高分辨率海底地形地貌——探测处理理论与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴自银 等 著

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• 海底地形地貌
• 高分辨率
• 探测技术
• 数据处理
• 海洋地理
• 水下地形
• 遥感
• GIS
• 海洋科学
• 地球物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030529022

版次：1

商品编码：12319311

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

页数：332

字数：500000

正文语种：中文

内容简介

高分辨率海底地形地貌学是海洋地质与海洋测绘的一个前沿分支，为了解地球外部形状、海底构造运动、海底演化提供了直接依据。近20年来，以高精度多波束测深、侧扫声呐和浅地层剖面等为主要技术手段的高分辨率海底地形地貌探测得到快速发展，是国际海洋地学研究的前沿和方向之一，促进了传统海底地貌学向高分辨率和定量化方向的发展，在大陆架划界、海底资源调查、海洋工程建设和海洋军事应用等方面得到了广泛应用。

目录

目录
序言
前言
第一篇 海底地形地貌探测技术
第1章 海底地形地貌探测技术概述 3
1.1 船载地形地貌探测技术 3
1.1.1 船载探测技术 3
1.1.2 船载定位技术 12
1.1.3 无人船载测量平台 13
1.2 星载与机载地形地貌探测技术 15
1.2.1 星载海洋监测技术 15
1.2.2 机载海洋探测技术 17
1.3 水下机器人与海底观测网探测技术 20
1.3.1 水下机器人技术 20
1.3.2 海底观测网技术 24
参考文献 35
第2章 多波束测深技术 36
2.1 多波束测深系统的基本原理 36
2.1.1 波束的指向性 37
2.1.2 电子多波束工作原理 38
2.1.3 相干多波束工作原理 41
2.2 代表性的多波束测深系统 42
2.2.1 浅水多波束测深系统SeaBat 7125 42
2.2.2 浅水多波束测深系统R2SONIC 2024 44
2.2.3 浅水多波束测深系统SeaSurvey MS400 46
2.2.4 中浅水多波束测深系统FANSWEEP 20 47
2.2.5 深水多波束测深系统EM120 49
2.2.6 深水多波束测深系统SeaBeam 3012 52
2.3 多波束测深基本工作方法与流程 55
2.3.1 多波束测深基本流程 55
2.3.2 多波束测深系统的安装 58
2.3.3 多波束勘测前参数校准 61
2.3.4 多波束勘测测线布设要求 67
2.3.5 多波束勘测声速采集 67
参考文献 69
第3章 机载激光测深技术 71
3.1 机载LiDAR测深系统的工作机理 71
3.1.1 系统组成 72
3.1.2 系统工作原理 73
3.1.3 系统校准 77
3.2 机载LiDAR测深系统的主要技术参数 78
3.2.1 最大穿透深度 78
3.2.2 最浅探测深度 78
3.2.3 测点密度 79
3.2.4 测深精度 79
3.3 机载LiDAR测深点云的波浪改正技术 80
3.3.1 无修正法 81
3.3.2 滤波法 82
3.3.3 惯导辅助修正法 82
参考文献 83
第4章 侧扫与浅地层探测技术 85
4.1 侧扫声呐探测技术 85
4.1.1 侧扫声呐工作原理与构成 85
4.1.2 典型的侧扫声呐设备 88
4.1.3 基本工作流程与方法 93
4.2 浅地层探测技术 95
4.2.1 海底浅地层探测技术的发展 95
4.2.2 浅地层剖面探测技术的基本原理 97
4.2.3 浅地层剖面仪设备组成 101
4.2.4 浅地层剖面探测基本工作方法 105
参考文献 107
第5章 导航定位技术 109
5.1 全球导航卫星系统发展概况 109
5.1.1 GPS系统 109
5.1.2 北斗系统 110
5.1.3 Galileo系统 112
5.1.4 GLONASS系统 112
5.2 海洋导航定位技术 113
5.2.1 水面舰船导航定位技术 113
5.2.2 水下导航定位技术 118
5.2.3 基于电子海图的导航技术 121
参考文献 122
第6章 潮位测量技术 124
6.1 常规潮位测量技术方法 124
6.1.1 常见的潮位测量仪器和方法 124
6.1.2 短期潮位站的布设 128
6.1.3 海平面与垂直基准面 129
6.2 遥感遥测潮位测量技术 134
6.2.1 GNSS观测技术 134
6.2.2 CCD传感器观测 135
6.2.3 遥感式潮位观测 136
6.3 验潮模式水下地形测量操作实例 136
6.3.1 短期潮位站数据采集 136
6.3.2 数据处理 137
参考文献 139
第二篇 海底地形地貌后处理技术与方法
第7章 海洋垂直基准面的建立技术 143
7.1 常用的海洋垂直基准面 143
7.1.1 平均海平面 143
7.1.2 海图深度基准面 146
7.1.3 最低天文潮面 149
7.1.4 平均大潮高潮面 150
7.1.5 高程基准 151
7.1.6 大地水准面 152
7.1.7 参考椭球面 153
7.2 海洋无缝垂直基准面的建立 154
7.2.1 无缝垂直基准面的定义与要求 154
7.2.2 建市海洋无缝垂直基准体系的重要性与必要性 155
7.2.3 无缝垂直基准面的建立存在的问题 156
7.2.4 海洋无缝垂直基准面的选择 157
7.2.5 无缝垂直基准面的建立 159
7.3 海洋大地水准面精化方法 166
7.3.1 区域（似）大地水准面的精化 166
7.3.2 无缝深度基准面与似大地水准面问的转换 166
7.3.3 无缝深度基准面与参考椭球基准面间的转换 169
7.3.4 海洋垂直基准面问转换的精度评定 169
参考文献 171
第8章 多波束探测数据处理技术与方法 173
8.1 多波束测深系统的常用数据格式 173
8.1.1 L3公司的三种数据格式 173
8.1.2 Simard公司EM系列数据格式 177
8.2 多波束测深数据处理的基本技术流程 178
8.2.1 多波束测深误差分析 179
8.2.2 综合处理方法和流程 181
8.3 基于CUBE算法的多波束异常数据滤波方法 186
8.3.1 概述 186
8.3.2 CUBE算法的基本原理 188
8.3.3 处理流程与实验分析 197
8.3.4 结果与讨沦 199
8.4 基于MOV的声速剖面快速精简方法 204
8.4.1 方法与模块 205
8.4.2 关键技术问题研究 208
8.4.3 数据处理时效对比分析 214
8.5 基于等效声速的多波束测深折射误差改正方法 214
8.5.1 声速对多波束系统的影响 215
8.5.2 三层常梯度等效声速剖面模型 218
8.5.3 多波束实测数据折射误差处理 221
8.6 多波束反向散射与水柱数据处理方法 224
8.6.1 多波束声呐散射成像原理 224
8.6.2 声波回波强度与底质类型的关系 226
8.6.3 多波束水柱数据处理及应用 227
参考文献 235
第9章 侧扫与浅地层探测数据处理技术与方法 242
9.1 侧扫声呐数据处理技术与方法 242
9.1.1 侧扫声呐图像处理 244
9.1.2 斜距改正 247
9.1.3 海底目标物提取与底质识别 248
9.2 浅地层探测数据处理技术与方法 251
9.2.1 浅地层剖面采集软件与数据格式 252
9.2.2 浅地层剖面探测数据后处理的主要方法 253
参考文献 262
第10章 GNSS数据处理技术方法及应用 263
10.1 GNSS的RINEX格式解析 263
10.1.1 GPS观测数据RINEX文件及格式说明 264
10.1.2 GPS导航数据RINEX文件及格式说明 267
10.2 GNSS主要误差的模型改正 269
10.2.1 天线相位偏心的改正 270
10.2.2 相位的wind-up改正 271
10.2.3 测站位移影响与改正 272
10.3 GNSS精密单点定位数据处理方法 274
10.3.1 PPP模型 275
10.3.2 双频码和相位模型 275
10.3.3 UofC模型 276
10.3.4 无模糊度模型 276
10.3.5 相位平滑伪距模型 276
10.4 动态差分GNSS定位数据处理方法 277
10.4.1 差分GPS定位技术方法 277
10.4.2 网络RTK 281
10.5 GNSS在海洋学中的拓展应用研究 281
10.5.1 GNSS海洋学研究及应用 282
10.5.2 GNSS海洋学研究及应用的进一步开展 285
参考文献 286
第11章 潮位数据处理技术与方法 289
11.1 潮位数据的常规分析 289
11.2 潮位数据调和分析 292
11.3 潮位数据预报 293
11.3.1 天文潮预报 293
11.3.2 气象潮预报 294
11.3.3 潮汐表计算 294
11.3.4 潮时计算 294
11.4 潮位数值模型计算 295
11.5 潮汐基准面的关系 296
11.5.1 1956黄海高程系 296
11.5.2 1985国家高程基准 297
11.5.3 浙江吴淞基面 297
11.5.4 多年平均海平面 297
11.5.5 理论深度基准面 297
11.5.6 实例分析 298
11.6 水深测量的潮位改正 298
11.7 近海潮位改正实例 299
11.7.1 GPS RTK验潮方法 300
11.7.2 数据采集 301
11.7.3 误差来源分析 302
11.7.4 RTK潮位的姿态校正 305
11.7.5 实例应用效果对比 306
参考文献 307
后记与展望——中国海洋科学调查与研究正由近海走向全球 309
名词及索引 312

海洋地质勘探与资源开发：深海环境下的机遇与挑战 内容简介 本书深入探讨了现代海洋地质勘探的前沿领域，重点聚焦于深海环境下的资源潜力评估、勘探方法创新与环境影响评估。在应对全球能源结构转型和对深海矿产资源日益增长的需求背景下，本书旨在为海洋地质学家、海洋工程师以及相关政策制定者提供一个全面、深入的技术与理论框架。 第一部分：深海地质背景与资源潜力 第一章：全球海洋地质格局与深海演化 本章首先梳理了全球大洋地质构造的基本框架，包括板块构造、洋中脊、海沟以及大陆边缘地带的形成机制。重点分析了深海平原、海山链和海底峡谷等关键地貌单元的形成过程及其对沉积物和矿物富集的控制作用。通过对新生代以来洋底沉积体系的演化分析，阐明了深海沉积盆地的物源、输运和沉积模式，为后续的资源潜力预测奠定地质基础。 第二章：多金属结核与深海热液硫化物——关键矿产资源 本章详细剖析了两种最重要的深海固态矿产资源——富钴铁锰结壳（富钴结壳）和深海热液硫化物（SMS）。 富钴结壳： 探讨了其形成于海山坡和洋脊的特定水动力和地球化学条件。详细介绍了影响结壳生长速率和金属富集度的水团动力学、溶解-沉淀平衡机制。书中结合案例分析了不同海域（如克拉里昂-克利珀顿区）富钴结壳的矿物学特征、元素赋存状态及其开采可行性评估。 深海热液硫化物： 阐述了海底构造活动触发的热液循环过程，包括岩浆热源、流体迁移路径、以及硫化物在热液羽流中的快速沉降与沉积机制。对主要的硫化物矿床类型（如黑烟囱、白烟囱、残积矿床）的地球化学指纹进行了细致的对比分析，特别关注了铜、锌、金、银等伴生金属的赋存规律。 第三章：可燃冰（天然气水合物）的赋存特征与勘探潜力 本章全面概述了天然气水合物（AGH）的物理解剖学和地球化学特征，包括其稳定域的温度和压力条件。本书侧重于利用地球物理勘探数据对水合物储层进行识别与评价。详细介绍了利用多通道地震反射法识别海底反射角（BSR）的技术流程，结合声波测井（如声波时差、声阻抗）对水合物饱和度和孔隙度进行反演的方法。此外，还讨论了在特定沉积环境（如浊积扇、被动大陆边缘）中水合物聚集体的形成模式。 第二部分：深海资源勘探与地球物理技术 第四章：深海沉积物地球物理探测方法 本部分聚焦于对海底表层及浅层次表层地质结构的非接触式和接触式探测技术。 浅层地震反射法： 详细阐述了连续反射地震（MCS）技术在识别沉积地层界面、断裂构造以及潜在储层（如水合物上覆/下伏地层）中的应用。讨论了针对浅层目标的高频率、高分辨率数据采集与处理技术，包括气枪源、流线拖体阵列的选择。 侧扫声呐与多波束测深（MBES）： 侧重于高分辨率海底地貌成像和底质分类。探讨了如何利用MBES数据生成高精度数字高程模型（DEM），并结合侧扫声呐的后向散射强度信息，识别海底地形的微观变化（如沙波、蠕变痕迹）和硬底质分布。 重力和磁力测量： 阐述了在拖体或AUV平台上获取的重力梯度数据在推断深部基底形态和区域地质构造方面的应用，并分析了磁异常数据在确定洋壳年龄和岩性分布中的作用。 第五章：地球化学取样与原位分析技术 本章强调了深海取样过程的复杂性和对代表性的要求。 沉积物柱状取样与箱式取样： 详细介绍了重力柱状仪、活塞柱状仪在不同水深和底质硬度下的操作规程，以及防止扰动的关键技术。对于热液区，探讨了热液流体取样器（如温控采样瓶）在捕获高压、高温、高化学活性流体方面的设计原理和操作规范。 深海地球化学分析： 重点介绍了对岩芯和热液流体中的关键元素（如稀土元素、过渡金属、非金属元素）的分析流程，包括固相和液相的样品前处理技术。探讨了稳定同位素（如氧、碳、硫同位素）在示踪热液活动源区和流体演化路径中的应用。 第六章：深海环境遥感与遥控探测系统 本章关注于利用先进的自动化和遥控平台获取大范围、高时空分辨率的数据。 自主水下航行器（AUV）与混合水下航行器（HUV）： 详细描述了AUV在执行区域性地球物理调查任务中的导航、定位和数据采集能力。特别关注了AUV搭载的海底勘测系统（如合成孔径声呐SAR、次表层剖面仪SPR）的性能参数与数据解释方法。 遥控水下作业器（ROV）的应用： 阐述了ROV在目标点精确定位、高精度采样、高清视频/图像采集以及原位传感器部署中的作用。讨论了如何利用ROV搭载的精密机械臂进行热液烟囱的结构采样，并进行现场环境参数（如温度、pH值、氧化还原电位）的测量。 第三部分：深海资源开发的环境影响与可持续性 第七章：深海采矿对沉积环境的扰动分析 本书严肃对待深海资源开发对脆弱深海生态系统的潜在影响。本章着重于采矿活动可能引发的沉积物羽流（Plumes）的运移、扩散与沉降过程。通过建立水动力模型，模拟采矿活动引起的底层水团扰动，评估悬浮物对水体透明度和底层生物的长期影响。详细分析了不同采矿方法（如拖网式、提升式）对海底表层和浅层沉积物结构造成的直接物理破坏程度。 第八章：热液区与中洋脊生态系统的敏感性评估 深海热液喷口是地球上独有的化能合成生态系统。本章评估了此类独特生境对采矿活动和海底基础设施建设的敏感性。讨论了如何利用生物声学技术和深潜照相系统建立基线生态数据库，用以监测硫化物开采后，优势物种群落结构、生物多样性及关键生态过程（如初级生产力、物质循环）的恢复速率。强调了在资源评估阶段即需划定生态保护区（Areas of Particular Environmental Interest, APEI）的重要性。 第九章：深海资源管理的法律框架与技术前瞻 本章从宏观角度审视深海资源的国际治理与未来技术路线。概述了国际海底管理局（ISA）的相关法规和“共同继承财产”原则。讨论了可持续开采的技术路径，包括： 循环经济与资源利用： 研究如何提高采出矿物的回收率，减少尾矿的排放。 环境监测与实时反馈系统： 探讨利用光纤传感、生物传感器网络等技术，对采矿作业区域进行实时、连续的环境状态监测，以实现对作业参数的智能调控。 本书最终旨在促进技术创新与环境保护之间的平衡，确保深海资源的开发是在科学、负责任和可持续的框架内进行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目，瞬间就吸引了我，仿佛一扇通往神秘海底世界的大门在我眼前缓缓开启。我脑海中立即闪过无数个关于海洋深处的想象：那里有沉默的海底山脉，沉默地矗立着亿万年；有深不见底的海沟，仿佛是地球心脏的脉搏；有古老沉船静静地躺在海底，诉说着昔日的辉煌；甚至还有可能存在着我们从未发现过的奇特地质构造，它们是地球母亲在沉默中孕育的艺术品。书名中的“高分辨率”三个字，更是让我心潮澎湃，这暗示着我们看到的将不再是模糊的轮廓，而是清晰、细腻、仿佛触手可及的海底景象。我尤其对“探测处理理论与技术”这一部分内容充满好奇，我猜想，这本书将会深入浅出地揭示，那些令人惊叹的海底地形地貌是如何被“看见”的，背后究竟蕴含着怎样的科学智慧和技术革新。它让我对海洋探索的科学性和专业性有了更深的认识，并渴望从中学习到更多关于如何揭示海洋奥秘的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就十分高大上，而且“高分辨率”和“海底地形地貌”几个词立刻勾起了我的好奇心。我一直对海洋深处的世界充满了探索欲，想象着那些隐藏在黑暗中的奇特地貌，比如深邃的海沟、雄伟的海山，甚至是传说中的海底城市遗迹（虽然知道那只是幻想）。所以，当看到这本书的书名时，我脑海里立刻浮现出了一个画面：一艘现代化的科考船，搭载着先进的声呐设备，在波涛汹涌的海面上辛勤工作，一点点揭开海底的神秘面纱。这本书的名字让我联想到那些通过高科技手段绘制出的精美海底地图，它们不仅是科学研究的宝贵财富，更是对我们了解地球、保护海洋的基石。我特别好奇，作者是如何做到“高分辨率”的，是不是采用了什么颠覆性的技术？“探测处理理论与技术”这几个词又暗示了这本书的深度和专业性，让我对接下来的阅读充满了期待，希望能够了解到如何将探测到的原始数据转化为我们现在看到的清晰而详尽的海底地图。

评分☆☆☆☆☆

《高分辨率海底地形地貌——探测处理理论与技术》这个书名，像是一个充满魔力的咒语，瞬间将我的思绪带到了那片充满未知与神秘的蔚蓝深处。我常常在想，在距离海平面几千米甚至上万米的黑暗中，究竟隐藏着怎样令人惊叹的地貌？是巨大的海底高原，还是如同刀削斧劈般的海底断崖？是孕育着奇特生命的深海热液喷口，还是那些沉默了千百年的远古遗迹？书名中“高分辨率”这几个字，让我对能够呈现出的海底景象充满了无限的遐想，我期待着能够看到那些细节丰富、栩栩如生的海底画面。而“探测处理理论与技术”更是勾起了我浓厚的学术兴趣，我设想，这本书将不仅仅是介绍海底的“长什么样”，更会深入探讨“为什么长成这样”以及“如何能够‘看见’它们”的科学原理。这让我对接下来的阅读充满了期待，希望能够从书中学习到支撑这些神奇海底景象背后的科学逻辑和工程创新。

评分☆☆☆☆☆

《高分辨率海底地形地貌——探测处理理论与技术》这个书名，让我眼前立刻浮现出一幅幅令人惊叹的画面：那是一种如同上帝视角般审视我们蓝色星球的体验。我设想着，通过这本书，我将能够“亲眼”看到那些隐藏在海洋深处、不为人知的壮丽景观，它们可能比我们陆地上任何地貌都更加奇特和宏伟。我想象着，那些科学家们如何运用最尖端的科技，比如多波束声呐、侧扫声呐等，就像用一双无形的手，在漆黑的海底细致地“触摸”和“描绘”，一点一点勾勒出海底山脉的轮廓，勘测出海沟的深度，甚至辨认出海底火山的痕迹。书名中的“探测处理理论与技术”几个字，让我对这本书的严谨性和科学性充满了信心。我预感，这本书不仅仅是简单的地理介绍，更会深入探讨那些让高分辨率成为可能的科学原理和工程技术，比如数据采集的精度、信号的处理方法、以及如何消除海洋环境带来的各种干扰等等。这让我对能够更深入地理解我们脚下这片广阔海洋的形成和演变，充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本《高分辨率海底地形地貌——探测处理理论与技术》的书名，让我产生了一种想要潜入深海的冲动，仿佛自己就是一名潜水员，正操控着一艘先进的潜艇，穿梭于幽暗的海底世界。我脑海中勾勒出的画面，是无数次在纪录片中看到的那种震撼场景：巨大的海底山脉拔地而起，险峻的海沟深不见底，色彩斑斓的珊瑚礁在微弱的光线下闪烁着迷人的光芒，还有那些形态各异的海底生物，它们在这样独特的环境中生息繁衍。这本书的书名，尤其是“地形地貌”四个字，让我对那些未知的、未被人类踏足过的海底景观充满了好奇。它不仅仅是冰冷的地理数据，更是蕴含着地球演变的历史和生命的奇迹。我一直在想，我们看到的那些精美的海底地形图，背后到底隐藏着多少复杂而精密的技术？“探测处理理论与技术”这几个词，让我对这本书的内容充满了专业上的期待，我希望能从中学习到，科学家们是如何克服海洋的巨大压力和黑暗环境，通过精密的仪器收集数据，再通过复杂的算法和处理技术，最终呈现出如此令人惊叹的海底世界的。