基于无人船的大洋中尺度涡观测系统展望

中尺度涡在大洋中普遍存在,研究发现其能量比大尺度海洋环流的能量大一个量级,在海洋物质能量输运和全球气候变化中起着重要的作用。受观测条件限制,目前对中尺度涡的观测主要通过卫星高度计实现,只能从海面高度来推算中尺度涡大小、分布、强度及其伴随的水体和能量输送,而卫星高度计对中尺度涡垂直结构特征认识不足,也导致了对中尺度涡所引起的上层海洋能量、热量输送估计误差偏大。目前对中尺度涡三维结构观测认识不足,展望未来将会出现基于无人船平台的大洋中尺度涡三维结构自动观测系统,该平台将集成自动水下剖面观测功能等先进技术,以便观测中尺度涡的垂直结构特征及其时空变化特征,进而可对中尺度涡带来的物质和能量输送进行系统认识。     

水下井口探测技术研究

在海上油田开发过程中,往往存在一些当时不具备开发条件的水下井口。这些井口一方面现阶段具有重新开发价值,另一方面也是海洋工程建设的障碍物。而水下井口尺度小,常用的调查手段较难探测到。文中介绍了浅地层剖面仪和磁力仪的原理,并开展了浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口的应用与分析。结果表明浅地层剖面仪和磁力仪均可探测到井口,在浅地层剖面图像上表现为垂向的声学空白带,为桩坑和井口的反射;磁异常平面等值线为等轴状,存在极大值和极小值,井口位于极大值和极小值之间。浅地层剖面仪和磁力仪探测的井口位置相差1m,与给定井口坐标偏差2m,满足工程需求。因此使用浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口在现阶段不失为一种可行的方法。     

跨域无人系统协同技术在海洋监管工作中的应用

文章介绍无人机、无人船和水下无人潜水器等及其组成的跨域无人系统协同技术的进展和应用,分析海域海岛、自然资源和生态环境等海洋监管面临的问题,研究结果表明跨域无人系统协同技术可低成本和高效率地提升海洋监管能力,并探究跨域无人系统海上监管的创新模式。     

海洋地球物理探测技术及其在近海工程中的应用

介绍了多波束测深、侧扫声纳测深、浅地层剖面测量、高分辨率地震测量和海洋磁力测量等五项海洋地球物理探测技术的最新进展和简单工作原理,给出了目前国内外广泛使用的主要技术产品型号以及主要参数和性能和展示了这些技术近年来在近海工程,例如海缆（海底光缆、电缆和管线等）路由调查、跨海大桥和海底隧道工程地质环境评价、工程灾害因素分析、海底目标物寻找和水下考古等方面的应用实例。     

综合物探技术在海洋考古中的应用——以川岛水下考古为例

水下考古已成为考古领域的重要组成部分。在中国沿海,尤其在古海上丝绸之路沿线,留存了大量前人活动的遗迹。水下考古需要使用高新探测设备,并配合合理的操作流程。本文以广东川岛水下考古为例,由多波束测深系统、浅地层剖面仪、侧扫声呐系统和磁力仪等新型高精度海洋物探设备构成水下考古系统,建立了水下考古的基本流程。川岛是古海上丝绸之路的重要泊靠点,在此次川山群岛海域考古调查中,根据多波束大规模覆盖和侧扫声呐拖曳式作业,在泥湾水道、打铁湾以及乌猪洲等处有新的发现,包括清代瓷器碎片和古代铁炮等。川岛水下考古文物的发现,对于进一步沿古海上丝绸之路的文物调查具有重要促进作用,也使水下考古得到更多关注。     

港珠澳大桥水下结构物的多手段探测

介绍了利用侧扫声纳、浅地层剖面仪和磁力仪开展港珠澳大桥水下结构物的探测方法和过程,并将探测的结果与调查收集的资料比较,分析水下结构物的分布情况,不同探测方法得出的结果也可以相互印证。     

浅地层剖面系统在福建沿海海底沉船调查中的应用

海底沉船是水下文化遗产的一种重要类型和存在形式,利用综合地球物理手段对福建平潭、莆田及福州海域的海底沉船进行了探测研究,并重点探讨了不同浅地层剖面系统及不同探测频率在不同埋藏状态的水下文物调查中的应用。结果表明:浅地层剖面探测能够有效识别处于不同埋藏状态的沉船,尤其对探测埋藏海底面以下的沉船具有其他探测手段无法比拟的优势,但是探测频率的调节对目标物探测结果存在较大差异,对于埋藏式的海底沉船低频信号探测效果较理想。     

浅地层剖面仪在近海航道工程中的应用

采用浅地层剖面仪在中国黄海近海航道工程中进行声学剖面探测,可以有效界定工程区域地质构造,尤其是识别坚硬礁岩及灾害性浅层气。根据工程实例进行了典型的地层剖面解析分析并对层内物质成分及其沉积环境作了简单的说明。     

参量阵浅地层剖面的处理方法及在识别浅层天然气水合物中的应用

近年来,参量阵浅地层剖面以其简便的野外采集方式、高分辨率的浅部地层成像能力,迅速发展为海底浅层天然气水合物探测的有效方法。为了更好地获取东海浅层天然气水合物赋存区的地质信息,针对参量阵浅地层剖面数据开展了精细化处理。首先将异常振幅压制和空间振幅均衡等方法有机结合,解决了数据中的各种噪音和能量不均衡等问题,然后利用Hilbert变换提高地层分辨率,最后利用信号增强技术进一步提高同相轴连续性,获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的参量阵浅地层剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点,可以更好地揭示空白带、气烟囱、亮点和火焰状异常等地震反射特征,为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定基础。对精细处理后的数据进一步开展曲率属性、瞬时振幅属性、相干属性等地震属性分析,结果显示,与浅层天然气水合物渗漏相关的声学异常能够被清晰地识别出来。此项研究一方面验证了参量阵浅地层剖面数据处理方法的可行性,另一方面也探索了属性分析技术在海底浅层天然气水合物识别方面的应用。     

水面无人艇在水面舰艇编队水下防御的发展展望

为提升水面舰艇编队水下防御能力,构建以水面无人艇为补充的编队水下防御装备体系是未来发展的重要方向。在总结国内外水面无人艇现状及发展趋势的基础上,分析了无人艇的发展必要性,结合水面舰艇编队防御鱼雷攻击的任务需求,开展了水面无人艇作战使用方法研究,并对其对抗效能进行了仿真分析评估。相关研究成果可牵引水面无人艇在水下信息对抗领域的发展与应用。     

结合有人和无人驾驶船观测以及长期定点观测计算寒潮过境引起的海水输运

高分辨率的数据对于理解近海的复杂过程以及制定有效的管理措施日益重要,特别是考虑到恶劣气象的长期效应。这种长期效应的积累可以与潮汐的长期效应一样重要。本文讨论的即是一个大气锋面过境的过程对于Vermilion Bay水输运的影响。我们的研究采用了有人船和自制的无人船作为载具来测量流速剖面。这种自制无人船造价低廉、简单实用、可控性好,可以做比有人船更精确的测量。我们采用安装在这些观测载具上的多普勒流速剖面仪在一个潮周期内反复对流速的横向和垂向断面的水通量做高分辨率的精准测量,然后与一个定点的多普勒流速剖面仪的流速做相关分析得出相关系数。利用所求相关系数把水通量的计算扩展到总共717天的定点观测时间段,以此讨论在这个期间最强的一次大气寒潮过境时产生的水输运并阐述此类过程的重要性。