国内外海底探测技术调研报告.docx

第xx卷 第x期20*年12月* 学 报RERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA国内外海底探测技术调研报告摘要：海洋探测技术一般可分为海洋环境自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术。本文就海底地质调查和技术手段主要简述的有：介绍水下机器人的种类；利用回声测深仪，多波束回声测深仪及旁测声纳测量水深和探测海底地形地貌；用拖网、抓斗、箱式采样器、自返式抓斗、柱状采样器和钻探等手段采取海底沉积物、岩石和锰结核等样品；用浅地层剖面仪测海底未固结浅地层的分布、厚度和结构特征。关键词：海底探测；科学考察船；海上定位；海底地形探测；地球物理探测；海底取样4页前言：早期的地质学家认为，海底是由泥质沉积物覆盖的贫瘠、荒芜之地。但是随着遥感技术的进步，对海底的观测越来越精确和全面。具有强烈火山活动的大洋中脊产生了新洋壳，具有频繁地震活动的深海沟过去被认为没有生物存在。的确，海底比我们过去想象的要更加复杂。海洋科学研究、海洋探测、海洋资源开发是海洋活动的三大主题。海洋探测为海洋科学研究和海洋资源开发服务。获取海洋环境和资源信息是海洋探测的任务。用地震、重力、磁力及地热等地球物理办法，探测海底各种地球物理场特征、地质构造和矿产资源，有的还利用放射性探测技术探查海底砂矿。主要技术：水下机器人；声纳；船基调查；海底勘探（海床勘探）；大洋钻探；磁法勘探；卫星遥感绘图水下机器人水下机器人的范畴很广，通常水下的作业机器都可称之为水下机器人。在海洋科学考察工作和工程作业中，常见的水下机器人有以下三种：遥感机器人ROV（remote Operating Vehicle）、自主机器人AUV（Autonoumous Underwater Vehicle）和载人深潜器DSV（Manned Deep Sea Submersible Vehicle）。ROV在水下工作时拖着一根长长的电缆，这是用来为ROV输送能量和传输信号的，所以这根电缆就被戏称为“脐缆”。AUV和DSV则没有电缆托着，它们两者之间的区别在于AUV是无人驾驶的，必须具备较高的自主能力，有很好的智能化水平，而DSV是载人的，体积通常较大，耗能也大，要求也高。如图一、二图一、水下机器人图二、水下机器人“蛟龙号”海底地形调查一般采用精密回声测深仪在航行中连续记录与测量海底地形，为产生一张描绘海底地形的等深线图，需要布设许多条平行测线，测线距离由该图的比例尺即要求细致程度来决定。有一种高级数据收集系统，称“海洋声束系统”（sea beam），它是一种先进的多声束回声探测仪，此系统能发射扇形声脉冲，它可沿测线得到一条带状水深资料，经计算机处理后可直接描绘成等深图。侧扫声纳调查侧扫声纳是一种专用于显示海底地形和海底物体二维图像的声学探测系统，它用高频声束并用双道记录器来产生与绘制海底的图片或“声纳图谱”，对海底地形做快速的定量研究。多波束测深技术多波束测深(multibeam echo sounder)是20世纪80年代的高科技产物。多波束测深仪由探头、处理机和工作站三部分组成。探头向海底发射数百束窄波波束，发射波束与测线方向垂直呈扇形分布。 通过变换声波发射频率，是测量范围可从数十米到数千米。利用多个波束声波探测海底深度，经计算机运算得到航迹两旁带状区域海底深度、海底地貌。目前国内尚无商用化的国产系统；德国、美国、挪威、丹麦、英国较领先。图三、侧扫声纳调查深海钻探取样深海钻探计划（deep sea drilling project ,DSDP）,执行期限为1968-1983年。深海钻探船为“格洛玛挑战者”号（Glomar Challenger）。大洋钻探计划，简称ODP。执行期限为1985-2003年。深海钻探船为“决心”号（Joides Resolution）。自2004年开始，执行“综合大洋钻探计划”（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）。执行期限为2004-2014年。深海钻探船为“决心”号（Joides Resolution）、“地球”号（R/V CHikyu，日本，5000吨级）、“MSP”号（特殊钻井平台，属欧洲挪威、丹麦等国家，有几个钻井平台及破冰船组成）。此项计划预算经费为30亿美元。下图为取样器简介：图四、蚌式取样器 ADCP多波束测波仪如何大面积地测量海底的地形地貌-用多波束测深仪可以同时发射几十束声脉冲，分别射向不同的角度，在不同的地方到达海底，就能同时测出垂直于轮船航行的路径上的几十个点的水深，于是轮船每航行一条航线就能扫过一条带，在设计下一条航线时，使下一次扫过的带和上一次稍微重叠一点，这样就可大面积测量海底地形地貌。图五、ADCP国内外对比我国“863”计划在海洋技术领域分别设置了海洋监测技术、海洋生物技术和海洋探查与资源开发技术3个主题，以期为我国的海洋开发、海洋利用和海洋保护提供先进的技术和手段。以具有90年代海洋勘测国际先进水平的“海域于形地貌与地质构造探测系统”的开发和研制为代表的多项选进的海洋控查与资源开发技术，为我国海洋资源的开发、利用、保护，维护海洋权益，捍卫国家主权提供了高精度的科学依据。我国的海洋探测起步较晚，但是发展很快，经过着几十年的发展，中国在海洋权益维护、海洋资源开发和技术研究制造方面取得了长足的发展，现在也用有了一大批国际领先水平的技术成果。在陆地资源逐渐匮乏的时代，海洋资源的开发和利用已经上升到重要的经济战略地位，所以未来的海洋世界会是我们今后几代人不断开发和挑战的高地。而国外在技术方面，美国的水平领先于世界。拥有调查船最多的10个国家是:美国、苏联、日本、中国。与发达国家相比仍有较大的的差距。中国正在研制的“蛟龙号”或将达到7000米，据称可探测全球99.8%的海底，在深海中作业几个小时的工具，可以载人，可以运输东西。总的来说，与发达国家相比还有不少差距，我国科研学者能需努力。参考文献：【1】 刘宪斌，海洋地质学，海洋出版社，2005年8月，北京【2】 范时清，海洋地质科学，海洋出版社，2004年，北京【3】