合成孔径声纳技术以及在海底探测中的应用研究

合成孔径声纳技术逐渐成为海底探测领域的热门研究方向,其在地貌成像、沉底和掩埋小目标成像、海底管道探测等方面的应用均取得重要进展。文中系统阐述了合成孔径声纳技术的工作原理和研究现状,重点介绍了双频双侧合成孔径声纳的技术优势。结合海底管线探查案例,详细分析了该设备的应用情况,并与浅地层剖面仪实际获取的图像进行了对比,验证了双频合成孔径声纳在海底探测中的适应性和探测能力,最后对该技术的研究与应用方向进行了展望。     

合成孔径声纳技术在海底管道探测中的应用进展

从合成孔径声纳的基本原理、研究进展、应用,以及实际应用中存在的问题等几个方面,探讨了该技术在海底管道探测方面的应用潜力。国内外一些海域开展的探索性应用显示,该技术可以对海底管道的埋设状态及其周边海域地形地貌和其他小目标清晰成像,并且能够获得管道状态和位置等的细节信息。然而,鉴于海洋水声环境的复杂性和特殊性,SAS在实际应用中仍存在一些问题,需要在信号处理方法、作业方式等方面进行更为深入的研究探索。     

海底光缆检测技术综述

据统计,我国近岸70%以上海底光缆失效是遭受了渔船拖网作业或抛锚等活动的破坏。维护损坏的海底光缆,首先需要快速准确地定位光缆损坏段,同时获取光缆在海床上的布设状态以及布设区域的海床地形特征、地貌与底质特征等信息。在实际工作中,复杂的海床环境为海底光缆的检修及维护带来巨大的技术困难。围绕海底光缆巡检的技术需求,系统分析了常规海底光缆检测技术的特点,基于国内外水下无人机器人的发展现状,为提高海底光缆的检测效率、识别准确率和智能化水平提供了技术支撑。     

几种海底电缆断裂点外部探测方法及对比

针对目前海上风电场运维阶段海缆断点快速探测及修复的需求,研究了海底电缆断点探测技术。结合具体案例,在判别特征、探测效率、干扰因素、定位精度等方面分析了声学和电磁学在海缆断点的探测能力。声学探测法具有断点判别特征明显、探测效率快、精度高、易受底质扰动影响等特点,电磁法与声学探测法存在较好的互补。实际作业中根据具体环境制定合适的探测方案,可有效提高断点探测效率和准确度。上述方法可广泛用于海底电缆断点检测领域,促进我国海上风电资源开发利用。     

汕头海域海底光缆路由条件及评价

根据在东南亚至日本海底光缆汕头段（300m水深以浅）路由勘察中所获得的多波束、侧扫声纳、浅地层剖面、柱状取样等资料,结合勘察区的自然环境特征,对路由区的自然环境条件、海底工程地质条件进行了详细的分析,并对该段路由条件进行了综合评价。研究表明,此段路由在大陆架区域路由条件较好,适合海底光缆的铺设;在大陆架与大陆坡结合带路南条件相对较差,应做好应对措施。     

东海国际海底光缆故障原因分析研究

海底光缆的安全性一直是投资、建设、维护各方重点关注的问题.东海区的国际海底光缆阻断事故时有发生,严重影响我国对外通信.统计东海区国际海底光缆系统1994.04～2006.03期间所发生的故障,分析故障处光缆结构、埋深、水深、底质及各种人为活动,研究影响东海国际海底光缆安全的因素,为未来东海区海底光缆的设计、施工、维护提供科学依据.     

亚欧海底光缆香港东段路由环境特征及其评价

根据勘察路由区旁侧声纳、浅地层剖面仪和多波束测深等物理探测手段所获取的资料，结合其它自然环境资料，对路由区海底工程地质条件进行了详尽的分析，通过对地质灾害、海洋开发活动等影响的分析，对该段路由区环境进行了综合评价。研究结果表明，该段路由工程环境适合于光缆的铺设。     

三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中的应用现状与展望

为提高我国海底掩埋目标的探查技术,以适应不断发展的探测需求,文章综述了现有三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中的应用现状,并对关键技术的发展方向进行了展望。结果表明:尽管三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中具有较大的技术优势,但是由于技术难度大、复杂程度高,可提供成熟商用设备的单位仅有两家,中科探海研发的三维合成孔径声呐系统多项核心技术指标领先。运动误差估计和补偿技术,掩埋目标特征提取和识别分类算法,多通道大规模数据并行处理算法等关键技术将成为三维合成孔径声呐系统未来的发展方向。     

多波束与侧扫声纳海底目标探测的比较分析

侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。对多波束和侧扫声纳进行了比较分析,并着重探讨了影响多波束分辨率的各种因素。结果表明:多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。     

南海海底光缆废弃方式实例浅析

随着海底光缆技术的快速发展,我国废弃的旧海缆越来越多。文章介绍各种海缆的废弃原因和废弃方式,并以泰越港海缆和亚太网络B17段海缆为实例,从对海洋环境、海洋功能区和海洋开发活动3个方面的影响分析比较其废弃方式的利弊;随着保护海洋生态环境和提高海底空间资源利用率的要求不断提高,全线打捞回收废弃海缆的方案为最优方案。     

用海底人工电磁场源探测海底

阐述了在以电磁场探测海底电特性的方法中应用人工电磁场源的必要性;建议用水平电偶极子作为人工电磁场源的天线;介绍了两种物理模型的分析结果;讨论了增加探测海底深度的可能途径。     

侧扫声纳和多波束测深系统组合探测海底目标

介绍了侧扫声纳和多波束测深系统的特点,通过实例说明了侧扫声纳和多波束测深系统在海洋目标探测中的综合应用。综合利用多波束测深系统测量数据和侧扫声纳声像图,可有效增强不同观测数据的互补性,提高工程质量。     

光缆：潜伏海底，直击未来

屡败屡战的海底光缆铺设史有史以来第一条海底缆线是在1850年英法之间铺设的,由约翰·沃特金·布莱特的盎格鲁-法国电报公司开设了一条穿越英吉利海峡的电缆。那时候的电缆,制作非常粗糙,打个不恰当的比方,就像是随手用纸卷成的卷烟,没有其他任何保障。     

渔业活动对东海海域海底光缆安全的影响

通过对东海海域海底光缆路由区作业渔场的捕捞方式、作业范围等的分析,结合已建海底光缆故障的调查结果,探讨了渔业活动对东海海域海底光缆路由调查和已建海底光缆安全的影响。结果表明,东海海域海底光缆主要穿越了长江口、江外、舟山、舟外、鱼外等5大主要作业渔场,各渔场的渔业活动频繁,拖网、张网和流刺网等不同捕捞作业方式集中,对海底光缆的安全带来严重威胁。同时,捕捞渔船船只的数量逐年增多、触底深度的不断增加、作业时间的不断延长,使海底光缆路由调查时所获得调查资料的质量受到严重影响,船只、渔具的日益大型化以及拖网、张网、围网等捕捞活动范围的持续扩大,更使得海底光缆的故障频繁发生。为保护海缆的安全,在目前的经济技术条件下,建议选择休渔期时进行路由调查,在捕捞活动的频繁区,选择双层铠装型(DA)的海底光缆,并适当加大埋设深度,以降低渔业活动对海底光缆工程的影响。实践表明,将海底光缆埋设深度增加至3.0 m以上,可有效地保护海底光缆的安全。     

海底管道磁法探测技术研究

磁法探测是海底管道检测的重要手段,为了根据磁测数据准确地判断管道的位置,从海底管道的磁场模型出发,研究了海底管道的磁异常特征,并提出了一种根据磁测数据准确识别管道的方法:对于对称状的磁异常曲线,其极值即为管道的位置;对于非对称状的磁异常曲线,对其求一阶梯度,位于极大值和极小值之间的梯度极值点即为管道的位置。海底管道实际磁法测量应用实践表明,所提方法是有效可行的。     

海底声学探测技术装备综述

先进的海底探测技术装备是快速和准确获取海底信息的关键,海底声学探测是目前最常用的方式之一。文章分别介绍多波束测深声呐、侧扫声呐、浅地层剖面仪和合成孔径声呐的研究现状、主流产品和发展趋势,分析我国相关技术装备存在研发较落后和产业化水平较低等问题,并提出加强军民融合,做好顶层设计以及推进产、学、研深度融合的建议。     

近海底高分辨率地震探测系统设计与实现

受大深度水体的影响,传统的海面拖曳式多道地震技术在进行深水地层探测时,目标地层深度处的菲涅耳半径非常大,水平分辨率低,难以满足海域天然气水合物高精度探测需求。针对海面拖曳式地震探测技术存在的上述问题,设计了一套可以在2 000 m水深近海底作业的地震探测系统。应用耐压透声发射阵技术,克服了20 MPa外压环境和瞬时内压冲击对等离子体震源子波幅频特性的不利影响,研制的深拖等离子体震源的声源级达到214 dB,主频低于1 000 Hz;水下控制中心采用集成SoC片上系统设计,可以对震源进行定距激发控制,进行近海底多道地震数据的连续采集。系统在2019年深海试验拖曳最大深度达2 025 m,测试剖面数据显示最大地层穿透深度达380 m,纵向分辨率<2 m,横向分辨率<10 m,为深水海域沉积地层的深拖高分辨率地震探测提供了技术支撑。     

海底热流原位探测技术研究进展及趋势

海底热流探测可为海底资源评价和地球动力学研究提供基础数据。海底热流原位探测是获取海底热流数据的有效手段,文中回顾了海底热流原位探测技术的进展,分析了探针、热毯、钻孔等不同热流原位探测技术的特点和应用场景,结合科学需求和资源开发需求对海底热流原位探测技术的发展趋势进行了展望。     

多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用

介绍了多波束测深系统和侧扫声纳系统的工作原理,通过实例说明了多波束测深系统和侧扫声纳系统在海底目标探测的工作流程,总结出两种探测系统在探测海底目标上的优缺点,说明了多种探测手段的综合应用是海底目标探测技术的发展方向。     

海底光缆工程发展20年

对全球第一条海底光缆问世后20年来海底光缆工程发展的历程作了简要回顾。随着光纤传输技术的不断进步,海底光缆的通信技术得到了飞速发展,近20年来,其商用系统已经历了四代。海底光缆工程发展的重要标志,还体现在海底光缆施工技术的日趋完善,水下定位、海底数字式高分辨率的地球物理探测、海底原位测试等高新技术在海缆路由调查与埋设评价调查中的广泛应用。此外,对海底光缆市场与行业结构所经历的深刻变化作了分析,并预测了国际海底光缆网络的发展和市场前景。