2025年大学《海洋技术》专业题库及答案

2025年大学《海洋技术》专业题库及答案一、海洋技术基础与物理海洋学1.（单选）在开阔大洋中，若某站位的温度盐度（TS）曲线出现“双扩散阶梯”结构，其最可能的成因是A.潮汐混合增强B.盐指（saltfingering）与扩散对流并存C.风驱埃克曼抽吸D.中尺度涡水平卷挟答案：B。双扩散阶梯由盐指与扩散对流共同维持，界面处温盐梯度交替稳定。2.（单选）利用船载ADCP进行走航观测时，若出现“底跟踪失效”而GPS速度正常，则下列修正方法中最可靠的是A.直接用GPS速度替代底跟踪B.采用相邻时段底跟踪平均C.启用“水跟踪+GPS”合成底速D.舍弃该段数据答案：C。水跟踪测得相对水流，GPS提供船速，二者合成可反算绝对流速。3.（填空）按照《GB/T12763.22007》规定，CTD下放过程中，在（1）______深度区间内需保持停留（2）______秒，以确保泵循环充分。答案：（1）5m以浅；（2）30–60。4.（计算）某潜标链长2500m，顶部浮球净浮力480N，链单位湿重0.85N/m，忽略流力，求链形悬链线最低点张力（取g=9.8m/s²）。答案：悬链线水平张力T₀=480N，最低点张力等于T₀，即480N。5.（简答）说明“海洋微结构”与“海洋细结构”在尺度、测量手段及物理意义上的区别。答案：微结构指厘米–分米尺度、耗散率ε>10⁻⁸W/kg的湍流脉动，需用剪切探头或快速温度探头；细结构指米–十米尺度的温盐梯阶，可用常规CTD识别，反映内波破碎或双扩散，但不直接耗散动能。6.（综合）给出利用湍流剖面仪估算混合层扩散系数Kρ的完整步骤，并指出误差来源。答案：步骤：①下放剪切探头获ε；②同步测温度梯度∂T/∂z；③用OsbornCox关系Kρ=Γε/N²，Γ≈0.2；④积分混合层厚度。误差：剪切探头振动、浮子尾流、N²计算分辨率、Γ取值、仪器倾斜。7.（判断）“海水绝热温度梯度”在深海大于0.1°C/km。（）答案：×。绝热梯度约0.1°C/km，在深海略低于此值。8.（名词解释）“位密（potentialdensity）”答案：海水微团绝热移至参考压（常取0dbar）时所具密度，用于剔除压强效应，比较不同深度水团密度。9.（单选）下列哪种传感器最适合在Argo浮标上实现溶解氧长期漂移自校准？A.光学氧敏感膜B.克拉克电极C.声速氧联合反演D.温克勒滴定模块答案：A。光学膜漂移小，可配合大气氧冲刷做inair校准。10.（论述）结合2024年“深海勇士”号发现，阐述深渊海沟“超临界二氧化碳”冷泉的物理化学特征及其对观测技术的挑战。答案：该冷泉位于10800m，温度2.3°C，压强≥1100bar，CO₂处于超临界态，密度约1100kg/m³，与海水密度差<1kg/m³，浮力接近中性。挑战：①传统ROV浮材失效，需陶瓷空心球；②CO₂相变导致密封圈溶胀；③高浓度CO₂腐蚀钛合金焊缝；④需用Ramman光谱原位识别相态；⑤采样需保压≥1100bar，防止相分离。二、海洋遥感与声学技术11.（单选）Sentinel6卫星高度计采用的新型干扰去除算法是A.自适应合成孔径处理A.自适应合成孔径处理B.延迟多普勒重跟踪C.波形模式匹配D.神经网络波形分类答案：B。延迟多普勒（DelayDoppler）重跟踪可提升沿岸精度。12.（计算）某X波段雷达海流反演中，时空图像序列采样间隔0.5s，空间分辨率5m，若色散滤波截止频率取0.4Hz，求可分辨的最大表层流速。答案：由色散关系ω=√(gktanhkh)，深水近似ω=√(gk)。滤波后保留f≤0.4Hz，对应波数k=ω²/g=0.65rad/m，相速度c=ω/k=√(g/k)=3.9m/s。最大可反演流速≤c/2≈1.95m/s。13.（填空）水下声道中，声线会聚区（CA）间距近似公式为（1）______，其中声速剖面为Munk剖面时，常数取（2）______km。答案：（1）π√(R₀/g′)；(2）35–40km（Munk剖面典型值）。14.（简答）解释“海底地形反演中的波形重跟踪门限漂移”现象，并给出一种自校准方法。答案：门限漂移指接收机自动增益控制使波形前沿检测点随信噪比变化而偏移，导致高程系统差。自校准：利用陆桥定标点外符合，建立AGC偏移量查找表，实时修正。15.（综合）设计一次利用无人艇+多波束+侧扫声呐的暗礁调查任务，要求给出测线布设、声速改正、数据融合及误差预算。答案：①测线：主测线平行等深线，间距=2×水深×tan(θ/2)，θ为波束开角，保证20%重叠；检查线垂直主测线占10%。②声速：每日CTDcast，用SVP实时改正，多波束采用“薄层法”分层。③融合：侧扫拖鱼高度=10%水深，GeoTIFF像素0.2m，用CARIS基面匹配。④误差：定位±0.5m（RTK），姿态±0.05°，声速±1m/s，综合垂直误差σz≈0.3m。16.（单选）在浅海负梯度环境下，高频声呐最易出现的伪影是A.多径幻影B.声影区C.海底多次散射D.声速剖面反转答案：B。负梯度使声线下弯，目标位于影区无法探测。17.（判断）合成孔径声呐（SAS）的方位分辨率与距离无关。（）答案：√。SAS通过虚拟阵列合成，理论分辨率=λ/2，与距离无关。18.（名词解释）“蓝绿激光窗口”答案：海水对450–550nm波段吸收最小，衰减长度可达数十米，可用于机载激光测深。19.（计算）机载激光测深系统，若飞机高500m，海水衰减系数k=0.15m⁻¹，激光发散角1mrad，求最大可测水深及对应海底光斑直径。答案：最大水深≈1/k×ln(P₀/Pmin)=20m（经验取Pmin/P₀=0.05）；光斑直径=2×(Htanθ+水深tanθ)=2×(500×0.001+20×0.001)=1.04m。20.（论述）结合2025年计划发射的SWOTChina卫星，论述其Ka波段干涉高度计在亚中尺度（<10km）涡丝探测中的优势与潜在误差。答案：优势：①干涉测高提供二维海面高度，空间分辨率0.5km，可分辨次中尺度锋；②Ka波段受电离层误差小；③小入射角降低海况偏差。误差：①相位中心漂移需定标；②长波斜误差需与浮标比对；③降雨衰减导致数据缺失；④沿轨方向有效分辨率受限于基线长度，需正则化反演。三、海洋工程与装备21.（单选）深海采矿扬矿泵最常用的高效抗磨蚀材料为A.双相不锈钢B.高铬铸铁C.聚氨酯衬里D.碳化钨涂层答案：D。碳化钨硬度>1200HV，抗冲蚀能力最优。22.（填空）按照DNVGL规范，载人潜器观察窗的丙烯酸板安全系数需≥（1）______，且最大设计压力下的应变≤（2）______%。答案：（1）4.0；（2）3%。23.（计算）某半潜平台立柱直径12m，吃水20m，海水密度1025kg/m³，求单根立柱垂荡附加质量。答案：附加质量≈0.9×排开水质量=0.9×πR²hρ=0.9×π×6²×20×1025=2.08×10⁶kg。24.（简答）说明“动力定位（DP）系统”中“环境力前馈”与“模型预测控制（MPC）”结合的优势。答案：前馈利用风浪传感器提前估计环境力，降低相位滞后；MPC滚动优化，可考虑推进器饱和与能量最优，二者结合提升精度10%以上，降低油耗5–8%。25.（综合）给出一张水深2200m、风速45m/s、有义波高12m的极端海况下，钢悬链线立管（SCR）的疲劳损伤预测流程。答案：①建立立管有限元模型，单元长度1m，包含抗弯刚度；②用雨流计数法处理时域弯矩，时长3h；③采用SN曲线T曲线（厚度效应k=0.25）；④考虑海水腐蚀疲劳折减系数1.3；⑤用Miner累积，年损伤D=Σni/Ni；⑥若D>10⁻³，则调整立管顶部浮力块分布，重新迭代。26.（单选）下列哪种防腐措施最适合深海热液口附近的钛合金耐压壳体？A.牺牲铝阳极B.外加电流C.表面阳极氧化D.橡胶衬里答案：C。钛合金在热液区易钝态破坏，阳极氧化增厚TiO₂膜，自修复强。27.（判断）对于同一缆径，聚酯缆的轴向刚度随载荷增大而减小，属于“软化”型材料。（）答案：√。聚酯分子取向导致切线模量下降。28.（名词解释）“涡激振动（VIV）抑制整流罩”答案：安装在圆柱外的可旋转罩，利用被动或主动控制改变边界层分离点，抑制周期性涡脱落，降低横流向振动幅值。29.（计算）某波浪能装置采用振荡水柱（OWC），气室截面积25m²，波浪周期8s，波高2m，若等熵效率取0.6，求平均气动功率。答案：波能通量Pwave=ρg²H²T/(32π)=25kW/m，OWC理论俘获宽度λ/2π=1.27m，最大吸收功率=0.5×25×1.27×25=397kW；实际功率=0.6×397≈238kW。30.（论述）结合2024年“海基二号”风电安装船事故，分析桩腿预压载阶段“穿刺”机理及预防措施。答案：机理：插桩过程中，硬层下伏软土，穿透瞬间承载力骤降，导致腿柱突沉，船体倾斜。预防：①高分辨率CPTU连续贯入，识别硬壳层厚度；②采用“步进式”预压，每级荷载稳压30min，监测滑移量；③安装腿柱尖端“土塞释放阀”，降低端阻；④实时倾角>0.5°即停载，调平后再继续。四、海洋信息与智能系统31.（单选）在边缘计算架构下，水下接驳盒最常用的时间同步协议为A.NTPB.PTP(IEEE1588)C.TSND.GPSdisciplinedOCXO答案：B。PTP通过以太网实现亚微秒级同步。32.（填空）水声OFDM通信中，为保护子载波间正交性，循环前缀长度需≥（1）______倍的（2）______扩展。答案：（1）2；（2）多径时延。33.（计算）某AUV采用DVL底跟踪速度0.2m/s，航位推算1000s，若陀螺零偏0.01°/h，求纯惯性导航的水平位置漂移。答案：零偏引起姿态误差δθ=0.01×1000/3600=0.00278°；速度误差δv=g·δθ=9.8×0.00278×π/180=4.75×10⁻⁴m/s；漂移=δv·t=0.475m。34.（简答）解释“联邦学习”在跨域海洋观测中的隐私保护机制。答案：各节点（浮标、船舶）本地训练模型，仅上传加密梯度，中央服务器聚合平均，不共享原始数据，差分隐私加入噪声ε<1，防止成员推理攻击。35.（综合）设计一套基于“数字孪生”的港口溢油应急演练系统，要求给出数据链路、实时更新频率、关键算法及验证指标。答案：①数据：AIS、岸基雷达、无人机多光谱、海流CFD、风场WRF；②链路：5G+北斗短报文，延迟<500ms；③更新：流场1min，油膜2min；④算法：油粒子随机游走+蒸发乳化子模型，采用OpenMP并行；⑤验证：用2023年青岛溢油实测数据，位置误差<50m，面积误差<15%，演练响应时间缩短30%。36.（单选）在压缩感知理论中，若信号稀疏度K=20，观测维数M=100，则精确恢复概率>99%所需的测量矩阵需满足A.RIP常数δ₂K<0.2B.相干系数μ<0.1C.高斯随机矩阵D.傅里叶矩阵答案：A。RIPδ₂K<0.2为充分条件。37.（判断）水下光通信中，532nm绿光的吸收系数随温度升高而减小。（）答案：×。温度升高，水分子氢键减弱，吸收系数略增。38.（名词解释）“水下SLAM的闭环检测”答案：AUV通过声视觉识别曾访问场景，消除航位累积误差，常用词袋模型或深度学习特征匹配。39.（计算）某边缘节点采用LoRa传输，带宽125kHz，扩频因子SF=9，编码率4/5，求有效数据速率。答案：R=BW×(4/(4+1))×(SF/(2^SF))=125000×