圖像聲吶

時間：2023-07-13

圖像聲吶應用領域綜述

一、目前應用領域

⒈海洋局域生態(tài)系統監(jiān)測

海洋活動的增加給海洋生態(tài)系統帶來一定程度的破壞。造成海洋環(huán)境污染的原因主要有：陸源污染物的排放、海洋石油勘探、海洋傾倒廢物、海上事故等。這些活動破壞了海洋生物的多樣性，某些有**生態(tài)群落(如珊瑚礁生態(tài)系統、波西多尼亞水生植物群)也日益消亡，大范圍連續(xù)監(jiān)測海洋局部生態(tài)系統的變化，對后續(xù)科學評估和治理具有重要意義。有文獻將側掃聲吶系統應用于荷蘭西南部河口的淺灘成圖，進而監(jiān)測貝殼類生物的棲息環(huán)境，使用落潮時拍攝的水下圖片驗證了基于聲圖監(jiān)測水下環(huán)境變化的有效性，證明了側掃聲吶可有效監(jiān)測海洋生物棲息地的變化；有文獻應用側掃聲吶研究了大西洋Porcupine Bank中冷水珊瑚堆形成的腐蝕地貌；有文獻應用側掃聲吶圖像監(jiān)測和管理地中海波西多尼亞水生植物(Posidonia oceanica)生態(tài)群；有文獻使用1990、1991、2006年3期側掃聲吶圖像分析了地中海波西多尼亞水生植物的變化，波西多尼亞水生植物群落被生物學家視為地球上較古老的植物，是局部生態(tài)系統不可缺少的部分，但由于海洋環(huán)境的惡化開始逐漸減少，上述研究給大范圍監(jiān)測其變化提供了新的思路，從而為制定相關的保護措施提供了基礎資料；有文獻分析了應用側掃聲吶圖像評估珊瑚礁生態(tài)系統中不同菌落形態(tài)和數量的可能性；有文獻應用側掃聲吶監(jiān)測了日本本州島的海草分布；有文獻利用側掃聲吶探測到了珊瑚礁生態(tài)系統中的以沙管蟲，開創(chuàng)了基于側掃聲吶圖像探測海洋中微小生物的**；還有文獻基于側掃聲吶和淺地層剖面數據研究了北愛爾蘭下厄恩湖的自然和人為沉積記錄，通過側掃聲吶圖像中的明暗變化，證實了淺表層記錄中的異常變化除底質因素外，主要誘因是人為活動對環(huán)境的影響，給全面了解海洋局部環(huán)境提供新的思路。

我國四大海區(qū)均具有很多高生產力的生態(tài)系統，如沿岸淺海生態(tài)系統、河口生態(tài)系統、近岸上升流生態(tài)系統、海藻(草)場生態(tài)系統、紅樹林生態(tài)系統、珊瑚礁生態(tài)系統、大洋生態(tài)系統等，其中蘊藏著各類豐富的海洋資源，成為我國沿海地帶經濟與社會發(fā)展的重要基礎。在一些重要河口、港灣水域，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化，生物多樣性大大降低，赤潮頻發(fā)；許多典型生態(tài)系統面積急劇縮小，自然景觀不斷遭到破壞；港口淤積、航道萎縮、海岸侵蝕及風暴潮和臺風災害等問題也因生態(tài)環(huán)境惡化而日趨嚴重。上述研究的成功示例將會為我國海洋局域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供新的思路。

⒉海水養(yǎng)殖及瀕危動物監(jiān)測

海水養(yǎng)殖業(yè)是海洋產業(yè)鏈的一個重要環(huán)節(jié)，在當前**糧食危機日益嚴重的情勢下，海洋養(yǎng)殖資源成為各國追求的對象。不管是在開發(fā)還是在后續(xù)的管理過程中，養(yǎng)殖資源的調查評估都是一項基礎性內容，在各項調查方法中，基于聲學方法因探測范圍廣、效，且不會對養(yǎng)殖資源造成破壞的優(yōu)點，得到了國內外學者的關注。有文獻利用側掃聲吶快速監(jiān)測渾濁的激流系統中的水生動物，研究表明該方法比傳統的布網和誘騙技術在效率和準確性上都有明顯的提高，且克服了渾濁水體中光學儀器不易使用的缺陷；有文獻利用側掃聲吶探測瀕危的海洋鱘魚，研究證明了基于側掃聲吶圖像可以提高正確探測率，為在其他水域探測海洋瀕危物種提供了新的方法和思路；還有文獻指出了側掃聲吶在探測海底地貌、沉積物類型和研究海洋循環(huán)系統的有效性，而上述因素決定著水中營養(yǎng)物質的分布，進而影響魚類種類和長勢。

據統計，世界上漁業(yè)資源的一半已經被人類充分利用，1/4還有潛力繼續(xù)加大利用，剩余的1/4已經處于嚴重衰退的狀態(tài)中。我國東海存在素有“**魚倉”之稱的舟山漁場，其余各海域分布著的主要漁場有：海漁場、呂泗漁場、大沙漁場、南海沿岸漁場、東沙漁場、北部灣漁場、中沙漁場、西沙漁場、南沙漁場等。前述研究為我國基于側掃聲吶圖像大范圍監(jiān)測這些漁場的養(yǎng)殖資源提供了新的思路。

⒊海底熱液噴口及冷泉探測

有文獻應用AUV上裝載的側掃聲吶，在沖繩島海域發(fā)現了熱狀羽流(如圖1所示)，開創(chuàng)了基于側掃聲吶圖像研究海底熱液噴口的**；還有文獻應用安裝在AUV上的側掃聲吶在馬里亞吶海溝發(fā)現了新的深海熱液噴口(如圖2所示)，結合磁力儀、多波束和水下照片數據，分析了熱液噴口周圍環(huán)境，表明基于高分辨率地球物理調查手段檢測熱液噴口的可行性。

詞條
詞條說明
技術聚焦：側掃聲吶深度剖析
雖然今天的多波束回聲測深儀具有反向散射功能，但在海底繪圖中，傳統的側掃聲納（Side Scan Sonar,SSS）它仍然有很多優(yōu)點。在過去的幾年里，側掃聲納技術發(fā)生了一系列的演變，但沒有革命性的變化。今天，我們專注于聲學成像武器側掃聲納。側掃聲納主要用于安裝在物體和海底結構上SSS拖魚兩側的兩個傳感器發(fā)出聲波脈沖并數字化，以獲得海底圖像。SSS沿時間線顯示回波能量強度，以獲得海底的連續(xù)圖像。側掃
橋墩水下信息勘測——三維圖像聲吶
橋墩水下信息勘測基于三維圖像聲納如何定期檢查跨海橋等水下建筑，確保其安全，一直是社會關注的一個重要問題。到目前為止，跨海橋墩的安全檢查主要依靠潛水員通過手觸摸、視覺和拍照潛入目標作業(yè)區(qū)域。該檢查方法操作效率低，檢查精度差，工作風險高，難以實現大規(guī)模檢查，真正確保重要水下結構的安全。提供的聲學成像系統是橋墩安全檢查中使用的新型聲納系統之一。它是一種集高分辨率聲納圖像和高精度深度測量數據于一體的精確海
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