國內(nèi)外海底探測技術(shù)調(diào)查報(bào)告

1、 國內(nèi)外海底探測技術(shù)調(diào)查報(bào)告摘要：海底探測對人類來說一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，從之前的單一的探測到如今的多元化多方法的高科技探測，都表明各國對海洋的重視，而對于海洋的探測匯集了各個(gè)領(lǐng)域最高的技術(shù)成果。對于海底探測來講：海底地形探測 海底取樣 海底觀測 遙感技術(shù)是比較關(guān)鍵的幾個(gè)方面，一般先進(jìn)的海洋地質(zhì)考察船就是一個(gè)綜合的海底探測系統(tǒng)。關(guān)鍵字：調(diào)查平臺(tái) 科學(xué)考察船 海底地形探測 海底取樣 海底測量 引言：探索海底有著巨大的誘惑力，只有發(fā)展了海底探測技術(shù)，才能以此來從中獲取我們能獲得的利益。人類對海底認(rèn)識(shí)的每一次飛躍，都必然得到新技術(shù)和新方法的支持?；芈曁綔y技術(shù)對于認(rèn)識(shí)海底打開了新的一扇窗；海洋磁

2、測技術(shù)，讓人類終于識(shí)別出洋中脊兩側(cè)互為鏡像的線性地磁異常帶，為海地?cái)U(kuò)張找到了證據(jù)；深海鉆探技術(shù)集現(xiàn)代石油鉆探之大成，全面證實(shí)了板塊學(xué)說，保證了地學(xué)革命的成功；采用深海鉆探技術(shù)和長柱狀巖芯新技術(shù)，揭示了海洋沉積物中包含的豐富古海洋環(huán)境信息，導(dǎo)致了新興的交叉學(xué)科-古海洋學(xué)的形成，成為世紀(jì)之交地球科學(xué)中最有活力的領(lǐng)域，是“全球變化研究”的重要組成部分。目前，海洋地質(zhì)調(diào)查和技術(shù)手段主要有：利用人造衛(wèi)星導(dǎo)航和全球定位系統(tǒng)（GPS），以及無線電導(dǎo)航系統(tǒng)來確定調(diào)查船或觀測點(diǎn)在海上的位置；利用回聲測深儀，多波束回聲測深儀及旁測聲納測量水深和探測海底地形地貌；用拖網(wǎng)、抓斗、箱式采樣器、自返式抓斗、柱狀采樣器和鉆

3、探等手段采取海底沉積物、巖石和錳結(jié)核等樣品；用淺地層剖面儀測海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和結(jié)構(gòu)特征。用地震、重力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢磙k法，探測海底各種地球物理場特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源，有的還利用放射性探測技術(shù)探查海底砂礦。1 海洋調(diào)查船海洋科學(xué)調(diào)查船有著海上實(shí)驗(yàn)室，與海上調(diào)查平臺(tái)等多種身份。海洋調(diào)查船調(diào)查的主要內(nèi)容有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地球磁場、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源（石油、天然氣、礦藏等）、海水的化學(xué)成分、生物資源（水產(chǎn)品等）、海底地震等。其中極地考察和大洋調(diào)查等活動(dòng)，為世界各國科學(xué)家所矚目。大型海洋調(diào)查船可對全球海洋進(jìn)行綜合調(diào)查，有著出色的穩(wěn)定平衡性能。船上

4、的機(jī)電設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、通訊系統(tǒng)等十分先進(jìn)，燃料及各種生活用品的裝載量大，能夠長時(shí)間堅(jiān)持在海上進(jìn)行調(diào)查研究。同時(shí)，這類船還具有良的操縱性能和定位性能，能夠適應(yīng)多種海洋復(fù)雜環(huán)境的需要。（日本深海探測調(diào)查船）（東方紅2號調(diào)查船）2 海底地形的探測主要包括聲學(xué)測深技術(shù)（回聲測深、多波束測深、旁側(cè)掃描聲納等技術(shù)）和衛(wèi)星遙感測深技術(shù)、電磁測深等。利用電磁、激光、遙感、聲學(xué)原理，來測量海底深度。在衛(wèi)星遙感方面，我們國家已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步（1）多波束測深技術(shù)多波束測深是水聲技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和數(shù)字化傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。其工作原理是通過聲波發(fā)射與接收換能器陣進(jìn)行聲波廣角度定向發(fā)射、接收

5、，通過各種傳感器（衛(wèi)星定位系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)傳感器、電羅經(jīng)、聲速剖面儀等）對各個(gè)波束測點(diǎn)的空間位置歸算，從而獲取在與航向垂直的條帶式高密度水深數(shù)據(jù)。多波束測深系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是條帶覆蓋測深系統(tǒng)，他有N條同步波束，構(gòu)成一個(gè)扇面。目前國內(nèi)尚未有商用化的國產(chǎn)系統(tǒng)，國外的產(chǎn)品場地主要有德國、美國、挪威、丹麥、英國等。（多波束探測原理示意圖）（2）海底電磁探測技術(shù)利用相關(guān)電磁探測儀器在海底采集海底自然電場數(shù)據(jù)，對海底大地構(gòu)造與資源進(jìn)行物理探測。我國擁有世界領(lǐng)先水平的成果和海底電磁探測儀器。（3）回聲測深技術(shù) 回聲測深（echo sounding）是根據(jù)超聲波在均勻介質(zhì)中將勻速直線傳播和在不同介質(zhì)界面上將產(chǎn)生反射的原理

6、，選擇對水的穿透能力最佳、頻率在1500赫茲附近的超聲波，垂直地向水底發(fā)射聲信號，并記錄從聲波發(fā)射至信號由水底返回的時(shí)間間隔，通過模擬法或直接計(jì)算而確定水深的工作。利用這一原理設(shè)計(jì)的回聲測深儀在海洋水深測量和艦船航海中獲得了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用同一原理設(shè)計(jì)的儀器還有多波束測深系統(tǒng)，它可以提高水深測量的效率。20世紀(jì)20年代，德國“流星”號考察船在南大西洋首次使用回聲測深儀，才使海底地形測量成為可能。（回聲測深）3 海底探測海地取樣是用采樣器具采集海底沉積物和巖石樣品的工作。是進(jìn)行海洋研究工作的一種手段，用于采樣的工具有拖網(wǎng)、抓斗、柱狀取樣器和海底淺鉆等。取樣后，在船上及時(shí)對樣品的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)

7、造及顏色進(jìn)行初步觀測和描述，進(jìn)行濕度、可塑性、抗壓強(qiáng)度等的簡易試驗(yàn)，進(jìn)行孔隙水抽取；并保留部分樣品編號封存。海底地質(zhì)取樣有多種取樣工具可供使用，在常規(guī)調(diào)查中一般使用下列取樣器：1采泥器：用于采取海底表層沉積樣品。按其張口面積的大小分0.025平方米、0.1平方米和0.25平方米等不同規(guī)格。2取樣管：用于采取柱狀（巖心）樣品。主要有重力取樣管和活塞式取樣管兩種類型。取心長度約數(shù)米至20米左右，與沉積物類型有關(guān)，通常在泥質(zhì)沉積區(qū)取心較長，在砂質(zhì)沉積區(qū)較硬的海底上取心較短。3箱式取樣器：用于采取不受擾動(dòng)的沉積樣品及其上覆底層海水,樣品可用于沉積物結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析，210Pb測年，沉積物與海水之間的地球化

8、學(xué)交換以及錳結(jié)核的定量研究等。4深海取樣：19681983年實(shí)施的深海鉆探計(jì)劃，可在深海洋底鉆穿數(shù)百米厚的沉積層達(dá)到玄武巖基底，少數(shù)鉆孔鉆進(jìn)洋底達(dá)1000余米，從而獲得了比較完整的深海巖心剖面。近年來在深海鉆探中進(jìn)一步采用了液壓活塞取心技術(shù)，可取得長200300米的未擾動(dòng)巖心，為大洋地層學(xué)和古海洋學(xué)研究提供了極有利條件。此外,為了取得海底錳結(jié)核、巖塊及貝殼等樣品,常使用拖網(wǎng)技術(shù)。（海底地質(zhì)取樣）4海底觀測系統(tǒng)海底觀測系統(tǒng)主要有以下幾種工具與方式：1自持式潛水器 即通常所謂的“軟淺”，潛水員背負(fù)呼吸瓶下潛到50m范圍內(nèi)進(jìn)行海底觀察、采樣、海底攝像等。主要用于考察海底活動(dòng)的地質(zhì)體、海底陡崖等。2深

9、潛器 深潛器是指能在4000多米的深海海床上呆上幾個(gè)小時(shí)的潛水器，包括常壓載人深潛器（ADS）、無人遙控深潛器（ROV）和無人深潛器（AUV）。目前世界上有5臺(tái)可用的載人深潛器：日本的“深海6500”號、美國的“阿爾文”號、法國的“鸚鵡螺”號、俄羅斯的“和平”號及“密斯特”號。它們的最大深潛深度只有6500米。我國擁有世界上最先進(jìn)的載人深潛器蛟龍?zhí)?海下實(shí)驗(yàn)室最早的海下實(shí)驗(yàn)室是美國海軍的“海底實(shí)驗(yàn)室號”，它在64m深度上實(shí)施得很成功。美國夏威夷大學(xué)海下研究中心（NURC）建有一個(gè)夏威夷海下研究室（HURL），該中心的任務(wù)是研究太平洋有關(guān)生物、地質(zhì)、礦產(chǎn)和環(huán)境的研究課題?？稍?000m水下操作。

10、（中國南極海洋觀測站）5海底機(jī)器人探測技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控機(jī)器人完成海底探測，并傳回了大量寶貴的實(shí)時(shí)探測圖像和數(shù)據(jù)。德國、加拿大、日本在這方面處于世界領(lǐng)先水平。（圖為海底機(jī)器人作業(yè)）6海底攝像技術(shù)運(yùn)用攝像技術(shù)與通訊技術(shù)，對海底進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像、監(jiān)測。7 觀測浮標(biāo)浮標(biāo)為直徑10m的大型綜合性觀測浮標(biāo)。該浮標(biāo)系統(tǒng)可以定點(diǎn)、長期連續(xù)的觀測布放海域的氣象、水文和水質(zhì)參數(shù)等，所觀測的數(shù)據(jù)通過CDMA、GPRS和“北斗衛(wèi)星”等通信手段，按照預(yù)先設(shè)置發(fā)送時(shí)間間隔向陸基數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)發(fā)送，接收系統(tǒng)可實(shí)時(shí)接收。（東海海洋科學(xué)綜合觀測浮標(biāo)）5海洋遙感主要是指海洋衛(wèi)星的應(yīng)用。衛(wèi)星技術(shù)在海洋開發(fā)中的應(yīng)用十分廣泛，但是

11、應(yīng)用于海洋地質(zhì)學(xué)的遙感技術(shù)卻相當(dāng)有限。當(dāng)前廣泛應(yīng)用的是對海水溫度、鹽度、密度、葉綠素、海冰及海洋污染的監(jiān)測；海洋表層環(huán)境因子的測報(bào)、漁情測報(bào)和災(zāi)難性海況監(jiān)測等。海洋遙感也將在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)方面發(fā)揮重要作用，將成為研究全球海洋變化的重要手段。（遙感在海洋方面的應(yīng)用）8 我國海洋探測技術(shù)我國海域面積約300萬平方公里，有著豐富的海洋資源，為實(shí)現(xiàn)從海洋大國跨入海洋強(qiáng)國的目標(biāo)，“863”計(jì)劃在海洋技術(shù)領(lǐng)域分別設(shè)置了海洋監(jiān)測技術(shù)、海洋生物技術(shù)和海洋探查與資源開發(fā)技術(shù)3個(gè)主題，以期為我國的海洋開發(fā)、海洋利用和海洋保護(hù)提供先進(jìn)的技術(shù)和手段。以具有90年代海洋勘測國際先進(jìn)水平的“海域于形地貌與地質(zhì)構(gòu)造探測系統(tǒng)”的開發(fā)和研制為代表的多項(xiàng)選進(jìn)的海洋控查與資源開發(fā)技術(shù)，為我國海洋資源的開發(fā)、利用、保護(hù)，維護(hù)海洋權(quán)益，捍衛(wèi)國家主權(quán)提供了高精度的科學(xué)依據(jù)。 在“863”計(jì)劃的推動(dòng)下，我國沿海周邊地區(qū)已經(jīng)在全球海洋觀測系統(tǒng)框架下