强潮地区海底管线状态检测方法研究——杭州湾海底管线状态检测

针对强潮地区海底管线危险性大、且无法用常规方法进行检测的现状,提出一种基于海底声学探测技术的强潮地区海底管线状态检测方法,考虑到海底管线状态检测的主要目的是确定管线与海床面之间的空间关系,该方法选择了侧扫声纳系统、浅地层剖面仪和多波束测深系统等海底声学探测技术.在简要介绍了每种技术的工作原理之后,进行了海底管线状态检测流程的设计,并介绍了各类声学数据的采集过程和基于空间参考的声学数据处理方法,最后提出两种检测成果表达方式,即基于图表二维表达方式和基于ESRI公司的ArcEngine组件的三维表达方式.     

深水多波束测深侧扫声纳显控系统研究

针对深水多波束测深侧扫声呐多源探测数据的实时可视化表达处理效率较低的问题,提出实时测深数据快速条带式动态网格化方法和动态不规则金字塔构建方法、实时侧扫数据条带式增量更新方法和基于极坐标的实时水体数据重采样方法,实现了全球框架下动态海底探测地形的实时三维渲染和快速侧扫图像及水体图像绘制.同时采用基于状态保护与转移机制的声纳设备控制方法,通过异步通信方式实现了安全友好的交互式操作过程. 实验结果表明：该系统满足深水多波束测深侧扫声纳设备的显控需求,能够保障声纳设备作业安全、增强现场作业能力及数据发掘能力.     

海洋石油管道在海底赋存状态的分析

海洋石油管道的位置及其周围海床特征的探测,通常采用地球物理声学探测设备,如浅地层剖面仪、侧扫声呐以及多波束测深仪,来完成对海底管道的声学探测。在大量管道声学探测图像识别的基础上,总结了17种海洋石油管道在海床上的赋存特征。对海洋石油管道后期运维中的探测识别具有重要的参考意义。     

高分辨率测深侧扫声纳

由中国科学院声学研究所和中船重工集团公司第702所联合承担的“高分辨率测深侧扫声纳项目”和由中同科学院声学研究所承担的“浅水高分辨率测深侧扫声纳系统研制”两个国家863计划海洋资源开发技术课题取得重大突破。标志着我国在探测高分辨率海底地形地貌的声纳技术领域成功地打破了同际技术封锁，已经具备制造国际先进水平的高分辨率测深侧扫声纳的技术和能力。     

探测海底输油气管线状态的方法

为了海底输油气管线运行安全,避免潜在的灾害性因素的发生,对广东沿海一段海底输油气管线状态进行检测,采用浅层剖面测量、侧扫声呐测量和多波束测量手段对海底油气管线路由区域进行了勘测,勘测结果表明检测区域海底油气管线没有裸露和悬空,埋藏状态良好,管线周边地层较稳定,根据侧扫声呐图像和多波束测深图像,发现在管线路由区海底存在影响海底油气管道安全的因素,管线路由区海底拖锚等痕迹较多,并且在距离管线大约1 000m处有一个较大人工采砂坑存在。     

侧扫声纳在海底光缆维护工程中的应用

海底光缆系统是现代通信的主要载体之一。光缆铺设于海底后,在自然和人为的作用下,其在海底状态可能随时间会发生变化,甚至遭到损害,需对其进行维护。维护工程中首先需要对光缆在海底的实际状况和所在区域的海底面特征有一个比较清楚的了解。侧扫声纳为此提供了一种十分经济有效的手段,它通过探测出露于海底的光缆或埋设于海底光缆的埋设沟痕等,确定光缆在海底位置、检测其在海底状况、调查其所在海区的海底面特征,并可用于检查光缆维护施工的工作效果等。本文结合APCN2海底光缆系统特殊区段护缆安装工程这一实际例子,讨论了侧扫声纳海底扫测资料在海底光缆系统维护工程中的应用,表明侧扫声纳在海底光缆维护工程中有广泛应用前景。但是,侧扫声纳无法有效探测既不出露海底又没有明显埋设沟痕的海底光缆,同时也无法确定光缆的埋设深度,对这些状况的了解须结合使用其它专门探测设备。     

海洋工程物探勘察中的几种声学假象

海洋工程物探勘察主要基于各种声学调查设备,通过换能器发射和接收不同频率的声波来获取地层声学反射信息,在实际工程应用中,技术人员会面临多种复杂的作业环境以及各类声学假象,需要技术人员熟知声学假象的产生原理和特征。本文研究了多波束测深资料中圆弧状地形反射、浅地层剖面绕射、电火花剖面三类调查资料中存在的声学假象,分析了波束频率、发射和接收角度、接收范围等因素的影响和限制,及造成声学假象的原因。研究显示,对海底管道、海底沙丘、已建平台等环境均会造成不同影响的声学假象,包括多波束的绕射波、浅地层剖面的绕射波,以及电火花水听器接收到的环境反射。技术人员应提高对海洋工程物探资料声学假象的认识,作业前期应做好工区环境、海底设施、背景资料等研究,在海洋工程勘察的处理和解释过程中综合利用水深地形、海底地貌、地层剖面的相互印证解释,注意辨识绕射、已建设施反射等造成的声学假象。     

一种顾及辐射畸变的多波束与侧扫声呐通用海底底质分类方法

声学海底底质分类对于海底环境和生态系统的研究具有重要意义,而多波束与侧扫声呐是目前最常用于探测海底底质的声呐设备.然而,多波束与侧扫声呐都严重地受到辐射畸变的影响,导致声呐图像噪声较大且难以消除,进而造成对海底底质的误判,并且多波束与侧扫声呐通用底质分类方法目前仍然较为缺乏.为此,本文提出了一种顾及辐射畸变的多波束和侧扫声呐的通用海底底质分类方法.该方法包括了对声呐图像中辐射畸变的改正、针对两种声呐数据特点的不同角度数据归一化、分类数自适应的非监督底质分类以及形态学去除底质图像噪声的步骤,并给出了完整的多波束与侧扫声呐通用海底底质分类流程.将本文方法应用于福建沿海同水域下实测的多波束与侧扫声呐数据得到了该水域的底质分类图像.实验结果表明了同区域下的多波束与侧扫声呐数据通过本文方法得到的底质分类结果具有较高的一致性,证明了通用底质分类方法的有效性,同时通过相互验证也提高了底质分类结果的可靠性.     

边坡隐患探测方法研究

滑坡和塌陷是常见的危害人类生存环境的地质灾害,各种工程设施中的边坡极易产生滑坡和塌陷。应用物理模型模拟边坡工程中存在的滑动层,探讨边坡工程中滑坡隐患的电场分布规律。无论物理模拟或实际探测,均可采用三极或对称四极电阻率测深法进行观测,利用电阻率测深剖面中的ρs等值线断面图中ρs等值线的分布规律,结合模拟条件和野外实际探测中所处的地质条件,圈定出边坡中一定深度范围内的含水滑动层或塌陷。同时,对所观测到的ρs资料,采用反射系数K法进行解释,以提高区分边坡隐患的能力。通过对某厂边坡隐患的探测,利用不同地层的电性结构特点和分布规律,确定其滑动层的结构构造,并判断出滑动层的埋深、规模及性质,为后续的边坡隐患治理提供了可靠的地质依据。     

水深数据约束下的声呐图像海底地形恢复方法

针对传统多波束系统和单波束系统在获得海底精细地形时的局限性,分析了高分辨率侧扫声呐图像与海底地形因素之间的关系,提出了一种利用高分辨率侧扫声呐图像恢复精细海底地形的新方法.根据侧扫声呐成像机理,构建模型获得声波在海底表面的入射强度和反射强度;基于Shape From Shading反演理论建立海底表面相对形状反演模型,并借助外部水深数据中分离出的地形高频项构建约束模型对反演结果进行约束;将外部水深数据提供的地形低频信息与约束后的反演结果叠加,实现绝对海底地形恢复.结果表明:该方法可获得相对中误差小于2%水深的海底地形恢复精度,并将测深数据分辨率提高近70倍.     

侧扫声呐图像反演海底地形的一种线性算法

为弥补现有测深方法在获取海底微地形方面的不足,基于侧扫声呐高分辨率成像特点,提出一种侧扫声呐图像反演三维海底绝对地形的线性化算法.首先,根据侧扫声呐成像原理给出声波入射方向的估算模型,基于海底表面漫反射模型推导出一种线性化反演模型,并以同区域初始地形作为约束建立反演地形的约束模型,实现了反演地形向绝对地形的转变;在此基础上,给出完整的侧扫声呐图像反演三维海底绝对地形的流程以及精度评定方法;最后,借助实验对该方法进行了检验和验证.实验结果表明,该方法可以获得均方根误差优于15 cm、分辨率为初始地形170倍的海底地形.     

A new image processing method for discriminating internal layers from radio echo sounding data of ice sheets via a combined robust principal component analysis and total variation approach

Discriminating internal layers by radio echo sounding is important in analyzing the thickness and ice deposits in the Antarctic ice sheet.The signal processing method of synthesis aperture radar(SAR)has been widely used for improving the signal to noise ratio(SNR)and discriminating internal layers by radio echo sounding data of ice sheets.This method is not efficient when we use edge detection operators to obtain accurate information of the layers,especially the ice-bed interface.This paper presents a new image processing method via a combined robust principal component analysis-total variation(RPCA-TV)approach for discriminating internal layers of ice sheets by radio echo sounding data.The RPCA-based method is adopted to project the high-dimensional observations to low-dimensional subspace structure to accelerate the operation of the TV-based method,which is used to discriminate the internal layers.The efficiency of the presented method has been tested on simulation data and the dataset of the Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,collected during CHINARE 28.The results show that the new method is more efficient than the previous method in discriminating internal layers of ice sheets by radio echo sounding data.     

高精度航空吊放声呐目标模拟技术

提出一种用于航空声呐水下目标的模拟技术和设计方法,经海上试验取得了满意的效果。该方法采用以增益可控部件为核心的步进式增益控制技术,对信号进行大范围动态压缩;采用数字波形存贮技术对接收到的声呐信号进行实时处理和存贮;通过参数设置,完成水下真实目标（潜艇）的回波目标模拟。     

付家岩滑坡变形特征及形成机理

长江三峡库区横跨川鄂褶皱带中段和川东弧形褶皱带东段,自然地质条件复杂,暴雨、洪水频繁,是我国滑坡等地质灾害高易发区之一。重庆市万州区是三峡库区地质灾害多发地区之一,付家岩滑坡为其中具代表性的一个,该滑坡对已建的移民迁建工程构成了严重威胁。本文在详细调查研究滑坡形成的地质环境条件、滑坡特征的基础上,通过监测数据的综合分析,深入系统地分析了该滑坡的变形特征、诱发因素和形成机制。     

浅埋大断面隧道核心土数值模拟与分析

针对浅埋大断面隧道采用双侧壁导坑法施工时核心土的预留问题,依托重庆轨道交通六号线二期北碚站工程,对浅埋大断面隧道采用双侧壁导坑法开挖时,核心土的留设进行数值模拟,比较分析了预留核心土前后围岩的变化情况。结果表明:合理的留设核心土可有效降低地层沉降速率;改善围岩受力情况;同时表明护拱法和临时回填对治理隧道塌方效果良好,对类似塌方处置有指导意义。     

高密度电法在清江水布垭库区滑坡调查中的应用

高密度电法集电测深和电剖面装置于一体,由于它具有采集信息多,数据量大,观测精度高,速度快和探测深度较大等特点,在工程地质和水文地质勘查中广泛应用。本文将高密度电法用于鄂西清江水布垭库区的滑坡体调查中。通过分析库区内的地质地球物理特征,验证了实施高密度电法调查滑坡的可行性。电法观测剖面采用温纳-斯伦贝谢装置,对地电断面的分析解释证实其应用效果良好,为进一步认识滑坡及其勘察治理提供了地球物理依据。     

基于Radon变换的浅海宽带脉冲声源定位

为了提高声纳在浅海的工作性能，在分析实验数据的基础上提出了新的多路径定位方法.将已知信
号与每个通道的接收信号进行相关，获得相关系数矩阵，对由相关系数矩阵构成的图像进行Radon变换，
以时间分辨力补偿空间分辨力，提取声场的多路径参数，估计声线到达角和到达时延差，结合声线反传技
术，实现宽带脉冲声源定位.在修正阵型估计误差后，进一步提高算法的定位精度.实验结果表明，该方法
能有效地对浅海脉冲声源进行定位，不受空间采样率或路径数必须小于阵元数的限制，具有较好的宽容性
.算法计算量小，易于工程实现.     

水底地形图绘制的数学建模方法

随着相干声纳系统技术的逐步完善,为水底深度测量和水底地形图的绘制提供了依据。首先考虑现有的相干声纳系统模型,利用多波束测量方法测量水底深度,然后,在模型Ⅱ和模型Ⅲ中采用三次样条插值法对所测得的水底深度值进行拟合,并利用拟合所得数据绘出水底地形剖面图、水底地形立体图,利用Matlab软件,调用griddata函数进行曲面拟合,调用contour函数绘制等高线图,从而全面了解水底地形的变化,把握水底地形的信息。     

松辽盆地松北新区地震采集方法研究

以海伦及嫩江区块为试验区,开展松辽盆地冻土区二维地震勘探方法研究。多种激发和接收因素的对比分析,发现不同地表岩性6k、8趣药量激发在1．2s、2．2S附近反射波同相轴连续性较好,反射信息丰富。从监控剖面看,覆盖次数均匀,资料缺口较小,小号段属于低丘陵地带,浅层能量强,波组连续性好,目的层较浅,中层反射较弱。中号段和大号段中深层均可见反射同相轴,连续可追踪,信噪比较高。