声呐是专享能够准确测绘大面积海底和任何水体覆盖区域的仪器,因为与电磁波相比,声波在水中的衰减要低得多。
因此声呐仪器在世界各地被人们广泛使用,《侧扫声呐手册:原理与应用》是介绍声呐在海洋及近岸水体中应用的工具书。
《侧扫声呐手册:原理与应用》分为三个主要部分:声呐图像获取,覆盖了与声呐使用者相关的所有的技术和科学方面;来自不同环境的例子,包括了存在于海底的所有深度的越来越多的人造物体;不错解释技术,目前近期新的进展,并且评估可靠使用它们的范围。
声呐是唯一能够精确测绘大面积海底和任何水体覆盖区域的仪器,因为与电磁波相比,声波在水中的衰减要低得多。因此声呐仪器在世界各地被人们广泛使用,特别是在那些从来没有测绘过的区域。这就意味着有一本参考书对新使用者来说将是非常必要的,对那些需要面对新功能的老使用者也是一样。我在同事Bramley J.Murton,D.Milkert和V.Huhnerbach的帮助下,于1997年写了一本名叫《海底声呐图像手册》的书,初步满足了使用者的需求,这些同事至今仍工作在英国南安普顿海洋研究中心(Southampton Oceanography Centre)。我们很高兴地看到,从那时起,这本书被许多同事、学术界和工业界人士在测量的过程中或者在陆地上进行数据后处理时作为重要的参考书。一些大学已经把它作为相关课程的主要教科书,一些勘测公司已经把它作为他们的新工程师的主要培训资料。
随着时间的流逝,最后一个版本停印,各地的朋友和同事都开始期待新版本的诞生。与此同时,我来到了巴斯大学物理系工作,我的研究方向(和出版物)涵盖的范围比海底测绘更加广泛。通过审视其他水下仪器(例如,双基地声呐、仿生声呐、被动传感器)有助于扩展本书的观点,正确应用侧扫声呐。对行星遥感的不断研究也有助于更好地领会图像判读的一般性质,特别是面对陌生的、新的环境时。这些变化都反映在了这本《侧扫声呐手册》上,不同的主题内容都有相应地改进。在一个简短的介绍之后(第1章),本书分为三个主要部分:声呐图像获取(第2-4章),覆盖了与声呐使用者相关的所有的技术和科学方面内容;来自不同环境的例子(第5-9章),包括了存在于海底所有深度的越来越多的人造物体;高级解释技术(第10-11章),包括目前最新的进展,评估了这些技术被可靠使用的程度。我的目标是使这本书能够被大家广泛使用,难易程度定位在研究生水平,将方程式的数量降到最低。读者可通过参考文献对相关内容做进一步了解,每章后面都有一些必要的参考文献,在本书的最后有一个完整的参考文献列表。
以商品名称、商标、制造商或其他方式提及商业产品、流程或服务不构成或暗示对其作者或其机构的认可。类似地,特定文章或结果的存在或不存在并不意味着对其价值的任何判断,只不过是想在有限的篇幅和写作时间中为读者呈现侧扫声呐处理和解释的基本知识,重点放在最具代表性和容易获得的例子上。
1 引言 …(1) 1.1 本书概述 ……(1)2 声信号和数据采集 ……(6) 2.1 声呐成像系统 ……(6) 2.2 声学理论基础 ……(7) 2.3 信号产生和数据采集…(15) 2.4 新概念和工具…(18) 2.5 声呐性能……(24) 2.6 小结……(26) 2.7 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(27)3 侧扫声呐成像与测深……(28) 3. 1 声学测量数据处理……(28) 3.2 侧扫声呐图像…(30) 3.3 附加的测深能力……(32) 3.4 成像与测深融合……(34) 3.5 小结……(37) 3.6 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(37)4 侧扫声呐数据处理……(38) 4.1 反向散射剖面……(38) 4.2 导航和姿态……(38) 4.3 数据预处理……(44) 4.4 辐射校正……(47) 4.5 几何校正……(50) 4.6 测深数据处理……(52) 4.7 图像生成……(53) 4.8 后处理……(54) 4.9 工作实例……(58)5 扩张与俯冲……(67) 5.1 板块构造与海底……(67) 5.2 构造结构……(70) 5.3 火山构造……(74) 5.4 沉积物区域……(80) 5.5 热液构造……(81) 5.6 与俯冲有关的海底构造……(84) 5.7 区域成像示例……(89) 5.8 小结……(91) 5.9 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(92)6 深海盆地和极地海洋……(93) 6.1 引言……(93) 6.2 辅助信息……(93) 6.3 深海盆地……(97) 6.4 极地海洋 ……(104) 6.5 区域图像:夏威夷深海平原…(109) 6. 6 小结 ……(113) 6.7 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(113)7 大陆边缘 ……(115) 7.1 引言 ……(115) 7.2 沉积构造 ……(116) 7.3 构造作用和火山作用产生的结构 …… (128) 7.4 其他结构(130) 7.5 区域图像 ……__________(137) 7.6 小结 …(141) 7.7 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(141)8 浅水环境 ……(143)8.1 引言 …(143 8.2 沉积构造 ……(143) 8.3 外露岩石 ……(148) 8.4 生物构造物 ……(151) 8.5 区域图像 ……(154) 8.6 小结 ……(155) 8.7 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(155)9 人造结构 ……(157) 9.1 引言 …(157) 9.2 计划结构 ……(157) 9.3 意外结构 ……(163) 9.4 海底废弃物和军用水雷 …170) 9.5 声呐和水下考古 …(172) 9.6 小结 ……(173) 9.7 拓展阅读(也可参考书后的参考文献) ……(174)10 异常现象和假象……(175) 10.1 引言……(175) 10.2 传播假象……(176) 10.3 物理(散射)假象 ……(178) 10.4 假象处理……(185) 10.5 假象的解释……(193) 10.6 小结……读(也可参考书后的参考文献) ……(194)11 计算机辅助解释……(196) 11.1 引言…(196)11.2 传统技术…(197)11.3 新技术…(207) 11.4 海底特征……(212) 11.5 人工智能———专家系统……(215) 11.6 小结……(216) 11.7 拓展阅读 (也可参考书后的参考文献) …(216)12 结论……(217)参考文献……(219)