星站差分在海洋倾倒区水位测量中的应用

针对目前传统抛投验潮仪及常规GNSS方法在海洋倾倒区水位测量中存在的问题,提出了基于星站差分技术的海洋倾倒区水位测量的思路,对OmniSTAR系统进行收敛时间及高程精度测试,并在营口、锦州倾倒区进行应用试验。结果表明,OmniSTAR系统经过25 min收敛,高程定位精度能够达到厘米级;OmniSTAR水位测量结果与验潮仪水位保持了较好的一致性,锚定状态下的水位测量结果优于在航水位,在2级海况下,精度能够达到一般精度指标要求,验证了星站差分系统在海洋倾倒区水位测量的可行性,达到3级海况时,在航水位存在误差较大情况。     

星站差分在海上油气平台界址测量中的应用

为准确掌握用海单位海域使用情况,开展海域使用权续期、变更工作,获取海上油气开采平台高精度界址信息,根据实际工作经验和相关规范要求,提出并验证了MarineSTAR星站差分技术在海上油气开采平台高精度测量中的应用,以MarineSTAR星站差分观测成果作为首级平面控制施测,进而测量平台各层甲板精确的界址位置信息,作为海域使用申请或海域使用监督管理基础数据。实测数据表明,长时间观测的星站差分数据可用于海上油气开采平台的控制测量,测量成果符合相关规范要求,通过进一步坐标转换,其成果精度可达到厘米级,可以实现对远离陆地的油气开采平台等特殊区域用海设施界址的高精度测量。     

深远海调查作业流程的探索与思考

随着海洋活动的进一步开展、海洋资源的深入研究以及近年来国内外海底观测技术的大力发展,对深远海调查作业规范化、程序化及安全性的要求也逐步提高。文章以"大洋一号"船实践经验为例,分析定点取样类、拖曳类、走航探测类3类作业的区别、特点及安全要素,探索建立安全性更高的深远海调查作业流程及应急处置通则。文章认为应对不同条件下作业流程的制定进行进一步的探索和细化,应根据船舶、海区环境、作业类别、设备特点及人员配备等实际情况制定行之有效的适应本航次要求的作业流程,以支撑调查作业有序、快速、安全、可靠的开展。     

GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量

为实现高精度远海水深测量潮位改正,基于GNSS/INS组合系统开展了远海多波束无验潮水深测量方法研究,并给出了无验潮水深测量基本原理及实施技术流程。结合GNSS/INS组合形式及滤波原理,分别探讨了在GNSS有效和失效状态下PPP/INS松组合与紧组合的性能差异。以PPP/INS紧组合解算结果为基础进行无验潮水深测量改正,并与传统预报潮位改正方法进行了对比,经试验验证,基于PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量准确度可达0.14 m,并有效消除了动态吃水影响,在典型水深断面处的水深测量准确度明显优于预报潮位改正模式。     

星基广域差分GPS的应用与精度分析

简要介绍了星基广域差分GPS定位技术的原理,通过实例对不同差分方式定位精度的对比分析,表明星基广域差分GPS定位技术在中远海水深测量中能满足精度要求,使水深测量作业更加快捷方便。     

海洋测量技术在深远海搜救中的应用

马航MH370搜救为全球深海探测行业提出了新的挑战,探讨了海洋测量技术在深远海搜救中的应用,指出了我国开展深远海搜救面临的问题和解决的措施,对于加快远海区域海洋测绘资料收集,提高远海区域航海和水文气象保障水平,探索深远海探测搜救的新思路和新方法,开创我国深远海探测搜救的新局面有一定的指导意义。     

后处理DGPS在海域调查中的研究与实践

通过分析后处理差分全球定位系统（differential global positioning system,DGPS）测量原理和其在海域调查中应用的具体事例,说明DGPS不仅使用方便、定位精度高,而且价格低廉,对其在海洋测绘领域的应用很有必要。     

北斗伪距单点定位与差分定位结果精度分析

首先介绍了北斗伪距单点定位、伪距差分定位的基本原理和数学模型,然后根据自编程序,利用同济大学TJA站8天的数据进行计算及分析。结果显示:北斗伪距单点定位的精度平面方向上达到3.5m以内,高程方向优于8m,满足普通导航定位的需求。北斗差分定位的精度较伪距单点定位精度有了较大提高,其精度平面上达到1m以内,高程方向优于1.5m,能满足较高精度的需求。     

差分技术在海洋测量中的应用

系统分析了差分概念在无线电定位、卫星定位、平均海面和深度基准面传递、水位改正、重力场和磁场向下延拓等方面的应用模式。差分技术在卫星导航定位中的应用非常普遍,在海洋测量中举一反三,还可以推广到更多的应用领域,有效消除系统误差,解决很多的实际问题,提高信息获取与处理精度或者降低问题的复杂性。     

精密单点定位技术在海岛海岸带航空遥感调查中的应用

908专项海岛海岸带航空遥感调查中,充分应用了机载LiDAR(Light Detection And Ranging)系统,其航空数字照片与激光数据的定位采用机载GPS(global Positioning System)记录的数据,而机载GPS数据通常要与已知坐标地面点的同步观测数据进行差分解算以提高精度,所以已知地...     

Fundamental analysis of deep sea mooring line in static equilibrium

The integrated equations of deep sea mooring lines in static equilibrium under consideration of gravity force and line elongation are obtained. The most useful forms of the equations for designing deep sea mooring system are those in which horizontal displacement and horizontal and vertical components of tension are obtained as functions of line length, water depth, critical tension and unit weight of line.When the dynamic simulation of a buoy system is carried out, line tensions acting on the buoy should be represented as a linear function of displacement. Therefore the linearisation method is introduced by use of linearisation coefficient matrix. Translation formulae for the matrix from two to three dimensions is also presented.The influence of line elongation on the horizontal component of tension in a taut mooring condition is important, therefore the elongation of stretched deep sea mooring line must be considered carefully. Also, the scaling law under consideration of line elongation in static equilibrium, which is necessary in estimation from a small sized experiment, is discussed.     

载人潜水器在深海科学考察中的应用研究进展

载人深潜技术是深海技术的前沿与制高点,也是深海科考最先进的技术手段之一。20世纪60年代以来,随着高新技术的发展,美国、法国、俄罗斯、日本等国在载人潜水器的研制和应用上取得了快速的发展,先后掌握了大深度载人深潜技术,具备了在复杂海况下进行水下作业的能力,实现了对深海和大洋洋底的现场观察、探测和取样等。目前,深海载人潜水器的考察范围已经遍及全球大陆坡深水区、洋中脊、海山、海沟和洋盆等海底区域,获得了大量的深海地质、地球物理、生物、化学和环境方面的信息或样品,取得了一批重大的发现和创新性的研究成果,推动了深海科学的发展。我国自主集成研制的"蛟龙"号载人潜水器顺利完成了7 000m级海试,并于2013年开始开展了试验性应用,取得了丰硕的科考成果。本文简要介绍了世界载人潜水器的发展现状及其在深海科学考察中的技术优势,综述了国内外载人潜水器在深海地质学、生物学和物理海洋学等领域中的应用情况。     

声学地层剖面深水探测研究与开发

深水浅部地层精细探测是深海地质勘探与资源开发的重要调查内容。与浅水海域声学地层剖面探测相比,深水地层剖面探测会遇到严重的能量衰减、大数据量长时间反射序列采样、纵向地层分辨率降低以及横向空间覆盖率偏稀等问题,为解决这些问题,国外仪器商采用了不同的方法。采取重采样减少数据量会严重影响纵向分辨率;采取MultiPing技术可以很好解决横向空间覆盖率问题,但多Ping接收采用海底追踪变深度范围采集会造成反射同相轴跳跃突变,或采用短时间间隔采集会造成回波数据无法准确计算海底深度。为了解决这些技术问题,作者研究开发了相关的技术处理方法,解决MultiPing技术反射同相轴拼接改正处理和海底深度记录延迟处理,这些问题的解决为深水浅部地层精细探测提供了技术保障。     

深海扬矿系统中颗粒过泵回流试验研究

两相流过泵回流试验是模拟水力提升系统紧急停泵情况下垂直管道中颗粒运动状态,紧急停泵时,可能会出现堵管、难于输送等现象。为提高管道水力输送安全性,采用三种不同的模拟结核颗粒(粒径分别为d≤10 mm,d≤20 mm,d≤50 mm),两种不同浓度(CV=5%,CV=8%),在两级泵额定流量Q=420 m3/h条件下进行了过泵回流试验,分析了试验结果,从多个方面总结了堵管原因。认为实际工程中应该严格控制颗粒上限粒径,采用合适的颗粒级配,并对管道定期进行清洗,尽量减少管道的大角度转弯和断面突变。     

深海采矿锰结核泵的试验研究

锰结核泵是深海采矿扬矿系统中的关键设备,为了研究泵结核矿浆工作性能,在实验室构建了一套高30 m、内径204 mm,可提供最大管网阻力2.5 MPa的泵矿浆性能试验系统,采用不同模拟结核粒径进行了泵矿浆工作特性试验。试验结果表明,锰结核泵基本上达到了预期设计指标,分析了模拟结核粒径d≤50 mm矿浆回流试验泵流道堵塞的原因,初步讨论了锰结核泵的环形格栅通道和泵流道问题,可作为我国中试多级锰结核泵的设计依据。     

Seismostratigraphic analysis of the Transkei Basin: A history of deep sea current controlled sedimentation

The Earth's climate is controlled by various factors, with large scale ocean currents playing a significant role. In particular, the global thermohaline circulation of water masses like the Antarctic Bottom Water (AABW), or the North Atlantic Deep Water (NADW), is a global motor for maintaining the exchange of water masses. The AABW and NADW have met and interacted off South Africa since Oligocene times. Here, the narrow deep Agulhas Passage gateway, located between South Africa and the submarine Agulhas Plateau, constrains bottom water exchange between the southeast Atlantic and the southwest Indian Ocean. A seismostratigraphic analysis of sedimentary structures in the Transkei Basin, which opens up at the eastern end of the Agulhas Passage, was carried out, to reconstruct the palaeocurrents off South Africa. The analysis of newly collected high resolution seismic reflection data showed the effect of large scale current deposition. There are at least 5 major sedimentary phases to observe, some of which seem to be influenced by NADW and AABW. The first stage represents ongoing deep sea sedimentation from middle Cretaceous to middle Tertiary times. Later stages are separated by discordances, which represent the onset of AABW and NADW, among others, triggered by the opening of the Drake Passage gateway ( 35 Ma) and the closure of the Isthmus of Panama ( 3 Ma). We found two large drift bodies located one above the other. Corresponding to their shape and position, the older drift is inferred to have been deposited by currents flowing in a north–southerly direction, whereas the younger drift lies perpendicular to it and seems to be built up by west–east flowing currents.     

深水平台二阶波浪力研究综述

回顾了近几年来深海平台二阶波浪力的研究成果。对几种典型深海平台结构二阶波浪力研究作了详细的阐述,包括理论分析、数值计算和实验验证等。最后指出目前该领域主要研究方向,作为进一步研究的参考。     

深海平台系缆形状和张力分析

考虑海底地形的变化、系缆的拉伸形变及海流力等因素,研究了深海平台系缆形状和张力分析方法采用集中质量法,得到系缆方程组,采用牛顿法求解该非线性系缆方程组,建立系缆形状和张力的计算方法。计算了平坦海底和海底地形凹凸变化时水深1 018 m情况下的系缆形状、系泊张力和浮体平衡位置。计算结果表明,海底地形对于深海系泊系统张力影响较大,而计算系缆形状和张力、系泊浮体的运动时,需要考虑海底地形的影响。     

深海采矿循环式水力集矿系统设计与数值研究

为使深海采矿作业更为高效、环保,提出了一种用于深海采矿的循环式水力集矿系统设计方案。该系统主要由集矿头、矿-沙分离器、水-沙分离器、水泵以及连接各部件的管道组成。采用基于欧拉法的液固两相流计算模型对该系统的关键问题,即矿-沙分离器和水-沙分离器的泥沙颗粒流动进行数值研究。相间拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相与固相湍流分别采用标准k-ε模型和Tchen湍流响应模型。该模型经验证对于直径0.165 mm与0.27 mm细颗粒具有较高精度。利用该模型,以0.165 mm泥沙颗粒为例,得到了两种分离器的分离效果与入口流速之间的规律,分析了两者颗粒浓度分布与流场特征。结果表明,两种分离器的性能均与入口流速有关,在选取适当入口条件时均可取得良好效果。     

深海采矿系统长距离垂直输运管道力学性能研究

深海采矿系统中的长距离垂直输运管道在工作中具有复杂的流固耦合力学特性,在生产作业中其结构安全性和可靠性面临严峻考验。建立深海采矿系统从海底到水面的完整模型,采用集中质量法对于其中的长距离垂直输运管道的环境载荷进行了研究,并将计算结果与模型试验测量值进行对比验证,重点分析管道顶部轴向张力和剪力的大小关系以及变化规律。分析结果表明:在深海采矿系统的长距离垂直输运管道中,轴向张力在结构载荷占主要成分,由波浪引起的结构轴向张力增加会达到管体自重的38%～48%。因此,选择合适的作业工况对降低结构载荷,加强结构安全性能有很大帮助。