海洋技术概论复习资料

海洋技术概论综述首先，总结现代三维海洋测量与探测技术的主要技术装备？1.海面调查和探测的技术和设备是测量船和浮标站；2.飞机和卫星配备了从空中和太空进行调查和探测的技术。3.潜水器、水下实验室和水声技术被用于水下调查和探测。2.解释挑战者号的海洋科学家对这艘船的观察的重大意义？第一次，它使用一个倒置的温度计来测量深海的水温。在362个地点收集了生物样本。测量了海底地形和地质。对环流、海水透明度、海洋动植物进行了测量，并对海水盐度进行了分析。在大西洋发现了锰结核。这一调查证明人类对海洋知之甚少，海洋在现代海洋学的建立中发挥了重要作用。被称为现代海洋科学的“开创性调查”。3.描述海洋调查船的主要特点？(一)配备能够满足全船人员长期工作和生活需要的专用仪器设备、起重设备、工作甲板、研究实验室和设施，具有与任务相适应的耐力和自持能力。(2)船体坚固，具有良好的稳定性和耐波性。(3)具有良好的操纵性能和稳定的慢速推进性能。海洋勘测船的经济速度通常为12-15节，但通常需要以低于主机额定低速的低速进行测量和拖网。(4)有准确可靠的导航和定位系统。现代海洋勘测船大多配备以卫星定位为中心的综合导航和定位系统。该系统由计算机控制，可随时提供船舶位置的经纬度。精度一般为0.1海里，最好达到0.4米.(五)具有充足、完整的供电能力。船舶电站应能满足电力设备、精密仪器、计算机等的需要。用于工作和生活以及不同规格的稳压电源。4.描述海洋调查船的类型和用途？1.近海测量船：船体小，吃水浅，航行面积小，续航能力低，仅配备浅水测量仪器设备；2.远洋测量船：船体大，水深，航行范围广，续航时间长，配有深水测量仪器3.综合调查船：主要从事海洋基础科学研究和实验的综合调查。它具有很强的学术性质，主要由各国的海洋科学研究部门和机构拥有。4、专业调查船：只从事海洋学的一个分支的研究。它具有任务单一、重点突出、工作深入的优点。例如，海洋调查船从事海洋航行和海图调查；开发研究船：如地球物理勘探船、地质调查船、渔业调查船、气象观测船等。5.特种海洋调查船为了解决某项任务，专门建造了一艘专门建造的海洋调查船。五、与调查船有关的技术和发展趋势的简要说明测量船相关技术及发展趋势1.计算机连网使测量船具有良好的机动性、动态定位和保站性能；海水采样、沉积物采样和生物采样可以自动进行，测量仪器的释放和回收受海况影响较小。测量数据采集和处理的数量和速度大大提高。2.低速机动性大多数调查都是在低速下进行的，这就要求船有灵活的机动性。3.导航设备精确导航技术是测量船必不可少的技术。目前，新型无线电导航设备已广泛应用于海洋勘测船。现代先进的测量船也使用配备有卫星接收器的卫星导航系统，可以进行全球和全天候导航。正常情况下，定位精度可以达到30-100 m4，而动态定位系统对于一些定位要求高的海上钻井船，采用这种系统，即低速控制小型水面双壳测量船吃水浅，稳性好，是沿海海洋调查的专用船。一些新的测量船配备了防侧倾设备、水文绞车和起重机运动补偿设备。新建测量船的通用设备：差分全球定位仪、卫星数据传输系统、潜艇和潜艇水下剖面测量装置、海流剖面仪等。有些配备了水下机器人。一、海洋浮标的分类海洋浮标分为观测项目，包括海洋水文和气象遥测浮标、海洋污染监测浮标、地震测量浮标和多用途浮标。根据浮标在海面上的位置，它们可以分为锚定浮标、漂流浮标和水下浮标。(1)锚定浮标也称为海洋数据浮标或海洋遥测浮标。它使用锚将海上平台系在海上预定的位置，并能够在固定的时间、固定的地点、长时间、连续和准确地收集海洋水文气象数据。(2)浮式浮标与锚式浮标的不同之处在于它们体积小、重量轻。他们没有一个庞大而复杂的锚定系统，可以收集大面积的海流相关海洋数据。它们简单又经济。它已被广泛用于一些国际海洋调查，如全球大气研究计划全球实验第一阶段、北太平洋实验、风暴转移和响应实验以及赤道太平洋气候研究计划，为厄尔尼诺和海气相互作用的研究提供实时海洋环境数据。(3)潜标可以沉入海中，避免恶劣海况对海面的影响。主要用于深海海流测量和深层水文要素测量。海洋浮标技术的构成海洋浮标是一项综合性的系统工程。它包括两个主要部分：海上勘测和陆上接收。(1)海事调查和报告科。它主要包括浮体、传感器、数据采集和处理、通信、供电和系泊系统。(1)浮体是海上仪器设备的载体。现有的系泊浮标大多为圆盘形，其次是树枝形和船形，而漂流浮标大多为圆锥形柱体。圆盘浮体重量轻，稳定性好，摆动范围小。这是一个更好的浮体形状。浮体一般由合金钢、玻璃纤维增强塑料等合成材料制成，涂有防腐涂层，具有很强的耐腐蚀性。一般情况下，盘形浮体的使用寿命可达10年。(2)传感器系统。它是安装在浮体上的各种测量仪器，包括气象传感器和海洋传感器。它用于各种海洋水文和气象测量。主要测量参数包括风速、风向、气压、气温、水温、湿度、盐度、海流、海浪和浮标方向。浮标上的传感器类似于人类的感觉器官，能够观察天空和海洋。它们不仅要牢固可靠，不怕风浪，而且要有很强的抗海水腐蚀能力。(3)数据采集和处理系统。传感器采集的数据经系统处理、存储、转换和传输成为有用信息，是海洋浮标技术的重要组成部分之一。目前，微处理器以微功耗和先进的电子技术来控制数据的采集和传输。它可靠而且省电。这是一项新的快速发展的技术。(4)通信系统。它是浮标技术的核心部分。传感器获取的数据必须通过通信系统传输，海岸站对浮标的指示也必须通过通信系统发布。浮标和海岸站(船只)之间的通信通常在视线之外。其通信性能与距离、浮标尺寸、功率水平和工作频率有关。目前，浮标与岸站之间的通信大多采用高频、甚高频和超高频三种不同的传输方式。(5)供电系统。它是海洋浮标的动力源。通常，电池和燃料电池被用作浮标的电源。目前，人们正在研究利用风能、太阳能和波浪能作为浮标的动力源，以提高浮标的性能，扩大浮标的应用范围(6)锚固系统。它用于系泊浮标，由缆绳和锚组成。这是确保浮标在海上“站稳”的关键设施。有两种锚：单点锚和多点锚。单点系泊主要用于深海，多点系泊用于浅海。由于海洋中的鱼咬和腐蚀问题，对锚系统的可靠性要求很高，不仅要坚固可靠，还要防腐防污，以便耐用。浮标上的锚索一般是由金属链和结实的尼龙绳混合而成。在漂移过程中，整个系统由微处理器控制，微处理器在观察的同时传输数据。观测数据由卫星转播，漂流浮标的位置由卫星确定。对于潜艇目标系统，它由两部分组成：水下测量系统和船上信号传输与接收，铺设和回收潜艇目标。(2)陆上接收部分主要设备包括遥控发射器、遥测接收器、天线(菱形、笼式或卫星接收天线)、定时控制器、解调器、电子计算机、电传打字机和数字磁带机等。岸站可自动接收海上浮标定期发送的数据或通过接收岸站指令随时发送的数据，打印出真值数据并记录在数字磁带上。随着电子技术、卫星通信和剖面测量技术、微型计算机和软件技术、传感器技术和电源技术的发展和应用，海洋浮标技术不断完善。目前，世界上有数百个系泊浮标和数千个漂流浮标。在一些国家的邻近海域和大规模的国际海洋研究中，已经建立了系泊浮标网和漂流浮标阵列。中国已有4种类型的16套大小海洋锚泊浮标和2套漂流浮标，并已形成浮标网。这是中国海洋环境监测系统的重要组成部分。第三节海洋遥感技术由于海洋测量船和海洋浮标等测量设备只能获得海洋中点、线和表面的区域性连续数据，因此无法对大面积海域甚至整个海洋进行同步、系统的测量和观测。遥感技术是指将传感器装载在人造卫星、宁州航天器、飞机、地面等平台上，对海洋进行远距离非接触观测，获取海洋景观和海洋要素的图像或数据。遥感技术是在普通航空摄影基础上逐渐发展起来的一门独立边缘学科，经历了航空遥感(飞行器)和空间遥感(卫星)两个阶段。然而，海洋遥感是空间技术应用于海洋科学研究、海洋资源调查和环境监测的一个新领域。海洋遥感始于第二次世界大战期间。最早的发展是将航空遥感技术用于河口和海岸测绘以及近海水探测。此后，航空遥感技术越来越多地应用于海洋环境监测、近海海洋调查、海岸带测绘和资源调查。海洋卫星海洋卫星是专门为海洋观测而设计和发射的人造地球卫星，为海洋研究、海洋环境调查和资源开发利用提供信息。它是在气象卫星和地球资源卫星的基础上发展起来的。它是一颗高级地球观测卫星，也是地球观测卫星系列的一个重要分支，包括军用海洋监测卫星、综合海洋观测卫星和各种专用海洋研究卫星。它主要应用于海洋环境研究、监测和预测。海洋资源的开发利用和海洋环境保护；海洋综合管理、海洋防灾减灾、各种固定和移动平台和船舶上的导航和卫星定位、军事应用等。海洋遥感技术一般包括四个部分：遥感平台、传感系统、信息处理和应用。遥感工作平台是一种搭载遥感传感器的车辆。现代遥感系统的工作平台可分为三种类型：地面工作平台、航空工作平台和航天工作平台地面工作平台是指地面上装有传感器的固定或可移动装置，包括遥感观测塔、地面遥感站等。地面作业平台具有施工简单、使用寿命长、对传感器重量和体积要求低、使用和控制方便、测量精度高、可连续观测等特点。缺点是“视野”狭窄，只能进行定点或局部海域观测。(2)航空工作平台包括飞机、无人驾驶飞机、气球、探空火箭等。通过在航空平台上安装传感器进行的遥感被称为航空感知。航空遥感具有灵活性、观测范围广、测量精度高等特点，特别适用于海岸带和局部海域的遥感观测和环境监测。(3)空间工作平台包括人造卫星、航天器、航天飞机等。在空间平台上进行的遥感被称为空间遥感。它源于并高于航空遥感。它是海洋遥感领域的一颗新星。它不受冷热变化的影响，也不受地理条件的限制。它可以自由地穿越山脉和海洋，甚至是广袤无垠的沙漠和人迹罕至的北极和南极。例如，地球资源卫星覆盖的累积rV达到34个枷级，每18年覆盖一次地球。因此，航空遥感的突出特点是“站得高，看得远”，观测范围大，可以观察到传统方法无法观察或发现的现象，从而大大拓宽了人们的视野，加深了人们对一些自然现象的理解。空间遥感的缺点是技术复杂，对传感器的要求不高，测量精度无法与地面和空中运输相比。遥感传感器遥感传感器是一种特殊的仪器，它记录太阳目标辐射、反射和散射的电磁波能量，以识别太阳目标的特征。海洋遥感技术的发展首先归功于各种传感器的进步。正是通过这些仪器，人类感官的扩展和延伸得以实现，因此被称为“传感器”。用于海洋遥感的传感器根据其工作的电磁波段分为三类：可见光传感器、红外光传感器和微波传感器。可见光传感器的特点是空间分辨率高。美国的“阿波罗”号和“航空航天实验室”等航天器通常使用中等焦距的光敏照相机，如80 Ga或更长。如果相机高度约为hn，地面覆盖宽度约为xD公里，地面分辨率为50-100米，如果采用457 ka焦距，飞行高度为111公里，地面分辨率可达5米；获得的信息记录在照片上，直观，易于分析和解释。例如，在测量沿岸水深、水团混合带和海面油污时，可以获得更精确的图像。它的缺点是它没有能力整天(只在白天)和整天(不通过云)工作。可见光传感器特别适用于捕捉云图像、观察梅花冰、海岸形态、海岸水流方向、波浪折射、浅海水深测量、岛屿和浅滩定位，以及测量海水颜色透明度和叶绿素含量。红外传感器红外线也是电磁波的一部分，波长范围从0.78到1c。在这个波段工作的传感器称为红外传感器，其中最重要的是红外扫描仪。多光谱扫描仪和沿海水域颜色扫描仪也包括一个或两个红外信号陶。目前，红外传感器使用的红外波长方法有两种：一种是反射红外，它具有与可见光相似的特性；另一种是热红外，它是基于物体的红外辐射，其强度取决于物体的温度。热红外传感器是最有前途的海洋表面温度传感器。例如，机载红外辐射温度计可以测量高达* o 2的绝对清管器温度。红外扫描仪可以分辨0 . 5-10c之间的温差，用于监测沿海和河口的热污染。红外传感器的特点是空间分辨率高，一般接近l波长在1M和30 m之间的电磁波称为微波，在这个波长范围内工作的传感器称为微波传感器。各种微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、微波侧视雷达和合成孔径雷达都属于微波传感器。f6J可见光和红外传感器受大气等其他环境因素的影响很大，这限制了它们的应用。人们对微波传感器寄予厚望。微波有其特定的传输“商”。它对云层、冰雪和地表植被村庄有一定的穿透力。另一方面，表面有一个水蒸气和氧气的采样区，可以直接测量大气参数。微波发射机特别适合于海洋，因为海水是导体，微波对海水的电导率非常敏感，海水的盈利能力可以用微波来测量。微波可以穿透海冰，所以trJ使用微波来测量海冰的厚度。微波对海洋质量粗糙度也非常敏感。因此，微波可用于测