图像声呐

图像声呐应用领域综述

一、目前应用领域

⒈海洋局域生态系统监测

海洋活动的增加给海洋生态系统带来一定程度的破坏。造成海洋环境污染的原因主要有：陆源污染物的排放、海洋石油勘探、海洋倾倒废物、海上事故等。这些活动破坏了海洋生物的多样性，某些有价值生态群落(如珊瑚礁生态系统、波西多尼亚水生植物群)也日益消亡，大范围连续监测海洋局部生态系统的变化，对后续科学评估和治理具有重要意义。有文献将侧扫声呐系统应用于荷兰西南部河口的浅滩成图，进而监测贝壳类生物的栖息环境，使用落潮时拍摄的水下图片验证了基于声图监测水下环境变化的有效性，证明了侧扫声呐可有效监测海洋生物栖息地的变化；有文献应用侧扫声呐研究了大西洋Porcupine Bank中冷水珊瑚堆形成的腐蚀地貌；有文献应用侧扫声呐图像监测和管理地中海波西多尼亚水生植物(Posidonia oceanica)生态群；有文献使用1990、1991、2006年3期侧扫声呐图像分析了地中海波西多尼亚水生植物的变化，波西多尼亚水生植物群落被生物学家视为地球上较古老的植物，是局部生态系统不可缺少的部分，但由于海洋环境的恶化开始逐渐减少，上述研究给大范围监测其变化提供了新的思路，从而为制定相关的保护措施提供了基础资料；有文献分析了应用侧扫声呐图像评估珊瑚礁生态系统中不同菌落形态和数量的可能性；有文献应用侧扫声呐监测了日本本州岛的海草分布；有文献利用侧扫声呐探测到了珊瑚礁生态系统中的以沙管虫，开创了基于侧扫声呐图像探测海洋中微小生物的先河；还有文献基于侧扫声呐和浅地层剖面数据研究了北爱尔兰下厄恩湖的自然和人为沉积记录，通过侧扫声呐图像中的明暗变化，证实了浅表层记录中的异常变化除底质因素外，主要诱因是人为活动对环境的影响，给全面了解海洋局部环境提供新的思路。

我国四大海区均具有很多高生产力的生态系统，如沿岸浅海生态系统、河口生态系统、近岸上升流生态系统、海藻(草)场生态系统、红树林生态系统、珊瑚礁生态系统、大洋生态系统等，其中蕴藏着各类丰富的海洋资源，成为我国沿海地带经济与社会发展的重要基础。在一些重要河口、港湾水域，生态环境严重恶化，生物多样性大大降低，赤潮频发；许多典型生态系统面积急剧缩小，自然景观不断遭到破坏；港口淤积、航道萎缩、海岸侵蚀及风暴潮和台风灾害等问题也因生态环境恶化而日趋严重。上述研究的成功示例将会为我国海洋局域生态环境监测提供新的思路。

⒉海水养殖及濒危动物监测

海水养殖业是海洋产业链的一个重要环节，在当前**粮食危机日益严重的情势下，海洋养殖资源成为各国追求的对象。不管是在开发还是在后续的管理过程中，养殖资源的调查评估都是一项基础性内容，在各项调查方法中，基于声学方法因探测范围广、效，且不会对养殖资源造成破坏的优点，得到了国内外学者的关注。有文献利用侧扫声呐快速监测浑浊的激流系统中的水生动物，研究表明该方法比传统的布网和诱骗技术在效率和准确性上都有明显的提高，且克服了浑浊水体中光学仪器不易使用的缺陷；有文献利用侧扫声呐探测濒危的海洋鲟鱼，研究证明了基于侧扫声呐图像可以提高正确探测率，为在其他水域探测海洋濒危物种提供了新的方法和思路；还有文献指出了侧扫声呐在探测海底地貌、沉积物类型和研究海洋循环系统的有效性，而上述因素决定着水中营养物质的分布，进而影响鱼类种类和长势。

据统计，世界上渔业资源的一半已经被人类充分利用，1/4还有潜力继续加大利用，剩余的1/4已经处于严重衰退的状态中。我国东海存在素有“**鱼仓”之称的舟山渔场，其余各海域分布着的主要渔场有：海渔场、吕泗渔场、大沙渔场、南海沿岸渔场、东沙渔场、北部湾渔场、中沙渔场、西沙渔场、南沙渔场等。前述研究为我国基于侧扫声呐图像大范围监测这些渔场的养殖资源提供了新的思路。

⒊海底热液喷口及冷泉探测

有文献应用AUV上装载的侧扫声呐，在冲绳岛海域发现了热状羽流(如图1所示)，开创了基于侧扫声呐图像研究海底热液喷口的先河；还有文献应用安装在AUV上的侧扫声呐在马里亚呐海沟发现了新的深海热液喷口(如图2所示)，结合磁力仪、多波束和水下照片数据，分析了热液喷口周围环境，表明基于高分辨率地球物理调查手段检测热液喷口的可行性。

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