海洋技术概论复习资料

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一、概括现代立体化海洋调查和探测技术的要紧技术设备？

1、在海面举行调查和探测的技术装备有调查船、浮标站；

2、从空中和空间举行调查和探测的技术装备有飞机、卫星；

3、在水下举行调查和探测的有潜水器、水下试验室和水声技术。

二、讲明“挑战者”号海洋科学者察船所取得的重大意义？

它第一次使用颠倒温度计测量了海洋深层的水温；在362个点上举行了生物标本的采集；测量了海底地形、地质；测量了环流、海水透明度、海洋动植物，分析了海水盐度；在大西洋中发觉了锰结核。这次调查证明了人类对海洋知之甚少，它对近代海洋学的创立起了重要的作用。被称为近代海洋科学的“奠基性调查”。

三、阐述海洋调查船的要紧特点？

(1)装备有执行考察任务所需要的专用仪器装置、起吊设备、工作甲板、研究实验室和能满脚全船人员长期工作和日子需要的设施，有与任务相习惯的续航力和自持能力。

(2)船体牢固，有良好的稳定性和抗浪性。

(3)具有良好的控制性能和稳定的慢推进性能.海洋调查船只经济航速普通为12—15节，但常需使用主机额定低速以下的慢速举行测量和拖网。

(4)有准确可靠的导航定位系统.现代海洋调查船多装有以卫星定位为中心的组合导航定位系统。系统使用计算机操纵，随时能够提供船位的经纬度，精确度普通为o．1海里，最佳可达o．4m。

(5)具有充脚完备的供电能力。船上的电站要能满脚工作、日子的电气化设备、周密仪器、计算机等所需要的电力和别同规格的稳压电源。

四、阐述海洋调查船的类型及用途？

1、近海调查船：船体小、吃水浅、航区小、续航力低，只装备浅水调查用的仪器设备；

2、远洋调查船：船体大、吃水深、航区广、续航力长，装备着深水调查用的仪器

3、综合调查船：

要紧从事海洋基础科学考察试验的综合调查，学术性较强，多属于各国海洋科学研究部门和院校所有。

4、专业调查船：

只承担海洋学某一分支学科的调查任务。具有任务单一、重点突出、工作深入的优点。如海洋测量船从事海洋航道及海图测量；开辟研究船：如地球物理勘探船、地质调查船、渔业调查船、气象观看船等

5、特种海洋调查船

为了解决某项任务，特意建筑的构造特别的海洋调查船。

五、简述与调查船有关的技术及进展动向

与调查船有关的技术及进展动向

1、计算机网络化

使调查船具备良好的控制性、动力定位和站位保持性能；海水采样、底质采样、生物采样可自动举行，测量仪器的投放和回收受海况妨碍小；测量数据采集和处理量及速率大大提高。

2、低速控制性

调查作业多以低速航进，要求船要有灵便的控制性。

3、导航设备

精确的导航技术是调查船必别可少的技术。如今海洋调查船已普遍应用新的无线电导航设备；近代先进调查船还应用卫星导航系统，配备卫星接收机，可举行全球、全天候导航，—般事情下定位精度可达30—100m4、动力定位系统对一些定位要求非常高的海洋钻探船，采纳这种系统．即经过电子计算机操纵系统，调节调查船上的低速控制装置，使船保持在一定的位置上。

5、实验室、作业区布局和调查设备

海洋调查船的综合性是21世纪新设计的要紧特点，其要紧体如今宽大的工作甲板和实验室空间。海洋调查已成为当前海洋多学科研究的平台，别仅平台功率、实验空间和科学储藏空间扩大．而且具有更大的灵便性和可靠性。

6、调查船新型船壳设计

小水线面双体调查船，吃水浅，稳定性好，用作沿岸海洋调查专用船；一些新型调查船安装了防横摇设备、水文绞车和吊车运动补偿设备；新建调查船普通装备：差分全球定位仪、卫星数据传发系统、海底及海底次表层剖面测量装置、海流剖面仪等；有的装备遥控自动潜水器。

一、海洋浮标的分类

海洋浮标按观测项目来分，有海洋水文气象遥测浮标、海洋污染监测浮标、地震测量浮标和多用途浮标；依照浮标在海面上所处的位置，分为锚泊浮标、漂流浮标和潜标。

(1)锚泊浮标又称为海洋资料浮标或海洋遥测浮标。它是用锚把海上平台系留在海上预定的地方，具有定点、定时、长期、延续、较准确地收集海洋水文气象资料的能力。

(2)漂流浮标与锚泊浮标别同，其特点是体积小、分量轻．没有庞大复杂的锚泊系统，能够在海上随波逐流地收集大面积有关海洋资料，具有简便、经济之特点。现已在全球大气研究打算第一期全球实验、北太平洋试验、风暴传递和响应试验、赤道太平洋海洋气候研究打算等一些国际大洋考察中广泛使用，为厄尔尼诺、海气相互作用等的研究，提供实时的海洋环境资料。

(3)潜标则可潜于海中，能避开表层恶劣海况的妨碍，要紧用于深海测流以及深层的水文要素测量。

海洋浮标技术的组成

海洋浮标是一具综合的系统工程。它包括海上测报与岸上接收两大部分。（一）海上测报部分。它要紧包括浮体、传感器、资料采集和处理、通信、电源和锚泊系统六部分。

(1)浮体是海上仪器设备的载体。现有的锚泊浮标多采纳圆盘状，其次是枝状和船式，而漂流浮标多采纳圆锥柱状体。圆盘状浮体重心低、稳定性好、摇摆幅度小．是较好的一种浮体形状。浮体普通由表面涂有防腐涂料的合金钢、玻璃钢以及其它合成材料制成，有较强的耐腐蚀性。通常，圆盘形浮体的使用寿命可达10年。

(2)传感器系统。是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两部分，用于举行各种海洋水文、气象测量，要紧的测量参数有风速、风向、

气压、气温、水温、湿度、盐度、海流、海浪和浮标方位等参数。浮标上的传感器类似人的感受器官，有着观天察海的本事，要求它们别但坚固可靠、别怕风吹浪打，而且有强的抗海水腐蚀性能。

(3)数据采集和处理系统。传感器猎取的资料通过该系统的处理、存蓄并转换、传递，而使之成为实用的信息，是海洋浮标技术的重要组成部分之一。目前使用微功耗的微处理器，采纳先进的电子技术，对资料的收集和传递举行操纵，既可靠，又省电，是一项新的、进展迅速的技术。(4)通信系统。是浮标技术的核心部分。传感器猎取的资料必须经过通信系统举行传递，而岸站对浮标的指令也必须经过通信系统下达。浮标与岸站(船上)之间的通信联系普通超过视线范围。其通信性能与距离的远近、浮标的大小、功率的高低以及采纳的工作频率有关。目前，浮标与岸站之间的通信多采纳高频、甚高频和特高频三种别同的传递方式。

(5)电源系统。是海洋浮标的动力源。通常，采纳蓄电池、燃料电池作为浮标的电源。目前，人们正在研究利用风能、太阳能、波纹能作为浮标的动力源，以改进浮标的性能，延长工作时刻。

(6)锚泊系统。在锚泊浮标上使用，由缆索和锚组成，是保证浮标在海上“站住足”的关键设施。有单点锚泊和多点锚泊两种。单点锚泊多用于深海，多点锚泊则用于浅海。由于海中存在着鱼咬和腐蚀咨询题．因此对锚伯系统的可靠性要求非常高，既要坚固可靠，又要防腐防污，如此才干经久耐用。浮标上的锚缆普通用金属链和强力尼龙绳混合使用。

漂流浮标在漂流过程中，用微处理机对整个系统举行操纵，它边观测边发报．经过卫星转播所观测的资料，并由卫星确定漂流浮标的位置。关于潜标系统，由水下测量系统和布放回收潜标的船上信号发射和同意两部分组成。（二）岸上接收部分

要紧设备有遥控发射机、遥测接收机、天线(菱形、笼形或卫星接收天线)、时序操纵器、解调泽码器、电子计算机，电传打字机和数字磁带机等。海上浮标定时发送的资料或接收岸纳指令随时发送的资料，岸站均能自动接收，打印出真值数据并记求在数字磁带上。

海洋浮标技术伴随着电子技术、卫星通讯和定仿技术、微机和软件技术、传感器

技术以及电源技术的进展应用而别断完善。

目前全世界已有数百个锚泊浮标和数千个飘流浮标，在一些国家邻近海域和大型国际海洋研究中，布设了锚泊浮标网和飘流浮标阵。我国已拥有大型、小型等4种16套海洋锚泊浮标和2套飘流浮标，并已构成浮标网。这是我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

由于海洋调查船、海洋浮标等调查设备只能获得海洋中点、线、面的区域性延续资料，还别能对大面积海区、甚至整个大洋举行并且而又系统的调查和观测。遥感技术指的是把传感器装载在人造卫星、宁宙飞船、飞机、地面等工作平台上，对海洋举行远距离非接触观测，取得海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。遥感技术是在一般航空摄影基础上逐步进展起来的一门独立的边缘学科，至今记忆了(飞机)航空遥感和(卫星)航天遥感两个时期。而海洋遥感是空间技术应用于海洋科学研究，从事海洋资源调查与环境监测的新兴领域。海洋遥感始于第二次世界大战期间。进展最早的是在河口海岸制图和近海水探测量中利用航空遥感技术。此后，航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近海海洋调查、海岸带制图与资源勘测方面。

海洋卫星

海洋卫星是特意用于海洋观测，为海洋研究、海洋环境调查和资源开辟利用提供信息而设计发射的一种人造地球卫星。它是在气象卫星和陆地资源卫星的基础上进展起来的，属于高档次的地球观测卫星，是地球观测卫星系列中的一具重要分支，包括军用海洋监测卫星、综合性的海洋观测卫星、各种专用的海洋学研究卫星等。其要紧应用于海洋环境研究、监侧和预报；海洋资源开辟利用和海洋环境爱护；海洋综合治理，海洋防灾与减灾，提供各种固定及挪移平台和船上的导航及卫星定位以及军事方面的应用等。

海洋遥感技术普通包括遥感工作平台、传感系统、信息处理和应用四部分。遥感工作平台是装载遥感传感器的运载工具。现代遥感系统的工作平台分为地面工作平台、航空工作平台和航天工作平台三类，依照需要，它们既可单独使用也可联合使用。

(一)地面工作平台

地面工作平台指的是地面上装载传感器的固定或可挪移的装置，其中包括遥感观测塔、地面遥感站等。地面工作平台的特点是建筑容易、寿命长、对传感器的分量、体积等要求别高、使用操纵方便、测量精度高、可举行延续观测。弱点是“视野”狭窄，只能举行定点或局部海区的观测。

(二)航空工作平台包括飞机、无人驾驶飞机、气球和探空火箭等。将传感器安装在航空平台上举行的遥感称为航空运感。航空遥感的特点是机动灵便、观测范围较宽、测量精度较高，特殊适合于海岸带和局部海区的遥感观测和环境监测。

三)航天工作平台包括人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等。在航天工作平台上举行的遥感称为航天遥感，它源于航空遥感，又高于航空遥感，是海洋遥感中的后起之秀。既别受寒冷酷暑变化的妨碍．也别受地理条件的约束，可以随意跨越高山和海洋，乃至广大无根的荒漠以及人迹罕至的北极和南极。如地球资源卫星所覆盖的由积rV达34枷阶，每18大就可覆盖地球一遍。因此航灭遥感的突出特点是“站得高，看得远”，观测范围大，因而可对传统办法无法观测或无法发觉的现象举行观测．从而大大地开阔了人们的眼界，加深了对某些自然现象的认识。航天遥感的缺点是技术复杂、对伶感器的要求尚、测量精度比别上地面和航空运感。

遥感传感器遥感传感器是记录日标辐射、反射、散射的电磁波能量，以便识不日标特征的专用仪器。海洋遥感技术的进展，首先要归功于各种传感器的进步，正是依赖这些仪器实现了人类感官的扩展和延伸，因而称为“传感器”。

日前用于海洋遥感的传感器按其工作的电磁波诺段来划分．可分为可见光传感器、红外光传感器和微波传感器三类。

可见光传感器的特点是空间分辨能力高，如美国的“阿波罗”、“又空实验室”等航天器，通常都使用中等焦距如80咖或更大焦距的感光摄影机。假如摄像高度约加hn，地面授盖宽度约为xDkm，其地面分辨率为50—100m。假如采纳457咖焦距，飞翔高度111km，地面分辨率可达5m；对所猎取的信息记录在相片上，比较直观、分析解译较容易、如在测量沿岸水深和水团混合带，海面石油污染时．能够获得比较精确的图像。其缺点是别具有全天时(只能在白天)、全天候(别能透过云雾)的工作能力。

可见光传感器特殊适宜于拍摄云图、观测梅冰、海岸形态、沿岸流流向、波

浪折射、浅海测深、海岛和浅滩定位、测定海洋水群透明度及叶绿素含量等。红外传感器

红外线也是电磁波的一部分，波长范围是o．78叩至1删c工作在这一波段的传感器称为红外传感器，其中最要紧的有红外扫描仪。多光谱扫描仪和沿岸带水群扫描仪也包括一二个红外信

道。目前的红外传感器所使用的红外波长办法大体有两种：一种是反射红外，其特点与可见光已经；另一种是热红外，这是依照物体辐射出来的红外线，其强度取决于物体的温度的办法。关于海洋表面温度来讲，热红外传感器是最有前途的一种传感器。例如．机载的红外辐射温度计，测温绝对猪度可达*o．2宅；红外扫格仪可区不o．5—10c的温差，用于沿岸和河口热污染的监测。

红外传感器的特点是：空间分辨率高，大体上接近于可见光传感器的水平；照片较直观、解译别非常难；热红外传感器具有全天时(即夜间也能工作)的工作能力。缺点是别能透过云盖、烟雾等。

微波传感器

波长在1M至30帅之间的电磁波称为微波，工作在这一波长范围内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。

出f6J见光和红外传感器受大气利其它环境因素妨碍较大，使它的应用受到—定的限制。人们对微波传感器寄托非常大的希翼。微波有其特定的透射“商口”。对云层、冰雪、地表植被村一定的穿透能力；另一人面有水汽和氧的选样带，能够直截了当测量大气参数c微波传器特殊适用于海洋，因为海水是一种导体，微波对海水的导电性能非常敏感，能够用微波测量海水益度。微波能穿透诲冰，因此trJ以用微波测量海冰厚度。微波对海团粗糙度也十分敏感．所以可用微波测量海而风速、风向以及波纹的有关参数微波传感2S还呵用来测定海团油膜的厚度，以上这些基本上可见允和红外传感器非常难胜任的。

微波遥感传感器有元源和有源之分元源传感器

亦称被动微波动传感器。它本身没村电磁波发射源，只靠同意目标所辐射和反射的电磁波举行探测。如微波幅射计，它只测量海团自然发射或反射的辐射。在

棚—A海洋卫星上使用了扫描式多通道微波辐射计，能猎取海面温度、海团风等大量信息，一天所得的海洋情报，就相当于20咖份船舶观测的资料。

有源传感器

也叫主动微波传感器。它本身能够向目标发射电磁波，然后经过同意目标的M波，来完成探测利识5Ij的任务。这类传感2S所猎取的回波与日照的变化无关，因此图像稳定情晰，比较容易判读。目前海洋卫星上使用的雷达高度计、合成孔径雷达、微波散射计就属3有源传感器一类。使用雷达高度计可猎取海洋水准而、重力异常、表面流流速、潮汐高度、波纹高度等，其中波高测量精度可达110M，流速测量精度61达*20cWs；使用合成7L径雷达可猎取海而波、内波、海流等海洋特机资料；使用微波散射计可猎取海面风的资料。风速测量精度为*1．7创s，风咨询测量精度为117。

微波传感器的特点是：具有全天时(昼夜都dT以工作)、全天候(能芽透云雾、落雨等)的工作能力；较易3实现主动式遥感。缺点是所猎取的资料分析解译较复杂，空间分辨力较低。

遥感传感器猎取的信息普通记录在照片亡或计算机用磁带上。这些信息往往非常别明显，需要通过处理才干供用户使用，这算是遥感信息处理。目的是：

(1)把用户看别值或非常难知道的信息转换成用户非常容易看知道的

形式，如把照片或计算机用磁带转换成图c

(2)把照片中别明显的信息显示出来。

(3)把照片的灰阶(黑白程度)数字化和计算。

目前，遥感信息处理的办法—“般来讲有二种：一是电子光学影像增强技术，即利用电子光学技术处理遥感照片，使照片中的信息更加突出明显；另一种是计算机信息处理技术。

遥感技术在海洋中的应用

(1)海洋气象学。海洋遥感最早的应用领域是海洋气象学。利用卫星观测台风的产生和运动规律，确定台风中心位置，大大提高了预报的准确性。

(2)海洋水文学。遥感在海洋水文学研究中的应用最广大。海面温度、盐度、水团、海流、波纹和海冰等都能够用遥感技术来观测。

(3)海洋生物学。利用多光谱遥感技术，能够观词海水的水群和透明度，恐怕海

水中叶绿京的含量，有助于海洋初级生产力的研究。

(4)海洋渔业。遥感技术可用于侦察鱼群，帮助渔船增加渔获量。美国利用载人飞船与飞机和船舶相配合，在墨西哥湾开展了鱼群与海水参数之间关系的研究，在白令海开展了机载传感器遏感鱼群生物发光，从而确定鱼群位置的研究、取得了非常多成果。

(5)海洋环境救测c利用卫星能够发觉海样较大范围内的f5染，如石油话染、热污染、污水和固定垃圾污染及赤潮等。利用航空遥感监测近海海洋环境，具有机动灵便、分辨率高，特殊适合于收测突发的污染事件，如船漏、海难、井喷、非法排污等。

(6)海洋航运c利用卫星可观测人面积悔区的海面风场、波纹场、海冰和冰山．这些资料有助于船舶的安全航行和寻觅最佳航线。帆星被用于船舶导航系统，这种导航系统的定位精度超过了过去的所有定位办法。

(7)海洋工程。lJ见光遥感可用于观测海岸、海峡和河n的形怂、波纹折射、沿岸泥沙搬运等，还能够用于浅滩定位和浅海海底制图．这些基本上港湾建设和爱护、海岸和浅海施i介可缺少的资料。

海洋遥感技术进展趋势

海洋遥感技术的浮现，使海洋观测系统有f全然性的转变，目前已逐步转向以贮星遥感为土，辅以航空遥感、调查船调杏、锚泊浮标和岸站系统的现代海洋观测系统c卫星遥感具钉许多优点．盗用低廉、覆盖面广、别受恶劣天气妨碍，rf获得实时堆延续资料

近20年米，海洋卫星遥感技术进展迅猛异常，并取得了举世瞩目的成就。现已从实验时期进展到业务应用时期。全世界共发射10多颗专用的海洋卫星。我国于108年发射“风云—1(凹)”卫尽．其中有3个半通道用于海洋通道；并已立项在删年前后发射我国特意的海洋卫星，其上装载有10个通道的海洋水群扫描仪和4个通道的ccD成像仅，并将经过这两部遥感器实施海洋水群的监测，以达到快速、全天候观看海洋的目的．故命名为海洋水群卫星c

当前，一具多层、立体、多角度、全方位和全天候的对地观测网正在形成。在今后的10年中，人们将看到高、中、低轨道结合；大、中、小卫星协同；粗、细、精分辨率互补的全球观测系统。在信息与数据处理方面，将加速技术整合，

实现遥感制图、地理信息系统和卫星定位系统一体化的“数字地球”或“数字国土”工程。在应用领域，将强调情息共享．逐步实现网络的国家自然资源与环境空间信息基础设施，提高综合分析能力，扩大空间信息使用的社会效益和经济效益啥是水声技术？它包括哪些技术？通常，我们把研究和开辟海洋所用的声学技术叫作水声技术。普通又把利用水下声波的传播特性来举行水中目标探测、识不、定位、导航和通讯的设备系统，都广义地称之为声纳(SONAR)系统，其类似于陆地上的雷达，有人把声纳称作“水下雷达”。

由于光波和各种电磁波在海水中被汲取得非常厉害，衰减非常快，只能传播非常短的距离，而且波长愈短，衰减愈大。

而声波，特殊是低频声波能在海洋中传播非常远的距离。

水声技术已被广泛应用于水下探测等活动中。在军事上，民用航海上，渔业上，潜水活动，海底勘探等活动中发挥着别可替代的重要作用。

啥是声纳系统？它包括哪些内容？

普通又把利用水下声波的传播特性来举行水中目标探测、识不、定位、导航和通讯的设备系统，都广义地称之为声纳(SONAR)系统，其类似于陆地上的雷达，有人把声纳称作“水下雷达”。

声纳系统通常包括主动声纳、被动声纳、声纳重入系统、水声遥测遥控和水声通讯仪等。简述主动声纳、被动声纳工作原理？

一、主动声纳主动声纳是一种有源声纳，它利用一组换能器发射声信号，经过自身或另一组换能器从目标反射回来的信息来侧目标的参数和性质。一具简单的主动声纳是由发射机、接收机、换能器和指示器等组成的。它的工作原理声纳发射机的作用是产生功率脚够大的声频或超声频电信号，经过安放在水中的发射换能器把它变成声信号辐射出去。声信号在水中以1500m/s左右的速度向前传播，一旦碰到目标就产生回波，反射回来的声信号经过接收换能器接收后，转换成电信号。

换能器的功能是举行能量转换，在声纳系统中普遍使用的是电声换能器。通常，把能将