jié)的海洋大地控制點(diǎn)。間距ioo~iookm,定位誤差約土0.5m。

加密點(diǎn)：在基本點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加密設(shè)置的海洋大地控制點(diǎn)。間距約為2?30km,定位誤差約土i~2mo

海底控制點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，通常由固設(shè)于海底的中心標(biāo)石和水聲照準(zhǔn)標(biāo)志兩部分組成。

水聲照準(zhǔn)標(biāo)志分主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。

主動(dòng)式水聲照準(zhǔn)標(biāo)志是一種水聲聲標(biāo)，能主動(dòng)發(fā)射出強(qiáng)度足以保證測量船上的水聲設(shè)備能在其有效作用距離內(nèi)接收到該信號(hào)；或者當(dāng)接收到船臺(tái)發(fā)射出詢問聲信號(hào)后，能轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答聲信號(hào)被船臺(tái)接收。

以自身表面反射來自船上水聲設(shè)備所發(fā)射的聲信號(hào)再被船臺(tái)接收，這種水聲照準(zhǔn)標(biāo)志稱為被動(dòng)式照準(zhǔn)標(biāo)志。

提高被動(dòng)式照準(zhǔn)標(biāo)志的目標(biāo)強(qiáng)度，應(yīng)考慮一下因素

1?入射聲信號(hào)所具有的聲功率；

2.入射聲信號(hào)的方向性，當(dāng)位于入射聲波波陣面的法線方向時(shí)，顯然它具有最大的聲能。

3?被動(dòng)式水聲照準(zhǔn)標(biāo)志的材料結(jié)構(gòu)和形狀。

水聲聲標(biāo)的有效距離：即聲信號(hào)的最大傳播距離。

影響因素：

九聲信號(hào)的發(fā)射強(qiáng)度和頻率，

2.聲信號(hào)傳播路徑中噪聲的掩蓋作用

3?聲信號(hào)傳播過程中的衰減

4?聲射線的折射特性

在利用坐標(biāo)已知的海底控制點(diǎn)來確定測量船位時(shí)，需滿足兩個(gè)條件：九測量船必須位于作為海底控制點(diǎn)的水聲聲標(biāo)的有效范圍內(nèi)

2.至少需要三個(gè)這樣的控制點(diǎn)，否則無法實(shí)施定位

海底控制點(diǎn)（網(wǎng)）坐標(biāo)的測定一般分兩步進(jìn)行：

1?海底控制點(diǎn)的定標(biāo)

2.海底控俗IJ點(diǎn)坐標(biāo)的測定

海底控制點(diǎn)的定標(biāo)：當(dāng)水聲聲標(biāo)按照布網(wǎng)設(shè)計(jì)方案投放到海底后，要對(duì)控制點(diǎn)的深度，相互間距離以及方位進(jìn)行測定，這項(xiàng)工作稱為海地控制的定標(biāo)。作用：驗(yàn)證是否符合布網(wǎng)方案要求，得出控制點(diǎn)之間的相對(duì)位置。

單個(gè)海底控制點(diǎn)坐標(biāo)的測定：

兩點(diǎn)交會(huì)法，最近路徑點(diǎn)測量法，三點(diǎn)空間交會(huì)法，距離差法

第三章

海洋水文要素：海水溫度，海水鹽度，海水密度，海水透明度，水色，潮汐,海洋波動(dòng)，海流。

海洋溫度的基本分布情況：

隨著緯度增高，溫度不規(guī)則的逐漸下降；等溫線大體呈帶狀分布，在寒暖流交匯處，等溫線密集，溫度梯度最大。

鹽度測量方法：

光學(xué)測定鹽度法，比重測定鹽度法，聲學(xué)測定鹽度法

海水密度：單位體積海水的質(zhì)量

特點(diǎn)：一切影響溫度和鹽度的銀子都會(huì)影響到海水的密度，海水的密度隨地理位置、海洋深度都有復(fù)雜的分布，并隨時(shí)間而變化。

赤道地區(qū)海水密度底，向兩極逐漸增大。表層海水密度的水平分布受海流的影響較大，有海流的地方，密度的水平差異比較大。

海水透明度：光線在水中傳播一定距離后，其光能強(qiáng)度與原來光能強(qiáng)度之比水色是指海水的顏色，由水質(zhì)點(diǎn)及海水中的懸浮質(zhì)點(diǎn)所散射的光線來決定的。

海洋潮汐：海水收到月球和太陽的吸引力作用，產(chǎn)生規(guī)律性的升降運(yùn)動(dòng)，這種海面升降現(xiàn)象叫做海洋潮汐。

潮：海水白天的漲落現(xiàn)象。汐：海水夜間的漲落現(xiàn)象。

產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象的主要原因：地球上各點(diǎn)距離月球和太陽的相對(duì)位置不同。

高潮：海面升降的一個(gè)周期中，海面上漲到不能再升高時(shí)為高潮或滿潮，下降到不能再下降時(shí)為低潮或干潮。

漲潮：海面從低潮上升到高潮的過程中，海面逐漸上升的現(xiàn)象。

落潮：海面自高潮到低潮的過程中，海面逐漸下羅的現(xiàn)象。

平潮：當(dāng)海面達(dá)到高潮時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)海面暫時(shí)停止上升。

停潮：當(dāng)海面達(dá)到低潮時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)海面暫時(shí)停止下降。

日不等現(xiàn)象：通過長時(shí)間的水位觀測，可以從記錄曲線上看出，每FI的潮差是不等的。這種現(xiàn)象稱為潮汐日不等現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：太陽、月球、地球之間的相對(duì)位置不同。

日潮不等：一日內(nèi)兩次高潮或低潮潮高不等現(xiàn)象。

分點(diǎn)潮：當(dāng)月球在赤道附近，則兩高潮（低潮）的潮高約相等，此時(shí)的潮汐稱為分點(diǎn)潮。

回歸潮：當(dāng)月球在最北或最南附近時(shí)，所產(chǎn)生的日潮不等為最大，此時(shí)潮汐叫回歸潮。

以上產(chǎn)生的原因是月球赤緯的變化

正規(guī)半日潮：一個(gè)太陰日內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，相鄰的高低潮之間的潮差幾乎相等，此類潮汐稱為正規(guī)半日潮

不正規(guī)半日潮：一個(gè)太陰H內(nèi)，也有兩次高潮和兩次低潮，但相鄰的高低潮之間的潮差不等，漲落潮時(shí)間也不等，且是變化的

不正規(guī)日潮：一個(gè)朔望月內(nèi)岀現(xiàn)一日一次高潮和一次低潮的日潮類型

正規(guī)日潮：一個(gè)朔望月內(nèi)大多數(shù)是日潮的性質(zhì)，少數(shù)天發(fā)生不正規(guī)半日潮。

風(fēng)暴潮：由于強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)，加強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變所招致的海面異常升高現(xiàn)象。

產(chǎn)生風(fēng)暴潮的大氣擾動(dòng)通常包括熱帶風(fēng)暴、溫帶氣旋、寒流或冷空氣等。

風(fēng)暴潮的一個(gè)共同特征：他們都以某種方式依賴于共振現(xiàn)象。。

中國風(fēng)暴潮一般具有以下特點(diǎn)：

九一年四季均有發(fā)生，夏秋季常見

2.發(fā)生次數(shù)較多

3?風(fēng)暴潮位的高度較大

4?風(fēng)暴潮的規(guī)律比較復(fù)雜

潮汐觀測：通常稱為水位觀測，又稱驗(yàn)潮。

目的：了解當(dāng)?shù)爻毕再|(zhì)，應(yīng)用所獲得的潮汐觀測資料，來計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)潮汐觀測方法：

水尺驗(yàn)潮（一般將其固定在碼頭壁、巖壁或海灘上，利用人工在任意時(shí)刻讀取水位數(shù)據(jù)）特點(diǎn)是工作簡單，機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，易操作，技術(shù)含量低，造價(jià)低。

井式自記驗(yàn)潮儀（通過在水面上隨井內(nèi)水面起伏的浮筒帶動(dòng)上面的記錄滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使得記錄針在裝有記錄紙的記錄滾筒上畫線，來記錄水面的的變化情況，達(dá)到自動(dòng)記錄潮位的目的）堅(jiān)固耐用，濾波性能好，但是連通導(dǎo)管易阻塞，成本高，機(jī)動(dòng)性差。

超聲波潮汐計(jì)（通過固定在水位計(jì)頂端的聲學(xué)換能器向下發(fā)射聲信號(hào)，信號(hào)遇到聲管的校準(zhǔn)孔和水面分別產(chǎn)生回波，同時(shí)記錄發(fā)射接收的時(shí)間差，進(jìn)而求得水面高度）特點(diǎn)是使用方便，工作量小，濾波性能好，使用測量。

壓力式驗(yàn)潮儀（通過測量水下或與海水相聯(lián)系的水面以上某一界面上由于海面變化引起的壓力變化來測量水位）特點(diǎn)是無驗(yàn)潮井，堅(jiān)固耐用，調(diào)整方便,成本低，濾波性能好。

電子式水壓驗(yàn)潮儀（利用壓力傳感器代替水壓鐘和U型管，有利用數(shù)字電子技術(shù)將壓力變化轉(zhuǎn)換成水位變化，從而達(dá)到水位觀測的目的）特點(diǎn)：安裝方便,精度高，攜帶方便，從觀測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理可以自動(dòng)化計(jì)算機(jī)處理，高效率,濾波性能好，還可以近距離遙控。

現(xiàn)代潮汐觀測方法

GPS在航潮位測量

船載GPS驗(yàn)潮原理：均采用載波相位差分技術(shù)作為定位基礎(chǔ)，利用大地高反算潮位。

GPS

如圖基準(zhǔn)站、流動(dòng)站天線相位中心的正常高為：碼―:+休H；=h：+TI

當(dāng)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間距離不是很遠(yuǎn)（30Km以內(nèi)）時(shí)，有：§=H；-H】=H；-H；

則潮位值為：H^=H；—g=H；_H；+h：+g

Gs=H；-h：

為了驗(yàn)證這種方法的正確性，現(xiàn)將水尺驗(yàn)潮思想引入「r

水尺零點(diǎn)的高程為：Hniler=hrn-hruler0.

則潮位表達(dá)式為：Truler=Hruler+hsr0

則理論上應(yīng)有：Tgps=Truler

為『消除上述驗(yàn)潮方法中存在的波浪對(duì)潮位觀測數(shù)據(jù)的:

響,常用波浪濾除方法——姿態(tài)補(bǔ)償和門限濾波。

波動(dòng)的基本特點(diǎn)：在外力的作用下，水質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置作周期性或準(zhǔn)周期性的運(yùn)動(dòng)。

波動(dòng)可根據(jù)其不同的性質(zhì)以及特點(diǎn)進(jìn)行分類。'.為

按相對(duì)水深（水深與波長之比）分為深水波（短波）和淺水波

（氏波）；按波形的傳播分為前進(jìn)波與駐波；按波動(dòng)發(fā)生的位置分為表面波、內(nèi)波和邊緣波Z分；按成因分為風(fēng)浪、汕浪、地震波、潮波等。

內(nèi)波：在海洋內(nèi)部發(fā)生的波動(dòng)。

內(nèi)波是發(fā)生在海水密度層結(jié)穩(wěn)定的海洋中的一種波動(dòng)。它也是海水運(yùn)動(dòng)的重要形式。是引起海水內(nèi)部混合、形成溫鹽細(xì)微結(jié)構(gòu)的重要原因。

海洋內(nèi)波影響海洋中勝訴的大小和傳播方向，從而影響了海道測量的探測成果質(zhì)量，同時(shí)強(qiáng)大的內(nèi)波影響潛艇的航行和停留，但內(nèi)波又有利于潛艇的隱蔽。因而海洋內(nèi)波的研究具有極其重要的意義。

內(nèi)波的最大振幅出現(xiàn)在海面以下，它的恢復(fù)力為地轉(zhuǎn)科氏力和弱化重力，故其全程為慣性重力內(nèi)波。

按相對(duì)水深分為深水波和淺水波，按波形的傳播分為前進(jìn)波和駐波，按波動(dòng)發(fā)生位置分為表面波，內(nèi)波和邊緣波，按成因分為風(fēng)浪，涌浪，地震波和潮波。

海流發(fā)生的原因主要是海面風(fēng)力、海水壓強(qiáng)梯度力、地球偏向力和摩擦力的作用，同時(shí)還受到海底地形、海岸輪廓和水深的影響。

由盛行風(fēng)產(chǎn)生的海流稱為風(fēng)生海流，若風(fēng)生海流具有獨(dú)自的體系，稱之為風(fēng)生環(huán)流。由于海面受熱冷卻不均勻，產(chǎn)生了壓強(qiáng)梯度力，由此產(chǎn)生的海流稱為熱鹽環(huán)流。

海流按照流經(jīng)海洋溫度的差異，可分為寒流（水溫低于所流經(jīng)海區(qū)水溫的海流）和暖流（水溫高于所流經(jīng)海區(qū)水溫的海流）。

按照與海岸的關(guān)系，可分為沿岸流，離岸流，向岸流。

按海流的運(yùn)動(dòng)特征，可分為潮汐和潮流。

海流按照它的成因可分為三類：梯度流、鳳海流、補(bǔ)償流。

海流屬于穩(wěn)定流，亦即沒有加速度的訂定常海流。作用于海流的合力必然為零。

鳳海流：由于海陸熱力差異造成，特點(diǎn)：由高溫流向低溫，，由低緯流向高緯。

密度流：由于海水鹽度差造成。特點(diǎn)：海水表面密度高的地方流向密度低的地方，海底由密度低的地方流向密度高的地方。

補(bǔ)償流：由于某一海區(qū)的海水出現(xiàn)虧缺，相鄰海區(qū)的海水向缺水海區(qū)補(bǔ)充而形成的海流。特點(diǎn)：垂直方向的補(bǔ)償流可分為上升流和下降流，即垂直流動(dòng)。第四章

深海聲速垂直分布圖:

海水屮聲速在垂血方向的變化可分為三個(gè)水層：農(nóng)層（0-150m）、中間層（~1500m）＞深水層（1500m~）。衣層和深水層溫度分布較均勻,由于壓力影響,聲速隨深度而增加;中間層中的聲速由丁溫度迅速降低而減小。

4?仁2聲波在海水中的傳播特性

波束在海水屮的折射特性，可通過Snell法則很好的反映。Snell法則為:

式中箭iG+1是聲速為G用1G+］相鄰介質(zhì)層界面處波束的入射角和折射角，p為Snell常數(shù)。

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入射角處時(shí)，波束在界曲處發(fā)生折射，若經(jīng)力的水柱中冇N+1個(gè)不同介質(zhì)層，則產(chǎn)生N次折對(duì)，波束的實(shí)際傳播路徑為?個(gè)連續(xù)折線，即聲線。

Snella則不但解釋了波束在水屮的傳播特性，還給出了求解聲線路徑的算法。

聲波在海水中傳播時(shí)，會(huì)在介質(zhì)常數(shù)不同的兩個(gè)水層界而處產(chǎn)隹

反射、折射和某種程度的反向散射。其屮折射現(xiàn)彖起因于海水是非均勻介質(zhì)，這也是導(dǎo)致波束聲線彎曲和傳播速度發(fā)生改變的根本原因。折射后的聲線是向聲速減小的方向彎曲，:Jr^

聲線的彎曲程度和方向與聲速在垂直方向的變化相互聯(lián)系，聲速變化越大，彎曲越顯著。此外，聲波的傳播速度亦溫水區(qū)耍比冷水區(qū)快，且向冷水區(qū)(即聲速較低的水區(qū))彎曲。因此，若溫度隨深度增加,聲線向海面彎曲,反之則向海底彎曲。正常情況卜?,聲線彎曲成圓弧狀。

海面反射：聲波山海水射向海面時(shí)，在海水與空氣界面上所產(chǎn)生

,的反射，稱為海面反射。

海底反射:聲波由海水射向海底時(shí),在海水與海底的界面匕所產(chǎn)生的反射，稱為海底反射。

水層內(nèi)而不逸出該水層，則稱此為聲道。

聲道：當(dāng)聲波在海洋中傳播時(shí)，若有一部分聲能在海中某一

主動(dòng)聲納方程：SL-2TL+TS-RL=DT被動(dòng)聲納方程:SL-TL-(NL-DI)=DT

聲源級(jí)SL、發(fā)射指向件指數(shù)DIt、聲功率Pa、傳播損失TL、FI標(biāo)強(qiáng)度TS、洵洋環(huán)境噪聲級(jí)NL、等效平而波混響級(jí)RL、接收指向性指數(shù)DI以及檢測閾DT。

對(duì)引力和慣性離心力分解如下:

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龍薦驕諛面基礎(chǔ)"種波束腳印相對(duì)

L=J

引潮力（勢）

人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到太陽、月亮與地球的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是引起海而周期性漲落的根本動(dòng)因。盡管太空中的菇它星體也對(duì)地球產(chǎn)牛引力作用，但它們使地球變形的影響很小，可以忽略，這里討論月球和太陽對(duì)地球的引潮作用，并視月球和太陽為引潮天體。

引潮力定義：

弓I潮力是地球上任何一點(diǎn)所受的人體引力減去該人體對(duì)地球申心的引力。

地球上任意單位的質(zhì)點(diǎn)，在面向月球的i邊，它們距離月球比地心距離月球耍近，該質(zhì)點(diǎn)受月球的引力大丁地心受刀球的引力；在背向刀球的一側(cè)，質(zhì)點(diǎn)距離刀球比地心距離月球遠(yuǎn)，該質(zhì)點(diǎn)受月球的引力比地心受月球的引力要小。總起來說，地球上單位質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)所受月球的引力,大小不同,齊向也不向,但都指向月球申心。

月球引潮力是太陽引潮力的2.17倍。

歡迎

圖5-1以月球?yàn)槔?，?duì)于任意地曲點(diǎn)工天體之間的萬有引力是維持公轉(zhuǎn)的向心力胚而就?個(gè)天體整體而言,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力A必然與向心力平衡,即地心處的團(tuán)心力和回心力必然大小相等、方面和反:谷力為零。

因?yàn)槠絼?dòng)，地球各點(diǎn)所受離心力相等。而由F各點(diǎn)相對(duì)引潮夭體中心的距離與方向不同,所受力有引力各異。

(5-1)

因?yàn)榫唧w地點(diǎn)引潮力是引潮天體宜接的引力作用和對(duì)地匚、的引力作用的矢量差F,故：

MV=兒

M

———coa(0+(p)D

M

N、="(co0

r

Fy=

Mv-N\

M

M

MH=

CCE(&+(p)

Nh=i田

I=

N、

D2

■r

它貝冇9引力相同的基本性質(zhì)，也是保守力，叮以衣示為位函數(shù)的梯度.

引潮力的位函數(shù)即引潮力位（勢）。引潮力位是天體引力位和離心力位的和。

地而點(diǎn)才處相對(duì)地心的引力勢為:

地面點(diǎn)衛(wèi)處相對(duì)地心的慣性離心力為地面點(diǎn)為斤受月球引潮力勢為：

而根據(jù)物理犬地測量基本知識(shí):

代入月球引潮勢表達(dá)式有：

同理；太陽引潮勢為：

總的引潮勢為：

11P

Q甘二_“少(cos0)

Dr/'

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(cosO)

丄--s<-)y

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“少Xp

G陽=———2(-)P/(CQS&)

r(=2r

COQ丿

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Gs二一亠丫(一)B(cosq)

G7=2人

度基準(zhǔn)面。

深度基準(zhǔn)面：定義在當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫嬷?，使得瞬時(shí)海平面可以但很少低于該面，在海盜測量中比較常用的基準(zhǔn)，一般采用當(dāng)?shù)厣疃然鶞?zhǔn)面，我國目前法定的深度基準(zhǔn)面是理論深

6.2GPS絕對(duì)定位原理品文庫

偽

距

由于衛(wèi)星鐘

、

接收機(jī)

基本原理：

絕對(duì)定位是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，確定接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對(duì)位置。由于定位作業(yè)僅需一臺(tái)接收機(jī)工作，因此又稱為單點(diǎn)定位。以GPS衛(wèi)星和用P接收機(jī)天線Z間的距離觀測量為基準(zhǔn)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定用戶接收天線所對(duì)應(yīng)的位置。絕對(duì)定位方法的實(shí)質(zhì)是空間距離后方交會(huì)。如圖

鐘的誤差以及無線電信號(hào)經(jīng)過電離層和對(duì)流層中的延遲，實(shí)際測出的距離A與

衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離B有一定的差值，因此，一般稱量測出的距離為偽距。

GPS絕對(duì)定位根據(jù)用戶接收機(jī)天線所處的狀

態(tài)不同，又可分為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位。

■動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位：用戶接收設(shè)備安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，確定

載體瞬時(shí)絕對(duì)位置的定位方法，稱為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。

口靜態(tài)絕對(duì)定位：用戶接收設(shè)備安置在靜止的載體上，確定

載體I舜時(shí)絕對(duì)位置的定位方法，稱為靜止絕對(duì)定位。

6.6水聲定位的基本原理和方法

＞水聲定位系統(tǒng)的組成：砂

船臺(tái)設(shè)備：包括一臺(tái)具有發(fā)射、接收和測距功能的控制、顯示設(shè)備和置于船底或置于船后“拖魚”內(nèi)的換能器以及水聽器陣。

水下設(shè)備：聲學(xué)應(yīng)答器基陣。

F水聲設(shè)備：

換能器：是?種聲電轉(zhuǎn)換器，能根據(jù)需要使聲振蕩和電振蕩相互轉(zhuǎn)換。

水聽器：本身不發(fā)射聲信號(hào)，只是接收聲信號(hào)。

歡迎下量應(yīng)答器：既能接收聲信號(hào)，而且還能發(fā)射不同于所接收聲信號(hào)頻率的應(yīng)答信號(hào)，是水聲定位系統(tǒng)的匸要水下設(shè)備,它也能作為海底控制點(diǎn)的照準(zhǔn)標(biāo)志（即水聲聲標(biāo)）。

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分類聲基線長度

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<10cm

20-50in

100-6000m

超短基線SSBL/USBL(super/ultrashortbaseline)短基線SBL(shortbaseline)

長基線LBL(longbaseline)

「長基線聲學(xué)定位系統(tǒng)

長基線系統(tǒng)包含兩部分，一部分是安裝在船只上或水下機(jī)器人上的收發(fā)器(transducer)；另一個(gè)部分是一系列已知位置的固定在海底上的應(yīng)答器，這些應(yīng)答器Z間的距離構(gòu)成基線。?

實(shí)際匸作時(shí)，它既可利用?個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行定位，也可同時(shí)利用二個(gè)，三個(gè)或更多的應(yīng)答器來進(jìn)行測距定位。

(1)一個(gè)應(yīng)答器定位

如圖，"*),、?())為應(yīng)答器,A、B和C為貝有航向K的航線上的三個(gè)船位，2、Dr,%為應(yīng)答器至比C的水平距離。該船的航速為V,由A到B的航行時(shí)間為山，由〃到C的航行時(shí)間為于fc,則:

短基線系統(tǒng)

定，并組成聲棊陣坐標(biāo)系。

方能距距匱斜斜工個(gè)*的二多統(tǒng)山到的系是得值

式是距離測量。測呈々式器發(fā)朋所有換能器摂收,咫測值和不同于這個(gè)觀測值。

＞基薛坐標(biāo)系與船坐標(biāo)系的相互關(guān)系由常規(guī)測吊方法確定。系統(tǒng)根據(jù)基陣相對(duì)船坐杯系的固定關(guān)系，緒合外部傳感器觀測血女OGPS.動(dòng)態(tài)命感器單?元MRU.羅經(jīng)Gyro提供的船位、姿態(tài)和船斛向值,計(jì)算禰到海底點(diǎn)的大地坐標(biāo)。

X

＞超短基線安裝在?個(gè)收發(fā)器中，組成聲基陣，聲單兀Z間的相互位置精確測定，組成聲基陣坐標(biāo)系。系統(tǒng)通過測定聲單元的相位差來確定換能器到R標(biāo)的方位（垂直和水平角度）o換能器與冃標(biāo)的距離通過測定聲波傳播的時(shí)間，再用聲速剖佃修止波束線，確定距離。

＞超短基線系統(tǒng)與短基線系統(tǒng)的區(qū)別僅在于，船底的水聽器陣，以彼此很短的距離（小于半個(gè)波長，僅兒厘米），按直角等邊三角形布設(shè)而裝在一個(gè)很小的殼體內(nèi)。它以方位一距離法定位。

7.2

回聲測深原理

回聲測深原理圖

單頻單波束測深（點(diǎn)測量）

安裝在測量船下的發(fā)射機(jī)換能器，垂直向水下發(fā)身寸一定頻率的聲波脈沖，以聲速C在水中傳播到水底,經(jīng)反射或散射返回，被接收機(jī)換能器所接收。設(shè)經(jīng)歷時(shí)間為換能器的吃水深度D,則換能器表面至水底的距離（水深）H為：

回聲測深儀由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、發(fā)射換能器、接收換能器、顯示設(shè)備和電源部分組成。

回聲測深儀組成示意圖千米和萬米測深儀

為了求得實(shí)際正確的水深而對(duì)冋聲測深儀實(shí)測的深度數(shù)據(jù)施加的改正數(shù)稱為回聲測深儀總改止數(shù)。

回聲測深儀總改正數(shù)的求取方法主要有水文資料法和校對(duì)法。前者適用于水深大于20米的水深測量，后者適用于小于20米的水深測量。

水文資料法改正包括吃水改正△%、轉(zhuǎn)速改正〃及聲速改正AHc.

吃水改正：由水面至換能器底面的垂直距離稱為換能器吃水改正數(shù)若H為水面至水底的深度：比換能器底面至水底的深度，則4厲,為：

轉(zhuǎn)速改正4耳,是由于測深儀的實(shí)際轉(zhuǎn)速億不等于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速勺所造成的。轉(zhuǎn)速改正數(shù)4厲?為：

AR嚴(yán)丹-見=%〔空T)

聲速改正4Q.是因?yàn)檩斎氲綔y深儀中的聲速C；不等于實(shí)際聲速C。造成的測深誤差。

訊=片-恐二磁労T)

綜上，測深儀總改正數(shù)為：

bH二岡+帆+叭

其中，聲速改正數(shù)4耳?對(duì)總改正數(shù)影響最大。

校對(duì)法利用水陀、檢查板、水聽器等，實(shí)測從水面走算的準(zhǔn)確深度，與測深儀的當(dāng)前深度進(jìn)行比較，進(jìn)幣求得回聲測深儀在該深度上的總改正數(shù)AH.

冋聲測深儀按照頻率分為單頻測深儀和雙頻測深儀。

雙頻單波束測深(點(diǎn)測量)

換能器垂直向水下發(fā)射高、低頻聲脈沖，由丁低頻聲脈沖具有較強(qiáng)的穿透能力，因而可以打到傾質(zhì)層；高頻聲脈沖僅能打到沉積物表層，兩個(gè)脈沖所得深度之差便是淤泥厚度/方O

7?4多波束測深系統(tǒng)

多波束測深系統(tǒng)是從單波束測深系統(tǒng)發(fā)展起來，能一次給出與航線相垂直的平面內(nèi)的幾十個(gè)甚至上百個(gè)深度。它能夠精確地、快速地測定沿航線一定寬度內(nèi)水下冃標(biāo)的大小、形狀、最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，從而較可靠地描繪出水下地形的精細(xì)特征，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了海底地形的面測量。

與單波束回聲測深儀相比，多波束測深系統(tǒng)具有測量范圍大、速度快、精度和效率高、記錄數(shù)字化和實(shí)時(shí)自動(dòng)繪圖等優(yōu)點(diǎn)。

多波束的系統(tǒng)組成

多波束系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的綜合系統(tǒng)C對(duì)于不同的多波束系統(tǒng)，雖然單元組成不同，但犬體上可將系統(tǒng)分為多波朿聲學(xué)系統(tǒng)（MBES）、多波束數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（MCS）、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和外圍輔助傳感器。

其中，換能器為多波朿的聲學(xué)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)波朿的發(fā)射和接收；多波束數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成波束的形成和將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并反算其測量距離或記錄其往返程時(shí)間：外用設(shè)備主要包括定位傳感器（如GPS）、姿態(tài)傳感器（如姿態(tài)儀）、聲速剖面儀

（CDT）和電羅經(jīng)，主要實(shí)現(xiàn)測量船瞬時(shí)位置、姿態(tài)、航向的測定以及海水中聲速傳播特性的測定；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以工作站為代表，綜合聲波測量、定位、船姿、聲速剖面和潮位等信息，計(jì)算波束腳印的樂標(biāo)和深度，并繪制海底V而或三維圖，用丁?海底的勘察和調(diào)杳。

TVG

7.6

多通道信號(hào)處理

波束形成和控制

數(shù)據(jù)采集電路

多通道前置放大

換能器接收陣列

返回波束

電源

發(fā)射、接收脈沖控制信號(hào)

多波束的波束接收原理圖

基于水下機(jī)器人的水下地

形測量

目前有利用水下載人潛水器、水下自治機(jī)器人(AUV：AutonomousUnderwaterVehicle)或遙控水下機(jī)器人(ROV：RemotelyOperatedVehicle),條成多波束系統(tǒng)、側(cè)掃聲納系統(tǒng)等船載測深設(shè)備，結(jié)合水下DGPS技術(shù)、水下聲學(xué)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)水下地形測量的思想和方法。

水下機(jī)器人因可以接近目標(biāo)，利用其荷載的測量設(shè)備，可以獲得高質(zhì)量的水下圖形和圖像數(shù)據(jù)。目前使用的潛水器以自動(dòng)式探測器最先進(jìn)，探測器內(nèi)裝有水聲定位系統(tǒng)。

早期的載人潛器和法國的Nautile載人潛器

一般講，采用水下潛水器進(jìn)行水下地形測量工作同用水面船只測量的手段和方法大致一樣。只是在水下測量時(shí)，需要測定潛水器本身的下沉深度。因此，一般需要使用液體靜力深度計(jì)和向上方向的回聲測深儀。

一些技術(shù)比較先進(jìn)的國家在潛水器上安裝了水下立體攝影機(jī)。這種隨潛水器運(yùn)動(dòng)的水下立體攝影測量,在某種程度上同航空攝影地形測量工作原理一樣。由機(jī)器人深潛水下，在接近水底時(shí)用水下攝影的方式獲得水下目標(biāo)的圖像。

由于受水的透明度和照明情況，儀器離海底的高度等因素的局限，水下立體攝影測量方法效率低和困難較大。

進(jìn)行海底地形測量，最有前途的方法還是利用具冇高分辨率的聲學(xué)系統(tǒng)。聲學(xué)系統(tǒng)由超聲波發(fā)射器、水聲接收機(jī)和電視顯示器所組成。

將多波束、高精度測深側(cè)掃聲納等聲吶掃測設(shè)備安裝在潛航器上，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海底的高精度測量，如我國大洋一號(hào)上的6000米水下自治機(jī)器人AUV系統(tǒng)安裝了測深側(cè)掃聲納、淺地層剖面儀等設(shè)備，用于大洋的海底地形地貌調(diào)查。

水下電視攝像系統(tǒng)、水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)是目前獲取在水下環(huán)境清晰圖像的主要方法，掃海測量中，配置水下數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)有助于障礙物性質(zhì)的判斷，提高掃測能力。

7.12

海底地形成圖

7.12.1繪制海底地形圖

海底地形圖的表現(xiàn)形式一般可分為二維等深線圖和三維海底地形立體圖。自動(dòng)繪制等深圖常用方法主要有兩種，一是三角形法，二是網(wǎng)格法。

網(wǎng)格法繪制等深線分為在網(wǎng)格邊上求出等值點(diǎn),追蹤等值點(diǎn)和連接并光滑等值點(diǎn)連線。

7.13.2自動(dòng)繪制海底地形立體圖

海底地形立體圖是指海底地形立體透視圖。繪制海底地形立體圖，通常采用透視變換原理的連續(xù)斷面法來繪制。

8.1聲波與海底底質(zhì)的相互作用

波束傳播過程屮的聲能變化可用下式描述:

EL=SL-2TL+BS-NL+D1^

則距離聲源R處的聲強(qiáng)為:

4^2

（爐心）

波束在傳播的過程小，隨著球形擴(kuò)展和海水的吸收，能量的減少量TL（傳播損失）為：

7Z=20lg^+^（必w加）,（斑廉）,恥話仏））

3S取決J：海底底質(zhì)類型、地形條件和波束在海底的投射面積AE，表達(dá)為：

、.JBS=BS^+10\gAE

設(shè)了為脈沖寬度，屮丁、%、力分別為發(fā)射、接收波束寬度以及波束的入射角，貝ME為：

TOC\o"1-5"\h\z

Q2

Cc5AE二曲屮迅⑷（w2）-w

込更今@）（/）

I2sin3

BS〃是BS（）（反映海底底質(zhì)特征和粗糙度）項(xiàng)以及角度相關(guān)項(xiàng)的和,即：

Rgb=+10lgcos^9

、勺波束入射角盼于15。?65。范由時(shí)，BSr與入射角的札I關(guān)性用Lambert法則（匕2）町以很好的描述；、作波束近乎乖有入射時(shí),BSb（BSQ是比較復(fù)雜的,是海底類型和粗糙度的函數(shù)。

綜上，

3^0°ff/：EZ二就_2加_201gR+於甘+101g甲2r-NL+D!

時(shí):EL=SL-2aR-30|gR+略+101g“號(hào)誓*-NL+D!

由上可知，聲能方程具有計(jì)算系統(tǒng)探測距離的能力;聲能方程還能反映海底底質(zhì)類型的變化，因而具有解釋海底底質(zhì)特征的作用。

根據(jù)海水中聲波傳播理論，聲波遇到不連續(xù)界而時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射、折射和散射現(xiàn)象。討論光滑界面上入射、反射和折射聲壓Z間的關(guān)系時(shí)，需做如下兩個(gè)假設(shè)：

(1)界面上不存在剩余壓力，即(2)界面上質(zhì)點(diǎn)的法線方向運(yùn)動(dòng)速度為零

時(shí)COSqPyCOSq_弓COSqgPMpG

r-qg+qg

則反射系數(shù)/?為；

令小」貝u：—竺四二竺泌

問G/wsin倉+??sin

市此可知，聲波在介質(zhì)面處的反射特性與物質(zhì)的密度相關(guān),密度大，則反射系數(shù)大。

上述模型是在假設(shè)海底為鏡血情況下得出的結(jié)論，實(shí)際海床的起伏、底質(zhì)的多變均會(huì)給冋波強(qiáng)度帶來一定的影響,研究其影響對(duì)于波束為非垂直入射的聲納系統(tǒng)具有重要意義。

根據(jù)聲能方程式，發(fā)射波束與海底的直接作用休現(xiàn)在BS項(xiàng)l：o海底對(duì)聲波的散射強(qiáng)度與聲波在海底的照射而積AE有關(guān)，還與海底物質(zhì)的物理屈性（BSQ有關(guān)c

BSb可表達(dá)為:

BS2=EL-SL^2TL￥NL-DI-iO\gAB

根據(jù)BSJj海底物質(zhì)的關(guān)系，則可反演海底不同地質(zhì)類型的區(qū)域分布，即海底底質(zhì)分類。

8.3聲納圖像的形成原理

對(duì)于冋波強(qiáng)度測量，探測的是一個(gè)冋向散射強(qiáng)度的時(shí)序觀測量，每?個(gè)時(shí)序觀測量相對(duì)波束投射點(diǎn)園要小的多，單位時(shí)間內(nèi)，時(shí)序采樣的個(gè)數(shù)是測深采樣的兒倍或十幾倍（視聲納圖像的分辨率而定）?；夭◤?qiáng)度采樣測暈的是該穿透區(qū)內(nèi)、由多個(gè)波束模式所包圍的波束投射點(diǎn)園區(qū)域。其原理圖如K：d：套知牠牡吹沂耒（B戎廣生創(chuàng)銀廈$

魏心超力二弐y愛力曰色丿

單?個(gè)波束投射區(qū)內(nèi)的聲納圖像時(shí)序釆樣原理

9.2海洋重力測量的干擾影響

以船載重力測量為例，介紹船載海洋重力儀工作時(shí)的主要擾動(dòng)r-擾及其削弱或消除方法。'

A水平加速度的影響

亟丿J測量船在實(shí)施亟力測量時(shí)，與海水面平行的任意方向如果存在加速度，則會(huì)對(duì)重力測量成杲產(chǎn)生一定的影響，這種影響稱為水平加速度的影響。

.產(chǎn)生水平加速度的原因主要是測量船航向和航速的變化。

為了消除水平加速度的影響，船丿衛(wèi)盡量保持勻速肓線運(yùn)動(dòng)。同

:時(shí)，海洋重丿J儀應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采用相應(yīng)的卅施，限制傳感器在水平方向的運(yùn)動(dòng)，便水平加速度的影響盡叫能減小。

遙感器是指接收目標(biāo)輻射或反射電磁波信息的儀器,也稱傳感器。目前用于海洋研究的傳感器主要有：海色傳感器：工要用/探測海洋表層葉綠素濃度、懸移質(zhì)濃度、海洋初級(jí)生產(chǎn)力、漫射哀減系數(shù)以及其他海洋光學(xué)參數(shù)。

紅外傳感器：主耍用丁-測量海表溫度。

微波髙度計(jì)：主要用于測量平均海平面島度、大地水準(zhǔn)面、有效波高、海面風(fēng)速、表層流、重力異常、降雨指數(shù)等。

微波散射計(jì)：主要用于測量海面10in處風(fēng)場。

成孔徑雷達(dá)：主要川于探測波浪方向譜、中尺度渦旋、海洋內(nèi)波、淺海地形、海面污染以及海表特征信息等。

微波輻射計(jì)：主要川于測量海面溫度、海面風(fēng)速以及海冰水汽含量、降雨、C°2海一氣交換等。

衛(wèi)星海洋遙感(SatelliteOceanRemoteSensing)以海洋及海岸帶作為監(jiān)測對(duì)象的遙感技術(shù)。它包括：

＞電磁波遙感

＞聲波遙感

衛(wèi)星遙感的特點(diǎn)：

/具有大面積、同步連續(xù)觀測

氐高分辨率和可重復(fù)性

I全天候

用于海洋遙感的衛(wèi)星傳感器分為兩大類：

被動(dòng)型

亦稱無源雷達(dá)，是接收太陽光的反射或口標(biāo)自身輻射電磁波的遙感方式。

主動(dòng)型

亦稱冇源遙感，是遙感器在遙感平臺(tái)上向被探測口標(biāo)發(fā)射一定波長的電磁波并接收口標(biāo)回波信號(hào)的遙感方式。

海洋衛(wèi)星遙感在海洋人范圍調(diào)查中扮演著十分重要的作川。海洋衛(wèi)星遙感系統(tǒng)包括：

遙感平臺(tái)和傳感器

地而接收和預(yù)處理系統(tǒng)

海洋衛(wèi)星資料的反演和信息管理

分析及應(yīng)用系統(tǒng)

衛(wèi)星海表溫度測量主要利用海面熱紅外輻射。自然界!中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)溫度(-273°C)就存在分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其表而就不斷地輻射紅外線。

所謂黑體,簡單講就是在任何情況卜?對(duì)一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體，也就是說全吸收。

衛(wèi)星SST(SeaSurfaceTemperature,SST)?？捎枚√綔y：

海表皮溫：海表微米量級(jí)海水層的溫度。

海表體溫：海表0.5-1.Olli海水層的溫度。

海色遙感是唯?町穿透海水?定深度的IJ星海洋遙感技術(shù)。它利用星載可見紅外掃描輻射計(jì)接收海面向上光譜輻射,經(jīng)過大氣校正,根據(jù)牛物光學(xué)特件，獲取海中葉綠索濃度儀懸浮物存量等海汴壞境要素。

在海色遙感研究中，海水劃分為：

I類水域

以浮游植物及其伴牛物為主，洵水呈現(xiàn)深藍(lán)色，人洋屬于這一類。

n類水域

它含有較高的懸浮物、葉綠素和DOM以及齊種營養(yǎng)物質(zhì)，海水往往呈現(xiàn)藍(lán)綠色甚至黃褐色。

從卩?星探測海洋動(dòng)力參數(shù)主要依靠微波傳感器，咲中高度計(jì)(Altimeter,ALT)最為成熟。微波高度計(jì)

(MicrowaveAltimeter)是高度計(jì)的一種，亦稱微波雷達(dá)。

微波高度計(jì)通過對(duì)海半面高度、有效波高、后向散射的測星，可同時(shí)獲取流、浪、潮、海面風(fēng)速等重要?jiǎng)恿?shù)。衛(wèi)星高度計(jì)還可應(yīng)用于地球結(jié)構(gòu)和海域重力場研究。

微波散射計(jì)(MicrowaveScatterometer),亦稱宙達(dá)散射計(jì)。對(duì)非平滑物體表面發(fā)射電磁波，并測量其散射四波功率的儀器。

在60年代，美國海軍研究室利用一個(gè)四頻段的筆狀波束散射計(jì),NASA/Johnson空間中心(JSC)利用Ku波段的扇形波束散射計(jì)，進(jìn)行了機(jī)載實(shí)驗(yàn)研究，建立了經(jīng)驗(yàn)的指數(shù)律風(fēng)速依賴關(guān)系。

1973年羌國發(fā)射的Skylab系列實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上安裝了世界上第一臺(tái)星載散射計(jì)S-193,它仍然是一種筆狀波朿散射計(jì)。

合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar,SAR)是一種能夠獲得高分辨率微波圖像的上動(dòng)式微波成像雷達(dá)。

它被認(rèn)為是最有效、最有潛力的衛(wèi)星傳感器。它具有良好的空間分辨率，町與光學(xué)遙感圖像相比擬,又具有全天候全天時(shí)工作的優(yōu)點(diǎn)。

INSAR測量的原理…

如果雷達(dá)兩次發(fā)出的微波頻率和等，在成像期間波動(dòng)不屮斷，平臺(tái)軌道近似，那么在相遇處它們的振動(dòng)方向兒乎沿同一直線，則兩雷達(dá)波在相遇處產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。其干涉情況體現(xiàn)了參與相干迭加的微波間相位差的空間分布。

12.1相關(guān)術(shù)語

海域邊界或疆界：沿海國行使其主權(quán)、管制權(quán)或主權(quán)權(quán)利范圍的界限。一般采用天文方法和兒何方法測定。

專屬經(jīng)濟(jì)區(qū):為領(lǐng)海以外并鄰接領(lǐng)海，介于領(lǐng)海與公海Z間，具有特定法律制度的國家管轄水域。

公平原則:不僅指必須采用公平的劃界方法,更重要的是要達(dá)到公平的劃界結(jié)果,使劃界問題得到公平解決。

自然延伸原則：人陸架定界的原則Z-O它指每一當(dāng)事國都盡川能地得到凡構(gòu)成其陸地領(lǐng)土向海洋的自然延伸的?切部分，而不侵犯另一當(dāng)事國陸地領(lǐng)土的自然延伸。

成比例原則：為評(píng)估海域定劃界結(jié)果的合理性，所采川的一種原則。它表明定界雙方或多方所得的海域面積之比，必須與各自岸線的長度之比相適應(yīng)。d

島嶼制度：為國際海洋法中，專門調(diào)節(jié)島嶼的法律制度。島嶼同陸地領(lǐng)土一樣，可擁有自己的領(lǐng)海、毗連區(qū)、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和大陸架。但不能維持人類居住或其本身的經(jīng)濟(jì)生活的巖礁，僅能擁有領(lǐng)海和毗連區(qū)。

群島原則：群島原則是解決有關(guān)群島問題的原則。其上要內(nèi)容包括組成群國的各島嶼和其他自然地形，應(yīng)當(dāng)在本質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)地理、經(jīng)濟(jì)和政治的實(shí)休，或在歷史上L2被視為這種實(shí)體：群島國主權(quán)及于群島水域及其上空、海床和底土,以及其中所包含的資源;在群島水域內(nèi)，其他國家乍有無害通過權(quán)、群島海道通過權(quán)。

二元原則：指“協(xié)議劃界”和“公平劃界”。

充分考慮“特殊情況”原則：指涉及與公平劃界的有關(guān)情況——“特殊情況”。#

分區(qū)劃界和分區(qū)檢查原則：指海區(qū)面積較大，或兒何形狀比較復(fù)雜，一般要分區(qū)劃界，或分區(qū)檢查統(tǒng)一劃界是否公平。

中間線/等距離線法：海岸和鄰或相向國家間一種劃界方法。

平行線法：將領(lǐng)?；€向海一側(cè)作整體平移，直至距基線等丁?領(lǐng)海寬度的距離的線,即為領(lǐng)海的外部界線。

等比例法：一般分為緯度等分法和等比例垂直線法。正切線法:以各基點(diǎn)為圓心、領(lǐng)海寬度作半徑,先分別向海一側(cè)畫半圓，爾后連接和鄰半圓的共同切線的交點(diǎn),所構(gòu)成的折線則為領(lǐng)海外部界線。

14.4海圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)系指海圖的投影、比例尺、朋標(biāo)系統(tǒng)、島程系統(tǒng)（基準(zhǔn)面）、制圖網(wǎng)及分幅編號(hào)等內(nèi)容。海圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)中最重耍，也是最復(fù)雜的問題是海圖投影的問題。地圖投影的理論完金適用于海圖投影，但對(duì)r臬些海圖，由丁?其特殊用途和使用要求，需采用某些特定的投影。

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