【国家标准(GB)】 海洋调查规范 第5部分: 海洋声、光要素调查

ICS_07.060
中华人民共和国国家标准
GB/T12763.5—2007
代替GB/T12763.5--1991
海洋调查规范
第5部分：海洋声、光要素调查
Specificationsfor oceanographic survey-Part 5:Survey of acoustical and optical parameters in the sea2007-08-13发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码防伤
中国国家标准化管理委员会
2008-02-01实施
1范围
规范性引用文件
3术语和定义
一般规定
4.1调查任务的技术设计
站位布设和标准层次
4.3相关规定
5海水声速测量
技术指标
测量方法
数据记录和整理
6海洋环境噪声测量
6.1技术指标
测量方法
数据记录和整理
海底声特性测量··
技术指标
测量方法
数据记录和整理··
海洋中声能传播损失测量·
技术指标·
测量方法
数据记录和整理
海面照度观测
技术指标…
测量方法
数据记录和整理
表观光学量观测
技术指标
测量方法
数据记录和整理
固有光学量观测
11.1技术指标
测量方法
11.3数据记录和整理
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
记录表格式
测声换能系统的结构和布设
GB/T12763.5—2007
GB/T12763.5-2007
附录C（资料性附录）反射法的平均声速计算附录D（资料性附录）沉积物声速计算的经验公式附录E（资料性附录）纯水固有光学参数和温度校正系数参考文献
图1光谱仪水面以上观测几何示意图图B.1水听器减震系统
图B.2海上布设示意图
图C.1示波器出现的波形
表1干扰噪声级修正表
表2照度的测量要求
表3仪器灵敏度和动态范围要求
表4气-水表面反射率与风速、太阳天顶角的关系分立波段的光束透射率或光束衰减系数测量的基本技术要求表5
海水声速观测记录表
海洋环境噪声测量记录表
海底声特性测量
海底声特性测量
直接法现场记录表
一反射法现场记录表
声能传播损失测量一一发射船测量记录表声能传播损失测量-—接收船测量记录表.走航式海面照度存储载体索引表海面照度观测记录表
辐照度/辐亮度存储载体索引表
辐照度/辐亮度水下剖面测量法记录表表A.11
辐照度/辐亮度水面以上测量法记录表海水光束透射率/光束衰减系数存储载体索引表海水光束透射率/光束衰减系数观测记录表海洋光学数据文件格式规定
纯水固有光学参数和温度校正系数表（T。=22℃）46
GB/T12763《海洋调查规范》分为11个部分：一第1部分：总则；
第2部分：海洋水文观测；
第3部分：海洋气象观测；
第4部分：海洋化学要素调查；
—第5部分：海洋声、光要素调查；第6部分：海洋生物调查；
第7部分：海洋调查资料交换；
一第8部分：海洋地质地球物理调查；第9部分：海洋生态调查指南；
一第10部分：海底地形地貌调查；第11部分：海洋工程地质调查。GB/T12763.5—2007
其中第9部分、第10部分和第11部分对应于GB/T12763一1991是新增部分。本部分为GB/T12763的第5部分，代替GB/T12763.5—1991《海洋调查规范海洋声、光要素调
查》。
本部分与GB/T12763的第1部分和GB/T12763的第7部分配套使用。本部分与GB/T12763.5一1991相比，主要变化如下：一光学要索部分借鉴了美国航空航天局（NASA)2002年版的《海洋光学规范用于卫星海洋水色传感器检验（OceanOpticsProtocolsforSatelliteOceanColourSensorValidation，2oo2）》，并结合我国二类水体的具体情况作了全面的修订。除了保留原有的海面照度观测外，其余重新编写。
在光学要素中增加了辐亮度的观测量。以“表观光学量观测”统称辐照度和辐亮度测量。依据这二个观测量的获取，在数据处理中导出离水辐亮度、遥感反射比、辐照度反射比、漫射衰减系数等重要的海洋光学参数。
将原规范中的“海水可见光透射率观测”，改为“固有光学量观测”。光学部分的观测要素在测量的量、技术指标、测量方法、仪器设备的要求和数据处理等方面都有重大改变，在相应的章节都作了详细的规定和要求。一声学要素方面结合当前的水声观测仪器的发展，对参数的技术要求和测量方法及资料整理作了修改。
本部分附录A、附录B、附录C、附录D和附录E为资料性附录。本部分由国家海洋局提出。
本部分由国家海洋标准计量中心归口。本部分由国家海洋局第一海洋研究所负责起草，国家卫星海洋应用中心、国家海洋局第三海洋研究所、国家海洋技术中心参加起草。本部分主要起草人：丁永耀、唐军武、宋庆军、杨燕明、王岩峰、马毅、王项南、于连生。本部分所代替标准的历次版本情况为：-GB/T12763.5—1991。
1范围
海洋调查规范
第5部分：海洋声、光要素调查
GB/T12763.5—2007
GB/T12763的本部分规定了海洋声、光要素调查的技术指标、测量方法、数据记录和整理。本部分适用于海洋声、光要索调查，也可适用于江河、湖泊的声、光要素测量。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T12763的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB3102.6—1993光及有关电磁辐射的量和单位GB/T3241倍频程和分数倍频程滤波器GB/T3785
声级计的电、声性能及测试方法声学标准水听器
GB/T4128
GB/T12763.1#
第1部分：总则
海洋调查规范
GB/T12763.2
GB/T12763.3
GB/T12763.6
GB/T12763.7
GB/T12763.8
3术语和定义
海洋调查规范
海洋调查规范
海洋调查规范
海洋调查规范
海洋调查规范
第2部分：海洋水文观测
第3部分：海洋气象观测
第6部分：海洋生物调查
第7部分：海洋调查资料交换
第8部分：海洋地质地球物理调查下列术语和定义适用于GB/T12763的本部分。3.1
海水声速
sound velocity in the sea
声波在海水中的传播速度。
注：海水声速单位用m/s表示。
sound velocitygradient
声速梯度
海水中声速随深度或水平方向的变化率。注：声速梯度单位用s-1表示。
transitionlayerof soundvelocity声速跃层
声速随深度急剧变化的水层。
GB/T12763.5—2007
声速均匀层homogeneouslayerof soundvelocity声速不随深度变化的水层。
水下声道underwatersoundchannel在海洋中声速随深度变化存在极小值时，若将声源置于极小值附近水层，声线将被约束在一定厚度水层内传播，传播过程声能损失极小，此水层称为水下声道。注：声速极小值所处的水平面称为声道轴。声道轴下侧若是深海等温层，此水下声道又称为深海声道（SOFARchannel)。
marine environmental noise
海洋环境噪声
由存在于海洋中多种噪声源所辐射的并在其中传播的噪声。3.7
噪声频带声压级
noisebandsoundpressurelevel
一定频带内的海洋环境噪声声压与基准声压之比的常用对数乘以20。注：噪声频带声压级单位用dB表示。3.8
噪声声压谱级
soundpressurespectrum level of noiseLps
某一频率的噪声声压谱密度与基准谱密度之比的常用对数乘以20。注：噪声声压谱级单位用dB表示。3.9
背景干扰噪声background interferencenoise测量时由于各种原因产生的，对测量构成干扰的等效干扰噪声。3.10
水听器等效噪声声压谱级equivalentnoisepressurespectrumlevelofhydrophone水听器等效噪声声压谱密度与基准声压谱密度之比的常用对数乘以20。3.11
Wenz噪声谱级低限
minimum spectrum level of WenznoiseWenz谱级图中绘出的海洋环境噪声的最低谱级。3.12
sound velocityof sediments
沉积物声速
声波通过沉积物时的速度。
沉积物声衰减系数soundattenuationcoefficientof sedimentsα
平面声波在沉积物中传播时，声能在单位距离上衰减的分贝数。注：沉积物声衰减系数的单位用dB/m表示。3.14
能流密度
energy flux density
在离声源距离为r处测得的瞬时声强对时间的积分。注：能流密度的单位用J/m2表示。3.15
传播损失
transmissionloss
GB/T12763.52007
离声源1m处的能流密度E与离声源距离为r处的能流密度E(r)之比的常用对数乘以10。注：传播损失的单位用dB表示。3.16
amplitude spectrum density
幅度谱密度
声压信号力(t)付立叶变换的幅值。注：幅度谱密度的单位用Pa·Hz\1表示。3.17
照度luminance
照射到表面一点处的面元上的光通量除以该面元的面积。注：照度的单位用1x表示。
表观光学量
apparent opticproperties
随光照条件变化而变化的水体光学参数。3.19
固有光学量
finherent optic properties
不随光照条件变化而变化的水体光学参数。3.20
一类水体case-Iwater
光学特性主要由浮游植物决定的水体，一般指清洁的大洋水体。3.21
二类水体
case-IIwater
光学特性由浮游植物、无机悬浮颗粒和溶解有机物质等共同决定的水体。一般指近岸水体或浑浊水体。
辐照度irradiance
照射到表面一点处单位面积上的辐射通量。注：辐照度的单位用μW/cm表示。3.23
辐亮度radiance
单位面积单位立体角的辐射通量。注：辐亮度的单位用μW/（cm2·sr）表示。3.24
辐照度反射比
irradiance reflectance
GB/T12763.5-2007
水面下向上辐照度和向下辐照度的比值。3.25
diffuseattenuation coefficient漫衰减系数
水下的辐照度衰减系数或辐亮度衰减系数，统称漫衰减系数。注：漫衰减系数的单位用m-1表示。3.26
beamtransmittance
光束透射率
准直光束透射辐射通量与入射辐射通量的比值。3.27
光束衰减系数
beamattenuationcoefficient
垂直通过无限薄海水层的准直光束，其辐射通量的相对减弱除以海水层的厚度。注：光束衰减系数的单位用m-1表示。4一般规定
4.1调查任务的技术设计
调查任务的项目负责人应组织任务技术设计的编写。技术设计的内容如下：
调查项目；
提交的资料、成果和对成果的要求；测区、测站的布设；
调查方式、方法和质量控制要求；调查仪器设备及器材；bzxZ.net
调查船的要求，航次；
g）调查时间安排；
调查人员的组织和专业配备。
4.1.3调查计划编写原则见GB/T12763.1中的有关规定。4.2站位布设和标准层次
4.2.1根据调查目的和要求确定站位点。4.2.2声学要素的调查站位应视要素水平变化梯度而定，或以海洋声学应用需求而定。综合调查时，海水声速调查站位与温、盐、深调查站位一致。对于具有中尺度现象的海域调查，应同时进行海流剖面测量。
4.2.3光学要素的调查站位可根据专项调查需要和测量海区光学要素的水平变化梯度确定，一般的大面调查，近海区可相隔20nmile，远海区可相隔60nmile。4.2.4声学要素调查除海水声速外一般不设标准层次。海水声速调查的标准层次应与GB/T12763.2中规定的温、盐调查的标准层次相一致。4.2.5光学要素测量的标准层次为：表层、4m、6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、60m、70m、80m、90m、100m、120m、140m、160m、180m、200m。特殊要求另加。对于连续测量方式，根据需要另作要求。
表层、底层定义应符合GB/T12763.2中的有关规定。4
4.3相关规定
GB/T12763.5—2007
有关调查船实验条件的要求、仪器设备及其使用要求、原始观测资料记录和验收、海洋调查报告编写等内容见GB/T12763.1的有关规定。有关调查资料交换的要求见GB/T12763.7的有关规定。5海水声速测量
5.1技术指标
5.1.1测量的量
测量的量有以下二种：
a）各个站位的海水声速-深度剖面；b）各个站位的海水温度-深度剖面。5.1.2测量范围
海水声速和深度测量范围的规定如下：a）海水声速测量：一般范围取1430m/s~1550m/s，极限范围1400m/s~1600m/s；b）深度测量：指从海面到海底的深度测量。大洋中允许只测海面到深海声道轴位置的深度。测量准确度
海水声速和深度测量的测量准确度分别为：a）海水声速测量：一级标准为绝对误差不超过士0.20m/s，二级标准为绝对误差不超过±0.75m/s;
b）深度测量：准确度应符合GB/T12763.2的规定。5.2测量方法
测量方法分为直接测量法和间接测量法二种。以前者为主，并作为仲裁测量方法，后者为辅。5.2.1直接测量法
5.2.1.1测量原理
采用声速仪直接测出声波通过水中固定两点所需的时间，换算出对应的声速值。吊挂式声速仪配置深度传感器，测出水下声学探头的深度。抛弃式声速仪采用以极限下沉速度的消耗性探头，测量探头落水后的时间，对应给出每个时刻探头到达的深度5.2.1.2仪器设备
海水声速仪及其终端记录设备。5.2.1.3测量基本规定
5.2.1.3.1吊挂式声速仪的测量要求：a）连续垂直测量时，应控制绞车的速度，保证每下放1m至少能取得一个声速数据；b）逐点定深测量时，应取得各标准水层的声速数据；观测过程中，如发现有声速跃层或水下声道存在，探头提升时，应在跃层或声道内连续垂直测量一次，并根据跃层厚度和声速仪的探头响应速度适当降低其提升速度；d）观测时，调查船应抛锚或漂泊。5.2.1.3.2抛弃式声速仪的测量要求：a）出航前应查明探头内的电池不得超过有效期；出航前要先调试好探头到船上处理机的信号传输系统；b）
c）海上观测时，仪器开机，待船上处理机工作正常，才能投放探头。若用漆包线传输信号，应使水上线圈抽线顺畅，防止线被船钩断。投放方式应严格按产品说明书的要求；d)
观测时，如发现仪器记录的声速垂直分布曲线有较大的异常现象，应再重测；观测时，调查船应在声速仪允许的航速内或漂泊情况下。e）
GB/T12763.5--2007
5.2.2间接测量法
根据海水声速与水温、盐度、压力（或深度)的关系所建立的海水声速经验公式，通过这些水文参数的测量数据可换算出各水层的深度和海水声速值。本方法只适用于已有海水声速经验公式的海域。大洋中海水的声速公式和数据处理按GB/T12763.7的规定，水温和盐度数据都应达到二级准确度。5.3数据记录和整理
5.3.1记录资料的整理和报表
海水声速观测记录参见表A.1。所有观测资料按时间顺序汇编成册，并保存原始数据。按GB/T12763.7规定的格式，以站号顺序编制报表。5.3.2声速分布图绘制
根据声速观测数据绘制声速垂直剖面分布图、声速断面分布图、声速平面分布图和声速周日变化图。
声速跃层特征分布图绘制
声速跃层特征分布图的绘制按如下规定和要求：a）在声速跃层中，平均声速梯度的绝对值在水深大于200m的海区不小于0.2s\1，或在水深不大于200m的海区不小于0.5s-1，并且层顶与层底的声速差不小于1.0m/s为声速跃层。跃层中的平均声速梯度即为声速跃层强度。声速梯度G。如式（1)所示：
G, dc/dz,G。 dc/dr
式中：
G.-—声速梯度，单位为每秒(s-1）；c声速，单位为米每秒(m/s)；
2—海水深度，单位为米(m)；
r—海中水平距离，单位为米(m）。.........
....（1)
以海面为的原点，向下为正，水平距离r约定自声源指向接收方向为正。G。为正值时称为正声速梯度，为负值时称为负声速梯度。跃层特征分布图包括跃层强度、跃层厚度和跃层顶界深度分布图。各特征量的量取和绘图方b）
法按GB/T12763.7的有关规定。
5.3.2.2声道特征分布图绘制
声道特征分布图包括声道轴上的声速、声道轴深度、声道上界和下界深度分布图。5.3.2.2.1在声速垂直分布图上，各特征量的量取：a）声速极小值，即为声道轴上的声速；b）声速极小值所在深度，即为声道轴深度；c）声道轴上侧负梯度层的项界与下侧正梯度层的底界，两者中取声速值较小者为一个边界，在另一侧则取与已定边界的声速值相等之处为声道的另一边界，两边界中浅者称为上界、深者称为下界，所在深度即为声道上界和下界深度。5.3.2.2.2绘图方法：在海区底图添上各站位声道特征值，用内插法画出等值线，线中间标注量值，等值线间隔视具体情况而定。用外侧影线画出声道区的范围，范围外注明“无声道区”。出现双声道时，上、下声道分别绘图，并用虚线画出双声道区的范围，注明“双声道区”。5.3.2.3声速垂直分布类型区图的绘制5.3.2.3.1图的绘制按如下规定：a）水层中，声速梯度的绝对值不大于0.01/s，即可视为声速均匀层；b）几种常见声速垂直分布类型的代号；I型：垂直均匀结构；
Ⅱ型：上均匀层-正梯度层-下均匀层结构；Ⅲ型：上均匀层-负梯度层-正梯度层-下均勾层结构；IV型：上均匀层-负梯度层-下均匀层结构；V型：上均匀层-正梯度层-负梯度层-下均匀层结构；II型～V型中的上均匀层、下均匀层可有可无。GB/T12763.52007
其他声速垂直分布类型的代号用V以上罗马数字或罗马数字下标阿拉伯数字自行命名。d）均方差保证率：指统计m个数据，平均值为工，均方差值为，如有n个数据的数值在（工\o）～(α十o)范围内，则均方差保证率为：n/m。5.3.2.3.2制图方法如下：
综观海区各测站的声速垂直分布曲线，归纳为几种类型；a)
b）用折线按拟定的类型逼近各测站的声速垂直分布曲线，找出各线段连接点的深度值（Z,）和声速值（c1），并算出各线段的梯度值（G）；c）在海区底图上，把各站声速垂直分布要索值：Z1,Z2,Z3.....Z
Gel ,G?......Gei
，标在站位右下方；
d）把类型相同的测站用折线划出类型区，区内用罗马数字标注类型的代号；e）分别算出每个类型区内Z1，Gl，Z2，G2Gi、Z：各自的统计平均值、均方差和均方差保证率，并列表附图。
5.3.3声速垂直分布的数学拟合
将声场计算需用的实测声速垂直分布曲线描述为合适的函数式，容许数学拟合误差不超过±0.2m/s。
可采用三次样条函数拟合实测分布曲线。5.3.4调查报告
调查报告应包括如下内容：
a）调查海区、日期、任务实施的简介；测量方法、测量误差评价；
c）概述海区声速分布状况及其变化；d）能为该海区海洋技术开发、海上军事活动和海洋科学研究提供服务的主要调查结果。6海洋环境噪声测量
6.1技术指标
6.1.1测量的量
6.1.1.1主要量
主要测量的量有二个：
a）噪声频带声压级Lpf；
Lpf=20log(Pt/Pv)
式中：
Lpf——噪声频带声压级，单位为分贝(dB)；P;—一用一定带宽的滤波器(或计权网络)测得的噪声声压，单位为微帕斯卡(μPa)；Pv—基准声压等于1μPa。
线性宽带声压级计为Lp;A计权宽带声压级记为Lpa。b）噪声声压谱级Lps。
在海洋中基准声压的谱密度为1μPa//H,当声能在△f中均匀分布时；（2)
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