海洋地学精品：高分辨率海底地形地貌 - 海洋地质地形地貌

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近日，由吴自银研究员和阳凡林教授等撰写的《高分辨率海底地形地貌》套书在我社正式出版。该套学术著作对近20年来我国海底地形地貌的实践工作进行了系统的总结，对海底地形地貌探测技术、处理技术、成图技术和科学应用等内容进行了详细论述，是现代高分辨率海底地貌学学科领域较为系统的学术研究成果。全书特别突出了理论研究、技术开发和科学应用三者相结合的特点，是当今海洋地学领域的精品与力作，特向各位读者推荐。

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高分辨率海底地形地貌学是国际海洋地学研究前沿的方向之一，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，将海底地形地貌的空间分辨率从传统的10～1km 级大幅提升至现在的10～1m 级，能分析过去难以揭示的海底地形地貌非常精细的特征，促进了传统海底地貌学向当今高分辨率和定量化研究方向的跨越式发展。现代高分辨率海底地形地貌学已广泛应用于大陆架划界、海底资源调查和海洋工程建设等多个方面，在满足国家重大需求方面发挥了不可替代的作用。

当前，我国从事海洋调查与科研的单位众多，从业人员队伍庞大，涉海高校很多。但在高分辨率海底地形地貌学领域，一直缺少系统完整的工具书和高校教材，难以满足从业人员和高校人才培养的迫切需求。作者团队长期从事海洋一线调查与科研工作，很多成员还是高校的任课教师，具有丰富的实践与教学经验。该套著作，兼顾实际生产与教学工作需要，从探测技术、处理技术、可视计算和科学应用等四大方面进行了详细深入地论述。

海底地形地貌探测技术 6 g8 h1 U# G' w4 a. d6 {

从工作原理、作业方法与流程角度，对主要的海底地形地貌探测技术进行了重点论述，还对机载LiDAR测深技术、水下航行器和海底观测网技术等新兴技术进行了介绍。随着声探测、卫星定位、遥感、电子、计算机等技术的发展，海底地形地貌探测技术发生了巨大转变，进入以数字式测量为主体、以自动化及智能化技术为支撑、以4S（3S+Acoustics）技术为典型代表的现代海底地形地貌探测的全新阶段。以船只、水下机器人、飞机、卫星和水下观测网为平台的立体测量框架将是未来海底地形地貌探测的主体构架，以满足浅中深等不同海域及岛礁区的海底地形探测与监测需要。

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▲海底地形地貌探测基本原理示意图

海底地形地貌后处理技术与方法 : u$ I9 v: u0 n8 a" H+ R

对多种常用的探测数据处理技术进行了论述，包括数据解析、异常数据滤波、系统误差处理和特征提取等方面的内容。 多波束、侧扫声呐和浅地层剖面仪等海底地形地貌探测技术装备均是多传感器的高度集成，随着组合导航、声学、电子和计算机等技术的发展而飞速发展，采集数据体现了高精度、高密度、高分辨率和多误差源的特点，数据处理技术也伴随着硬件技术在不断发展。无论是多波束系统、侧扫声呐，还是浅层剖面仪，由于受仪器自噪声、海况因素、声呐参数设置和声速剖面等因素的影响，测量资料不可避免地存在着误差，对这些设备采集的资料进行精细处理也是必不可少的一环，是进行研究和应用的基础。

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▲多波束测深揭示的海底沙波地貌

海底自动成图技术与可视计算 & b1 i6 Y! j+ Z

重点对成图技术底层算法进行了论述，还对海底沙波识别和大陆架划界界限自动识别等可视计算技术进行了介绍。图形表达和可视计算也是海底地形地貌探测与研究的基本内容，一方面通过图形图像的方式直观表达所探测的数据，便于海底地貌分析与研究，另一方面，通过对所获取数据的深度挖掘，揭示海底科学现象的实质，进而更好地研究自然规律。因此，海底地形地貌的可视化来源于计算机图形学，但又有其学科本身的内涵，是商业化图形软件或GIS软件所无法替代的，需要结合本学科特点，进行海底自动成图与应用技术的开发。

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▲多波束测深揭示的海底峡谷地貌

海底地形地貌探测技术应用

以具体实例方式探讨海底地形地貌探测技术在地貌学研究、海底声学底质分类，以及在国际海底资源研究中的应用。海底地形地貌是从事海洋调查与科学研究的最基础的学科，几乎所有与海洋有关的活动均涉及海洋水深。就地貌学本身而言，在河口三角洲、浅海和陆架涉及到海底动力地貌学应用研究，在陆坡、边缘海盆和大洋盆，又涉及到构造地貌学应用研究，近年来，基于水深和海底地貌学的海底命名研究是国际上的又一研究热点。在海底资源探测与研究方面，海底地形地貌探测也是不可或缺的，无论近年来在大陆边缘发现的天然气水合物，还是国际海底区域的多金属资源，这些海底资源的形成赋存无不与海底地形地貌有密切的关系。此外，基于多波束探测技术的海底声学底质分类、基于侧扫声呐的海底目标探测与识别也是重要的应用研究领域。

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▲多波束测深揭示的大洋底海山地貌

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金翔龙院士为该著撰写了序言，对于该套著作给予充分肯定，指出：“海底地形地貌是海底科学的基本内容，在揭示海底的基本特征、变化规律与动力过程中发挥着重要的基础学科的作用”。建设海洋强国是当代中国海洋人的伟大使命，海洋探测技术为建设海洋强国提供了重要保障，包括多波束、浅层剖面和侧扫声呐在内的海洋探测设备，正在近海海洋工程探测、陆架管线路由勘查、海洋考古、海洋资源调查、海洋维权和海洋国防等方面发挥着重要作用。

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在“建设海洋强国”、“中国梦”和“海上丝绸之路”等国家目标的指引下，中国的海洋探测已从近海走向“深蓝”，中国科考船活跃在全球三大洋和南北极。该套学术著作可在中国海洋调查与科研工作，以及海洋科技人才培养方面发挥重要作用。

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本文根据《高分辨率海底地形地貌》（ 吴自银等著．北京：科学出版社，2017）相关内容重新编排。

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吴自银等著．北京：科学出版社，2017.12

ISBN 978-7-03-052902-2

《高分辨率海底地形地貌》按照学科的特点，对海底地形地貌探测技术、处理技术、成图技术和科学应用研究等内容进行了详细论述。为便于广大读者了解如何获取并基于地形地貌数据进行科学应用研究，全书突出了理论研究、技术开发和科学应用三者相结合的特点。全套包括两册。探测处理理论与技术分册系统论述了海底地形地貌探测与数据处理等方面的内容。

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吴自银等著．北京：科学出版社，2017.9

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ISBN 978-7-03-052904-6

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责任编辑：张井飞 韩鹏 白丹

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可视计算与科学应用分册系统论述了成图技术和科学应用研究等方面的内容。

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