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。     

海底“哈勃望远镜——海底探测机器人浅介

“斯洛克姆12号”是由美国最大的独立海洋研究所-伍兹霍尔研究所研制的最新式海底探测机器人。2003年8月，“斯洛克姆12号”进行水下试验，从加利福尼亚州蒙特利湾下水，向海洋远处进发，对该地区的海洋大陆架进行勘探。看着“斯洛克姆12号”从海底发回的连续信号，负责研制它的科学家兴奋地说道：“它们在水下感觉良好。”     

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。     

海洋CSEM法探测海底淡水资源可行性初探——以长江口嵊泗古河道为例

海底淡水是一种天然淡水资源,主要位于近海大陆架区域,来自陆地渗透水或是由海平面升降所形成的古河道中。传统地震方法在储层流体盐度变化的识别中存在一定的局限性,而海洋可控源电磁法（CSEM）对高阻薄层敏感,有利于通过观测淡水储层和围岩电阻率差异引起的电磁异常来探测淡水资源。本文研究区域位于长江口嵊泗古河道,基于“嵊泗一井”水文地球物理测井数据建立长江口嵊泗古河道淡水储层地电模型,并利用数值模拟方法分析该区域淡水储层海洋可控源电磁响应特征。结果表明,利用海洋CSEM方法对高阻薄层强敏感度的特征探测海底淡水资源具有一定的优势,能够有效探测到高阻薄层引起的电磁场异常响应,具有较好的淡水储层识别能力。因此,该方法应用于长江口嵊泗古河道淡水储层探测是可行的。     

用气—水—土3层模型分析海水中水平电偶极子源的电磁场分布

由空气－海水－海底３层模型求得了海水中水平电偶极子源的电磁场分布,与以往不考察空气层的两层模型的电磁场分布相比,它更接近于实际分布情况。文章还对不同海底电导率时水平电偶极子源的电场水平分量进行了数值计算和分析。     

三维可视化技术在海底环境探测中的应用

探讨了多波束测量和三维可视化技术在海洋中的应用。多波束测量系统产生的海量探测数据，为数据可视化和数据分析技术的发展创造了机会。通过可视化技术可以在不降低原始数据质量的情况下，进行多源数据的融合显示。对DTM数据进行光照、明暗和三维处理，可以创造一种直观、易于理解的可视化效果。将反映物质属性的信息作为假彩色纹理，叠加到地形之上，在交互式分析工具的支持下，可以使三维可视化技术在海洋地质、海洋环境、海洋渔业和海洋工程中得到广泛的应用。     

星载SAR图像在海底地形探测中的应用

利用遥感手段尤其是SAR图像获取海底地形信息是海洋测绘一个重要的研究领域,本文通过从图像使用的问题入手,对SAR图像探测海底地形的相关技术问题进行了分析,以期对今后此类工作有所参考借鉴。     

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。     

海底天然气水合物地球化学探测技术

海底天然气水合物是未来的新型能源,地球化学探测与分析技术在天然气水合物勘探、研究和开发中发挥巨大作用。简要介绍了天然气水合物地球化学探测方法及相关的分析测试技术,包括海底沉积物、海水、海面低层大气中烃类气体(主要为甲烷)、孔隙水中阴阳离子和同位素地球化学异常等。并对发展天然气水舍物地球化学探测与分析新技术提出建议。     

电磁方法在海底多金属硫化物探测中的应用

海底硫化物矿体的三维展布是当前大洋调查急需解决的关键问题,在陆地上电磁方法一直是解决矿产资源三维问题的重要手段之一。2011年我国自主研发了调查海底多金属硫化物的瞬变电磁设备,并于2011年6月在中国大洋第22航次第5航段中的大西洋中脊“贝利珠”热液区( 13.2°S、14.4°W)进行了试验,取得了我国首批海底热液区的瞬变电磁资料。本文对这批资料进行初步分析,阐述一种新的海底硫化物探测方法及其试用结果,得到的视电阻率断面与热液区的实际有很好的对应关系,从2条测线的实测结果来看,设备的探测深度达到海底面以下50~100 m。在本次试用过程中,较好验证了自主研发的深海瞬变电磁设备、获得的数据以及探测深度的可靠性。     

热毯式海底热流原位探测系统设计

针对海底热流探针无法对基岩海底或其他硬质海底进行热流探测的难题,基于傅里叶热力学第一定律提出了非插入式海底热毯原位探测方法,介绍了热毯式热流原位探测系统的设计。通过试验选择了合适的热毯盖层材料、对热毯的形状和设计尺寸等参数进行了设计优化,分析了热毯的工作方式并对布放技术进行了评价。热毯式海底热流探测系统为大洋中脊区域海底的热流探测提供了有效的方法,对于研究板块的热状态及板块的构造活动提供了广阔的应用前景。     

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。     

基于声波探测海底浅层沉积物特性的方法研究

利用声波在水中的传输特性进行海底浅层沉积物特性的探测。在实践应用中有实验室方法、现场测量方法和海底声学遥测方法,并研制出大量的仪器。由于海上和海底实际条件的限制,声波探测方法都存在一定的不足之处,由此提出了声衰减测试沉积物特性以及建立实验室模拟海底环境探测方法的设想。     

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。     

基于LZW的海底声学探测数据压缩方法研究

针对海底声学探测仪器采集数据量大而存储容量有限、数据传输带宽不足的实际问题,基于Lempel-Ziv-Welch(LZW)无损压缩算法,研究海底声学探测数据的实时压缩方法,提高数据压缩效果、节省传输带宽。并在LZW无损压缩算法的基础上结合数据存储的特点对压缩结果进行内存重新分配,极大提高压缩比(压缩数据大小/原始数据大小)。利用海底地震仪(OBS)采集的原始声学探测数据进行测试验证,结果表明该方法对于OBS声学探测数据有很好的压缩比,可用于对OBS采集的声学探测数据进行压缩处理,对于海底探测仪器的研发有很好的指导意义。     

基于海啸感应电磁场的海啸监测研究与应用现状

早期的海啸监测系统主要依赖地震监测网或海底压力计阵列网,但都存在诸如建设和维护成本高、监测范围有限等问题。对海啸的实际观测和模拟发现,广泛分布的海底电缆能够反映海啸运动产生的感应电磁场,由此发展出了更为便捷和经济的海啸感应电磁场监测方法。本文介绍了海啸感应电磁场的理论推导过程、不同海啸速度模型,以及对不同海底地形类型的海啸感应电磁场解析解的研究进展。对比分析海啸感应电磁场的电压、扰动磁场、矢量电磁场三种海啸电磁监测方法的优缺点后认为,矢量电磁场监测具有测量海啸传播方向的优势,利用矢量电磁测量结合现有的海啸监测系统能更快更准更实时地预警海啸。     

海底油气渗漏浅表层声学探测技术

海底油气渗漏是海洋环境中广泛存在的自然现象,探测海底油气渗漏信息对海洋油气资源勘探与开发具有重要意义。目前,通过海底浅表层声学探测所获取的声学微地貌与剖面反射特征是油气渗漏研究的主要证据。对海底油气渗漏的形成环境、浅表层声学技术在渗漏探测中的发展与现状、渗漏产生的地貌形态与浅地层反射剖面特征等进行了系统讨论与分析。结合国内外应用实例,对不同海区声学探测方法、参数选择以及渗漏特征进行了归纳总结,指出应综合多种资料进行渗漏异常分析,并发展有针对性的数据处理方法。     

参量阵浅剖探测技术在海底管线探测中的应用

以航道、港口海底管线为探测目标,以浅地层剖面(sub-bottom profile)探测技术为主要技术手段,结合SES2000系列浅地层剖面探测系统在近海航道、港口海底管线探测中的应用案例,探讨SBP探测技术在管线探测中的应用。就浅剖图像中的航道、港口海底埋深管线识别定位中存在的技术难题,提出了基于波路径的偏移处理定性分析法和基于信号分析的管道反射弧识别定量计算法进行管道埋深的分析与计算,结合DGPS导航系统可准确获取管线所在平面位置与埋深深度。对于航道适航安全、港口安全建设具有积极意义。     

泥沙掩埋海底光缆探测技术研究

鉴于海底光缆路由探测成果可为已有光缆维护与新增光缆铺设提供数据服务和决策支持,以我国东部海域某地区的海底光缆为例,对泥沙掩埋海底光缆进行探测与定位研究。针对上覆泥沙介质强波阻抗界面与海底光缆管径较小的特点,采用具有孔径合成、低频穿透、高分辨率特点的合成孔径声纳技术,对海底光缆的路由情况进行研究。实践证明,合成孔径声纳技术在泥沙掩埋海底光缆探测和识别方面取得良好的探测效果,可在实际工程中推广应用。     

海洋地球物理研究与海底探测声学技术的发展

海底浅部沉积物的粒度、孔隙度、密度、抗剪强度等工程地质参数是海洋沉积声学研究和海洋工程开发所需了解的基础信息,而目前对于这些物理力学参数的获取主要基于有限的海底取样或原位测试方法。声学地球物理探测是基于声学信号在沉积物中的传播得到水深地形及沉积地层结构等信息,其中一些声学参数,如海底反射系数、波阻抗、后向散射强度等与粒度、孔隙度、密度等海底工程地质参数密切相关。因此,基于声学地球物理探测数据,并结合一定数量的传统海底底质取样测试数据开展海底工程地质参数反演,具有工作效率高且获取的资料连续、信息丰富等优势,是传统海底底质取样和工程地质特性研究的有益补充。本文在论述了海底沉积物类型、物理力学参数及其声学特性的基础上,对比分析了多波束、浅地层剖面及多道地震等海底声学地球物理探测数据在海底底质物理参数反演中的优势与不足,对基于声学地球物理探测数据反演海底工程地质参数的发展前景予以分析和展望。