陳 勃，趙 梅，胡長(zhǎng)青

(1. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049；2. 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站，上海201815)

0 引 言

環(huán)境噪聲作為海洋中的背景聲場(chǎng)，無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在于海洋環(huán)境中，環(huán)境噪聲在傳播過(guò)程中，不斷與海底海面發(fā)生接觸，攜帶有大量的海底信息，因此，利用環(huán)境噪聲去反演海底信息成為了可能。Cox[1]在上世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)海洋環(huán)境噪聲相關(guān)性進(jìn)行研究，推導(dǎo)了噪聲場(chǎng)中相關(guān)性的理論表達(dá)式并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好；Kuperman和Ingeito[2]利用波動(dòng)理論建立了海洋環(huán)境噪聲場(chǎng)模型，即 KI模型，假設(shè)噪聲源為隨機(jī)均勻分布在海面以下無(wú)限大平面上的單極子源，同時(shí)考慮了連續(xù)譜和離散譜的貢獻(xiàn)，可以相當(dāng)準(zhǔn)確地描述噪聲場(chǎng)性質(zhì)，但計(jì)算速度較慢；Buckingham[3]利用簡(jiǎn)正波模型，忽略近場(chǎng)連續(xù)譜的貢獻(xiàn)，得到了噪聲場(chǎng)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式；Harrison[4-5]利用射線方法，將聲速剖面、噪聲源深度等海洋環(huán)境中的多種影響作為輸入?yún)?shù)，建立了噪聲場(chǎng)的射線模型，該模型計(jì)算速度快，但缺乏大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證；T.C.Yang等[6]對(duì)Buckingham的方法進(jìn)行了改進(jìn)，在大掠射角處采用波束積分的方法進(jìn)行計(jì)算，提高了模型的精度；Siderius等[7-8]利用垂直陣列得到噪聲場(chǎng)豎直方向上的相關(guān)信息，并由此反演海底的分層情況，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

傳統(tǒng)的噪聲場(chǎng)建模方法，需要確切的海底信息作為輸入?yún)?shù)，這些海底信息包括海底的聲速、密度、衰減系數(shù)等，若考慮分層海底的情況，還需輸入各層海底厚度及各層對(duì)應(yīng)的聲學(xué)參數(shù)，這些參數(shù)獲取困難，同時(shí)也使得模型變得復(fù)雜，若使用匹配場(chǎng)技術(shù)進(jìn)行海底反演，過(guò)多的待反演參數(shù)也會(huì)使傳統(tǒng)的優(yōu)化算法難以收斂到全局最優(yōu)解。本文將一種簡(jiǎn)化的海底反射模型運(yùn)用到噪聲場(chǎng)建模中，以單參數(shù)FdB[9-10]描述海底反射損失，該參數(shù)對(duì)于不同類型的海底敏感，可用于快速海底底質(zhì)分類研究?；趩螀?shù)的噪聲場(chǎng)模型，不僅可以簡(jiǎn)化反演過(guò)程，做到快速反演，同時(shí)由于模型將多個(gè)海底聲學(xué)參數(shù)簡(jiǎn)化為一個(gè)單參數(shù)FdB，也在一定程度上規(guī)避了海底多參數(shù)之間的耦合及敏感性問(wèn)題。本文首先計(jì)算得到了基于單參數(shù)的噪聲場(chǎng)模型空間相干系數(shù)表達(dá)式，隨后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)開(kāi)展了基于環(huán)境噪聲的淺海海底單參數(shù)反演研究。

1 理論計(jì)算

1.1 單參數(shù)淺海海底模型

本文中假設(shè)海底為一液態(tài)半無(wú)限大海底，這一海底模型，也稱作瑞利模型。瑞利模型通過(guò)海底聲速、密度和衰減系數(shù)三個(gè)參數(shù)來(lái)描述一個(gè)均勻且存在吸收的半無(wú)限海底。這種模型雖然簡(jiǎn)單，但卻在淺海傳播問(wèn)題上有很好的適用性，適用于大范圍快速的海底反演。圖1給出了三種典型沉積物下反射損失的計(jì)算結(jié)果，可以看到，在小掠射角區(qū)域，即臨界角以下，反射損失與掠射角之間近似于線性關(guān)系，而大于掠射角之后，反射損失驟增并逐漸趨近于一個(gè)常數(shù)。在考慮淺海傳播問(wèn)題時(shí)，聲在傳播過(guò)程中會(huì)與海底有多次接觸，大掠射角區(qū)域因?yàn)閭鞑p失過(guò)大，在多次反射后對(duì)于聲場(chǎng)的影響就可以忽略，因此在一定距離后對(duì)于聲場(chǎng)起主要貢獻(xiàn)的為小掠射角下的聲波。

圖1 三種不同底質(zhì)的海底反射損失Fig.1 Seabed reflection losses of three different types of sediments

在液態(tài)半無(wú)限大海底的假設(shè)下，聲波入射到海底的反射系數(shù)可以通過(guò)海底聲速、密度以及衰減系數(shù)表示：

其中，Z和Zw分別代表海底和海水的聲阻抗。小掠射角下，海水中的聲阻抗表示為

其中：ρw為海水密度；cw為海水聲速；βw為海水的損耗因子；θ代表掠射角，即聲波入射方向與海底的夾角。聲波在海水中的衰減通過(guò)為聲速添加一虛部的形式體現(xiàn)，在淺海、低頻這兩個(gè)前提下，海底聲吸收要比海水中大得多，因此往往可以忽略βw的影響。同理，海底的聲阻抗表示為

根據(jù)Hamilton的假設(shè)，海底密度ρ和海底中聲速c均不隨頻率變化，β是海底的損耗因子，cscθ為掠射角的余割函數(shù)。損耗因子與聲衰減系數(shù)α(dB/λ)的關(guān)系為

海底反射損失BL寫作：

將公式(1)、(2)、(3)代入式(5)得：

由于小掠射角下反射損失隨掠射角的增加近似呈線性增長(zhǎng)，定義單參數(shù)FdB為海底反射損失隨掠射角的變化率，認(rèn)為它是一個(gè)常數(shù)，則海底反射損失BL可以表示為

聯(lián)立公式(6)和公式(7)，可以得到單參數(shù)FdB的表達(dá)式

將反射能量損失寫成指數(shù)形式，即

單參數(shù)的分貝形式和指數(shù)形式F之間的換算關(guān)系式為

至此，我們得到了單參數(shù)的表達(dá)式。該參數(shù)與海底的聲速、密度以及衰減系數(shù)有關(guān)，可以看作小掠射角下反射損失曲線的斜率。單參數(shù)海底模型是對(duì)傳統(tǒng)海底模型的一種簡(jiǎn)化，利用這一海底模型進(jìn)行反演可以提高反演效率，但需要指出的是，由于在單參數(shù)推導(dǎo)過(guò)程中沒(méi)有考慮切變波的影響，在處理非?！坝病钡暮５讜r(shí)，切變波引起的反射損失影響增大，此時(shí)模型誤差會(huì)增大?；趩螀?shù)進(jìn)行海底反演的方法在文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[10]中有涉及，反演取得了較好的效果。

1.2 淺海環(huán)境噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)表示

本文中考慮的噪聲來(lái)源主要為風(fēng)成噪聲，風(fēng)成噪聲顧名思義由海面風(fēng)作用產(chǎn)生，當(dāng)風(fēng)吹過(guò)海面時(shí)，海面形成無(wú)數(shù)個(gè)隨機(jī)分布的海浪，海浪落下破碎形成的聲音即為風(fēng)成噪聲。假設(shè)這些噪聲源之間相互獨(dú)立，位于一個(gè)海平面以下且靠近海平面的無(wú)限大平面上，如圖2所示。淺海環(huán)境由海水層和海底構(gòu)成，噪聲源位于海平面以下z'處。

圖2 海面噪聲源分布示意圖Fig.2 Noise source distribution on the sea surface

噪聲場(chǎng)的空間分布特征用點(diǎn)的聲場(chǎng)與點(diǎn)聲場(chǎng)的互譜密度S12表示，當(dāng)兩個(gè)聲場(chǎng)的聲源在同一位置時(shí)，簡(jiǎn)化為局部的聲場(chǎng)強(qiáng)度。這種利用互譜密度表示的噪聲場(chǎng)的空間特性，可以通過(guò)水聽(tīng)器陣測(cè)量出來(lái)，這為隨后的反演提供了基礎(chǔ)。若把海面看作一個(gè)極坐標(biāo)系，用r、φ表示，那么互譜密度寫作：

式中：q代表單位面積的噪聲源強(qiáng)度為噪聲源的指向性；θs為出射角。由于噪聲源靠近海表面，且海表面看作是一軟邊界，因此，噪聲源指向性一般認(rèn)為與偶極子指向性相同，即代表第n處接收點(diǎn)的聲壓，結(jié)合射線理論，式(11)進(jìn)一步寫作：

式中，θr和θb分別代表接收角和海底反射角；Sc和Sp分別代表完成一次聲循環(huán)的距離和聲源不經(jīng)海底反射到達(dá)接收點(diǎn)的聲傳播距離；Vb代表海底反射系數(shù)。兩個(gè)水聽(tīng)器接收到的噪聲信號(hào)是存在相位差的，這一相位差寫做代表相鄰接收水聽(tīng)器之間的距離。結(jié)合圖3的幾何關(guān)系，相位差表示為

圖3 水聽(tīng)器A、B幾何分布示意圖Fig.3 Geometric distribution of hydrophone A and B

將式(13)代入式(12)，進(jìn)一步化簡(jiǎn)，得到：

結(jié)合公式(9)，用單參數(shù)的形式表示海底反射系數(shù)，并且對(duì)公式(14)進(jìn)行歸一化處理，得到最終的噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)表達(dá)式為

結(jié)合上述推導(dǎo)，得到了單參數(shù)模型下，噪聲場(chǎng)的空間相干系數(shù)的計(jì)算方法。

2 數(shù)值仿真

仿真采用 100 m深的 Pekeris波導(dǎo)，聲速為1500 m.s-1，下方海底看作一無(wú)限大液態(tài)半空間，其中的聲速為1800 m.s-1，密度為1.80g.cm-3，衰減系數(shù)為 0.5 dB.λ-1，一對(duì)接收水聽(tīng)器位于水下50 m處，計(jì)算頻率為500 Hz。在本節(jié)中利用傳統(tǒng)模型與單參數(shù)模型下計(jì)算得到的噪聲場(chǎng)垂直相關(guān)性進(jìn)行對(duì)比。其中傳統(tǒng)的計(jì)算模型采用Harrison的射線模型，利用射線理論得到噪聲源和接收點(diǎn)間的格林函數(shù)，并同樣利用互譜密度來(lái)表示噪聲場(chǎng)中兩點(diǎn)間的空間相干系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如圖4中的實(shí)線所示，圖4中的圓圈線代表單參數(shù)模型下的計(jì)算結(jié)果。其中橫坐標(biāo)?為一無(wú)量綱數(shù)，表示為由圖4可以看出，兩種方法下得到的空間相干系數(shù)的變化規(guī)律一致，由此驗(yàn)證了本文采用的單參數(shù)方法計(jì)算噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)的準(zhǔn)確性。

2.1 與傳統(tǒng)模型對(duì)比

圖4 傳統(tǒng)模型下和單參數(shù)模型下淺海環(huán)境噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)比較Fig.4 Comparison of ambient noise field correlation between traditional model and single parameter model

2.2 敏感性分析

不同的海底沉積類型可以通過(guò)其物理屬性進(jìn)行判定，其中中值粒徑[11]是最為常用的參數(shù)之一。利用中值粒徑進(jìn)行分類最具代表性的標(biāo)準(zhǔn)是 Shepard的砂-粉砂-黏土分類。Hamilton[12]根據(jù)Shepard的分類方法，結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了大陸臺(tái)地海洋環(huán)境下海底聲速和密度與中值粒徑Mz的經(jīng)驗(yàn)公式：

式(16)、(17)中，ρ和c分別代表海底的密度和聲速，中值粒徑Mz可以有效反映海底沉積物的平均粒度值，單位：為粒子的直徑(mm)。通過(guò)中值粒徑可以區(qū)分海底沉積物的類型，對(duì)海底進(jìn)行分類。將式(16)和式(17)代入式(8)中，若把海水中的聲速和密度看作固定常數(shù)，此時(shí)便可以將單參數(shù)寫成中值粒徑Mz和衰減系數(shù)α的函數(shù)。圖5中的四條曲線代表了衰減系數(shù)(dB/λ)分別為 0.2(虛點(diǎn)混合)、0.4(點(diǎn)線)、0.6(虛線)和 0.8(實(shí)線)時(shí)，單參數(shù)隨中值粒徑Mz的變化規(guī)律。不同的中值粒徑代表了不同的海底沉積類型，隨著中值粒徑的增大，單參數(shù)呈近似指數(shù)規(guī)律上升，說(shuō)明單參數(shù)對(duì)于不同的海底類型是敏感的，通過(guò)反演海底單參數(shù)去探究海底特性并進(jìn)行底質(zhì)分類工作是可行的，同時(shí)單參數(shù)與衰減系數(shù)之間也存在正比關(guān)系。值得指出的是，在實(shí)際海底沉積情況下，中值粒度與衰減系數(shù)之間也存在一定的耦合關(guān)系，衰減系數(shù)通常通過(guò)下式計(jì)算得到：

其中：f是聲音頻率；K是衰減因子，與海底類型有關(guān)；m是近似線性關(guān)系的指數(shù)，具體大小存在爭(zhēng)議，一般認(rèn)為在0.9～1.1之間。

圖5 單參數(shù)FdB隨中值粒徑Mz以及衰減系數(shù)α 的變化規(guī)律Fig.5 The variations of the single parameter FdB with median particle size Mz and attenuation coefficient α

圖6 三種不同底質(zhì)下單參數(shù)噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)模型計(jì)算結(jié)果Fig.6 Calculation results of the spatial correlation coefficient of ambient noise field for three different sediments

圖6為三種不同底質(zhì)類型下單參數(shù)模型計(jì)算得到的噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)。黏土質(zhì)粉砂是最軟的，因此其密度是最小，聲波在其中的傳播也最慢；粉質(zhì)黏土的孔隙率比較大，聲波在入射到這種底質(zhì)上時(shí)，大部分穿透到海底，因此聲波損失較多。這種影響體現(xiàn)在圖6中，相干系數(shù)曲線振幅大，下降迅速；細(xì)砂型海底則與粉質(zhì)黏土正好相反，在細(xì)砂型海底中，聲速和密度都非常大，孔隙率很低，這種海底的反射系數(shù)較大，聲波不容易透射，大部分入射的聲波都反射回水體中，體現(xiàn)在相干系數(shù)曲線上為振幅相對(duì)較小，且下降緩慢；介于粗砂型海底和粉質(zhì)黏土海底之間的是砂質(zhì)粉砂型海底，它的聲速、密度及孔隙率均處于中等水平，相干系數(shù)曲線的下降速度也處于中間，但可以明顯區(qū)別于其他兩種類型。從圖6中不同單參數(shù)下的空間相干系數(shù)也再次印證了單參數(shù)對(duì)于不同的底質(zhì)類型是敏感的。

3 實(shí)驗(yàn)研究

噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)是淺海噪聲場(chǎng)中相對(duì)穩(wěn)定的物理量，其受海況變化影響較小，主要由海底特性決定。因此，可以利用噪聲場(chǎng)的空間相干系數(shù)來(lái)反演淺海海底特性。本文利用噪聲場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)反演實(shí)驗(yàn)海域的海底單參數(shù)，并確定海底沉積物的類型。

3.1 實(shí)驗(yàn)介紹

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于某淺海海域環(huán)境噪聲試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)期間海面風(fēng)速為8～10 m.s-1，浪高1～2 m，海面可見(jiàn)白浪花，實(shí)驗(yàn)時(shí)間選在禁漁期，周圍基本沒(méi)有船只，因此噪聲來(lái)源主要為風(fēng)成噪聲。實(shí)驗(yàn)海域海深 70 m，地勢(shì)較為平坦，聲速剖面由溫鹽深儀(Conductance Temperature Depth，CTD)測(cè)得，如圖7所示，剖面為典型的夏季淺海聲速剖面，在25～35 m之間存在明顯溫躍層。實(shí)驗(yàn)采用8元水聽(tīng)器陣，各陣元之間間距 0.5 m，全陣位于溫躍層以下，陣中心在 45 m 深處，接收器工作頻帶為 20 Hz～20 kHz，內(nèi)置20 dB前置放大器。由于受海流的作用，水聽(tīng)器陣列在水下會(huì)發(fā)生傾斜，實(shí)驗(yàn)時(shí)在陣列的上、中、下三個(gè)位置處分別固定一個(gè)溫深儀(Temperature and Depth，TD)，用來(lái)計(jì)算陣列的傾斜角度。

圖7 實(shí)驗(yàn)海域聲速剖面Fig.7 Sound speed profile in experimental sea area

3.2 反演海底單參數(shù)

待反演參數(shù)為海底單參數(shù)FdB，代價(jià)函數(shù) (Cost Function，CF)定義為實(shí)驗(yàn)中水聽(tīng)器間相干系數(shù)與理論計(jì)算得到的水聽(tīng)器間相干系數(shù)的均方差，表示為

在第1節(jié)的理論推導(dǎo)中，空間相干系數(shù)可以通過(guò)單參數(shù)FdB唯一表示，因此在式(19)中，Cf也可以通過(guò)單參數(shù)FdB來(lái)表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取 100～1800 Hz頻段內(nèi)的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，相干系數(shù)通過(guò)水聽(tīng)器接收的噪聲信號(hào)計(jì)算得到，取連續(xù)若干段相同長(zhǎng)度的噪聲信號(hào)，分別計(jì)算空間相干系數(shù)，然后取平均值，即得到這段時(shí)間內(nèi)的噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)。實(shí)驗(yàn)選取的一對(duì)水聽(tīng)器間隔為1 m，但該間距并不能當(dāng)作垂直間距進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)陣列發(fā)生傾斜，水聽(tīng)器連線與垂直方向存在夾角。將多次反演結(jié)果平均，得到單參數(shù)FdB的值為3.3。圖8為代價(jià)函數(shù)隨單參數(shù)的變化。

圖8 代價(jià)函數(shù)隨單參數(shù)的變化情況Fig.8 The variation of cost function with the single parameter FdB

圖9是反演曲線與實(shí)驗(yàn)曲線的對(duì)比情況，由圖9可以看到實(shí)驗(yàn)曲線與反演曲線擬合較好，具有近似相同的過(guò)零點(diǎn)以及最低點(diǎn)。

圖9 反演曲線和實(shí)驗(yàn)曲線的對(duì)比Fig.9 Comparison between inversion curve (solid line) and experimental curve (dashed line)

3.3 海底底質(zhì)分類及反演結(jié)果驗(yàn)證

單參數(shù)雖然對(duì)于不同底質(zhì)類型是敏感的，但是直接利用單參數(shù)FdB的值確定海底類型卻存在問(wèn)題，表1給出了300 Hz下，8種高聲速海底[13]對(duì)應(yīng)的中值粒徑、衰減系數(shù)以及單參數(shù)的值。由表1可以看到，隨著中值粒徑的增長(zhǎng)，單參數(shù)的值并不呈線性變化，這主要是因?yàn)樵谥兄盗竭_(dá)到某一值后，隨著中值粒徑的增大，衰減系數(shù)開(kāi)始單調(diào)遞減，從而影響了單參數(shù)值的變化。

表1 8種不同底質(zhì)類型對(duì)應(yīng)的基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of eight types of sediments

因此，若利用單參數(shù)去確定底質(zhì)類型，還需借助其他參數(shù)值。在這里選取了海底反射臨界角θc，由于大掠射角處噪聲損失很快，對(duì)于噪聲場(chǎng)空間相干性的貢獻(xiàn)很小，因此在這里把大掠射角處的海底反射損失置為 1，即忽略大掠射角處噪聲對(duì)于相干性的影響，那么式(7)重寫為

這樣噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)即表示為單參數(shù)FdB和臨界角θc的函數(shù)C(FdB,θc) ，又由于斯奈爾定律：

因此，空間相干系數(shù)進(jìn)一步寫做的形式。同樣利用噪聲場(chǎng)相干系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值與理論值的均方差函數(shù)作為代價(jià)函數(shù)再一次反演海底單參數(shù)FdB和海底聲速c2，圖10是反演結(jié)果的一維和二維后驗(yàn)概率密度，圖10中左圖為單參數(shù)FdB一維后驗(yàn)概率密度，搜索區(qū)間為1到10，下圖為海底聲速c2的后驗(yàn)概率密度，搜索空間為1500～2500 m.s-1，假設(shè)兩個(gè)參數(shù)在先驗(yàn)空間中滿足均勻分布，對(duì)多次反演結(jié)果進(jìn)行平均，最優(yōu)值為FdB= 3 .35，c2=1679 m.s-1。從圖10中可以看到單參數(shù)FdB的后驗(yàn)概率收斂情況較好，能夠收斂到全局最優(yōu)解處，而聲速c2的后驗(yàn)概率曲線較為平坦，原因在于單參數(shù)FdB和聲速c2之間存在一定程度的參數(shù)耦合，當(dāng)聲速c2增加或者減小時(shí)，單參數(shù)FdB也會(huì)發(fā)生變化，參數(shù)耦合會(huì)增大反演結(jié)果的不確定性，導(dǎo)致聲速c2的一維后驗(yàn)概率密度收斂情況不好。

圖10 單參數(shù)和海底聲速的一維和二維后驗(yàn)概率密度Fig.10 One and two dimensional posteriori probability densities of the single parameter FdB and seabed velocity

將c2=1679 m.s-1代入式(17)，得到實(shí)驗(yàn)海域海底沉積物的中值粒徑為 3.9，海底沉積物類型接近粉砂質(zhì)砂，根據(jù)文獻(xiàn)[14]記錄，該處海域沉積物中值粒徑在4左右，沉積物類型為粉砂質(zhì)砂，本文的反演結(jié)果與實(shí)際情況符合較好。

4 結(jié) 論

利用環(huán)境噪聲反演淺海海底特性是一種被動(dòng)探測(cè)手段，可以有效節(jié)約調(diào)查時(shí)間和成本，但是建立在多維海底模型上的反演方法，往往復(fù)雜性高，反演時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)反演復(fù)雜性隨著反演參數(shù)的個(gè)數(shù)減少而降低的原理，本文提出了一種建立在單個(gè)參數(shù)海底模型基礎(chǔ)上的噪聲場(chǎng)空間相干系數(shù)計(jì)算方法，有效地降低了反演的復(fù)雜性。為了驗(yàn)證該方法的可行性，本文通過(guò)仿真計(jì)算對(duì)比了空間相干系數(shù)在單參數(shù)模型下和傳統(tǒng)模型下的計(jì)算結(jié)果，兩者擬合較好。

另外，進(jìn)一步觀察單參數(shù)模型下噪聲場(chǎng)的空間相干系數(shù)對(duì)于不同的海底類型的敏感性。結(jié)合某海試數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)海域的海底單參數(shù)進(jìn)行了反演，該處海域單參數(shù)值為FdB=3.35，結(jié)合海底反射臨界角，進(jìn)一步得到了該處海域的海底沉積物類型為粉砂質(zhì)砂，與實(shí)際情況符合較好。該方法對(duì)于高聲速海底類型的快速反演較為有效，但當(dāng)海底沉積層較薄，基底對(duì)于反射損失影響較大時(shí)，單參數(shù)方法的適用性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1] COX H. Spatical correlation in arbitrary noise field with application to ambient noise[J]. J. Acoust. Soc. Am., 1973, 54(5): 1289-1301.

[2] KUPERMAN W A, INGENITO F. Spatial correlation of surface generated noise in a stratified ocean[J]. J. Acoust. Soc. Am., 1980,67(6): 1988-1996.

[3] BUCKINGHAM M J. A theoretical model of ambient noise in a low-loss, shallow water channel[J]. J. Acoust. Soc. Am., 1980,67(4): 1186-1192.

[4] HARRISON. C. H. Formulas for ambient noise level and coherence[J]. J. Acoust. Soc. Am., 1996, 99(4):2055-2066.

[5] HARRISON C. H. CANARY:A model of ambient noise, coherence and array response[J]. Applied Acoustics, 1997, 51(3):289-315.

[6] YANG T C, KWANG Y. Modeling the environmental influence on the vertical directionality of ambient noise in shallow water[J].J. Acoust. Soc. Am., 1997, 101(5): 2541-2554.

[7] SIDERIUS M, HARRISON C H, PORTER M B. A passive fathometer technique for imaging seabed layering using ambient noise[J]. J. Acoust. Soc. Am., 2006, 120(3): 1315-1321.

[8] SIDERIUS M, SONG H, GERSTOFT P. Adaptive passive fathometer processing[J]. J. Acoust. Soc. Am., 2010, 127(4): 2193-2200.

[9] 趙梅, 胡長(zhǎng)青, 屈科. 淺海海底單參數(shù)模型分析與研究[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2014, 33(6): 494-498.ZHAO Mei, HU Changqing, QU Ke. Analysis of single parameter seabed model in shallow water[J]. Technical Acoustics, 2014, 33(6):494-498.

[10] 屈科, 胡長(zhǎng)青, 趙梅. 淺海海底單參數(shù)快速反演模型研究[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2012, 31(2): 152-155.QU Ke, HU Changqing, ZHAO Mei. Single parameter rapid inversion model of shallow water[J]. Technical Acoustics, 2012, 31(2):152-155.

[11] LONG Jianjun, LI Ganxian. Theoretical relationship between sound velocity and physical properties of submarine sediment[J].Chinese Journal of Acoustics, 2015, 34(4): 401-412.

[12] HAMILTON E. L. Sound velocity and related properties of marine sediments[J]. J. Acoust. Soc. Am., 1998, 72(6): 1891-1904.

[13] 汪德昭, 尚爾昌. 水聲學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1981, 32-34.WANG Dezhao, SHANG Erchang. Underwater Acoustic[M].Beijing: Science Press, 1981, 32-34.

[14] 金翔龍. 東海海洋地質(zhì)[M]. 北京: 海洋出版社, 1992:185-196.JIN Xianglong. Marine geology of East China sea[M]. Beijing:China Ocean Press, 1992: 185-196.