[科普中国]-海底底质探测

海底底质探测（seabed geology survey）海洋测绘的类型之一是指探测海底表层物质组成的工作。

简介海底表层一般由陆源物质沉积物、火山沉积物、生物沉积物或暴露的基岩组成在浅水海域可用采泥器或水佗进行底质探测，在较深海域，普遍使用浅底层剖面仪底质探测一般与水深测量同时进行底质点的密度，要根据需要和海底表层底质状况来确定。在一般海图上，以缩写注记的方法表示底质，也可编制成底质专题海图底质资料是舰船锚泊、潜艇坐底、水中武器发射以及海底地壳构造和运动等的重要参考资料。

探测对象海底底质探测主要是针对海底表面及浅层沉积物性质进行的测量。

探测工作及方法探测工作是采用专门的底质取样器具进行的，可以由挖泥机、蚌式取样机、底质取样管等来实施。这些方法可在船只航行或停泊时，采集海底不同深度的底质，也能够采集海底碎屑沉积物、大块岩石、液态底质等。其中，用于深水取样的底质采样管有索取样管和无索取样管两种。

探测特点海底底质探测也可以采用测深仪记录的曲线颜色来判明底质的特征。为了探测沉积物的厚度和底质的变化特征，采用浅地层剖面仪、声呐探测器等，浅水区还可以采用海上钻井取样。在所有的海底底质探测手段中，基于声学设备通过获取海底底质声呐图像反映海床底质、地貌的方法具有简单、有效等特点。

海底浅层剖面仪借助波束回波强度与海底底质之间的关系，根据侧扫声呐系统所获得的海底地貌图像，可以实现对海底沉积物表层质底属性的判断。若要对海底沉积物表层以下深度底质进行探测，还需要借助海底浅层剖面仪，如图所示。海底浅层剖面仪又称次海底剖面仪，它是研究海底各层形态构造和其厚度的有效工具，其工作原理与回声测深仪相同。人们很早就发现，在用回声测深仪测深时，声音有时穿透底质层，在测深图上记录了海底沉积层及其构造。1

海底底质分类按照测量仪器获得的海底声呐图像的不同，海底分类常采用的方法有如下几种：

剖面声呐、测深仪法对用剖面声呐、测深仪法提取的声学特征进行海底底质分类时，需进行下列5个方面的计算和统计分析，即

①反射系数；

②累积能量归一曲线（取决于沉积物衰减系数）；

③反射信号的时域波形特征（幅度分布统计、直方图等）；

④反射信号的频域特征；

⑤回波的屏间相关统计。

侧扫法对用侧扫法提取的声学参数进行海底底质分类时，需进行下列3个方面的计算和统计分析，即

①回波强度的统计量（分位点）；

②纹理特征提取；

③斜人射反向散射强度与人射角的关系。

多波束方法对利用多波束方法提取的声学特征进行海底底质分类时，需进行下列8种方法的计算和统计分析，即：均值、分位数、标准偏差、对比度、频谱、回波幅度的直方图等、分形锥法和神经网络法。

底质分类的能力和效果不仅取决于所使用的声呐手段，还取决于分类算法。剖面声呐和测深声呐使用的都是正人射信号，回波中能更多地携带地层信息，能以较高的置信度推测沉积物的物理性质，其中宽带剖面声呐所得到的分类和特征估计的效果要好于普通测深仪所得到的效果，但由于普通的低频宽带剖面声呐换能器的开角非常大，因此，当海水略深时，回波中底表面和内部的散射信号将会混淆。两种声呐共同的缺点是所测得的信息只是换能器正下方的单点信息。多波束和侧扫声呐系统除了可以得到近垂直人射的声波外，还可以得到多角度散射信号，信息量大，尤其是它可以得到较大面积海底表层沉积物的信息，工作频率高，在海底地形全覆盖测量方面应用前景十分广阔。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学