基于区域生长的侧扫声纳海底线追踪算法

针对当前侧扫声纳海底线自动追踪存在有飞点、连续性较差、易受噪声影响等问题,通过分析侧扫声纳海底线形成机理及图像特征,提出了基于改进的区域生长法的侧扫声纳图像海底线追踪方法,首先利用控制生长方向方法优化区域生长法计算复杂度高、效率低的问题,在提高追踪效率的前提下抗干扰能力也得到了有效加强,然后利用大滤波核中值滤波方法在保留海底边界特征的同时提高海底线连续性,最后利用二次区域生长方法针对性消除航迹线对瀑布图海底线的影响。通过对该方法进行研究和实验,成功实现了海底线自动追踪提取。在秦皇岛附近海域开展现场测试,论证了与传统阈值法提取海底线相比,提出的新方法在抗噪能力、连续性、普适性等方面都具有更好的效果。

天津大神堂海洋牧场人工鱼礁沉陷现状调查研究

人工鱼礁建设可为海洋生态系统改善和渔业资源增殖做出重要贡献,但由于海床底质、水流风浪等因素影响,鱼礁礁体可能发生沉陷现象,严重影响其生态功能。本研究聚焦天津大神堂海洋牧场,基于侧扫声呐、单波束测深仪、差分式GPS、智能无人船、ArcGIS等设备和软件,对海洋牧场人工鱼礁沉陷状况进行了调查和分析,并对沉陷的影响因素进行了初步探讨。结果表明,天津大神堂海洋牧场中人工鱼礁保存现状较好,大多数礁体呈现竖置状态,平均沉陷深度为0.38 m,沉陷比例约25.43%,生态修复和渔业资源增殖功能未受重大影响;人工鱼礁沉陷情况与礁体坐底时长、海床底质密切相关。本研究采用的人工鱼礁沉陷调查方式具有较强的可行性,研究成果可为海洋牧场人工鱼礁建设的规划选址提供科学依据和技术支撑。

三种探测技术在舟山港航道扩建工程海底管线探测中的联合应用

海底管线路由探测对航道疏浚施工具有重要意义,而传统的探测技术手段单一,效率较低,无法确定掩埋段信息。为提高海底管线探测结果精度及作业效率,依托宁波舟山港条帚门航道扩建工程项目,综合利用侧扫声呐、浅剖及海洋磁探对工程区域海底管线进行探测:利用侧扫声呐成果作为裸露段海底管线探测结果的基本支撑,浅剖埋深结果与磁探反演埋深结果相互印证,共同提高了海底管线判别的准确性。工程应用结果表明,三种探测技术手段在海底管线探测方面的联合应用成果可靠,探测精度和作业效率显著提升,且具有较好的适用性,在类似项目中具有较好的参考和推广作用。

利用线性调频声呐及波束角调节技术的海底管缆探测

针对海底管缆铺设及掩埋情况复杂、细小掩埋管缆定位及埋深探测困难等情况,本文介绍了线性调频声呐及波束角调节技术在海底管缆探测中的优势,结合EdgeTech3400 OTS浅地层剖面仪在海上风电场小管径电缆探测和沿海航道掩埋输气管探测中的应用案例,针对浅地层剖面仪在海底埋深管缆探测识别中的技术难点,分析了管缆探测影响因素与优化措施,对航道通航安全管理、港航工程项目建设及海上风电场建设运维等具有积极意义。

基于BMM⁃Fast⁃SCNN的海底线实时提取算法

侧扫声呐瀑布图由于其成像原理,需要借助海底线位置对原始图片进行斜距校正。然而在实际采集过程中,声呐自噪声、悬浮物和海底目标等许多干扰因素会增加海底线提取的难度,现有的传统方法和神经网络方法在回波信号信噪比较差时无法正确实时地提取海底线。针对这些问题,提出了一种基于海底信息对称模块和多尺度特征融合模块的快速分割卷积神经网络(Bottom Information Symmetry Module and Multi⁃scale Feature Fusion Module Fast⁃SCNN,BMM⁃Fast⁃SCNN)用于实时正确提取海底线。该算法基于Fast⁃SCNN⁃1D,结合海底信息对称模块(Bottom Information Symmetry Module,BISM)来提高网络的鲁棒性,并通过多尺度特征融合模块(Multi⁃scale Feature Fusion Module,MFFM)增强网络提取海底线细小特征的能力。在两条测线中,该算法在一个像素和两个像素误差范围内的提取精度分别为83.56%,97.63%和96.27%,99.49%,相较于其他方法,分别至少提高了1.41%、9.07%和0.74%、0.48%。实验结果表明,该算法能够有效地提取海底线,方法执行时间为9.38 ms,满足实时正确提取海底线的要求。

海底缆线综合探测方法及应用

为研究多波束、侧扫声呐、浅地层剖面仪、磁力仪等多种手段的海底缆线探测效果,利用综合比较分析法,定量分析了不同技术手段的探测精度,并结合多种技术手段的各自优点,提出了海底缆线综合探测法。结果表明:综合探测法可实现海底缆线敷设后的现势路由位置和埋深以及区域内施工后障碍物分布情况探测,得到了海缆平面坐标位置精度±1.5 m,埋深精度±0.3 m,探测效果较好。研究成果可为实现海底缆线等水下目标路由位置和埋深以及是否有裸露或悬空的准确感知和规范管理提供理论和方法支持。

波浪能示范区海底电缆多元融合探测技术研究

【目的】为了能全面获取海底电缆路径上的详实水深数据、水下结构图像及海底电缆埋设情况,对海底电缆多元融合探测技术进行了研究。【方法】通过分析对比不同的探测技术,提出一种基于多波束测深系统、侧扫声呐和浅地层剖面仪的融合探测法,并使用该方法对大万山岛波浪能示范区海底电缆进行全覆盖测量。【结果】实际应用结果表明,基于多种探测技术的融合法在海底电缆探测中具有良好的应用效果。【结论】将不同影像在底质和地理位置上进行叠加,能极大提高对海底电缆解译的准确性,对海缆维护探测具有重要意义。

声纳和浅剖在渤西管线物探调查中的应用

油气管线的埋深、裸露、悬空直接影响油田和安全生产。介绍了声纳和浅剖在管线物探调查中的使用方法和调查程序 ,并进行分析总结 ,对管线的下一步保护提出了一些针对性的结论和建议。

海底浅表层信息声探测技术研究现状及发展

回顾了我国海洋仪器研发的历史,综述并对比了多波束测深、侧扫声呐和浅层剖面仪等海底浅表层信息声呐探测技术的国内外研究现状:经过数十年的海洋技术研发,国内在设备研发、数据资料处理方法研究和探测数据资料应用研究等方面已取得了较丰硕的研究成果,但同时也发现在当前国内海洋技术研发中仍存在一些潜在的问题,与国外相关海洋技术尚存在一定差距。以维护海洋权益为目标的系列重大海洋基础勘测项目的启动和深海资源勘查及研究的纵深发展是近年海洋技术得以快速发展的源动力。声学底质分类、声学海底原位测试、动力地貌和构造地貌等是目前海底浅表层声探测信息资料应用于海底科学研究的热点。对海洋技术的可持续发展提出了几点建议:①提高理论研究水平;②加快仪器设备研制的国产化进程;③加强自主知识产权数据处理软件的研发;④进行探测数据资料的深层次利用研究。

浅地层剖面仪和侧扫声呐仪器检测与评价方法研究

针对浅地层剖面仪和侧扫声呐这2种声呐系统探讨性地提出了"两步法"的性能检测和评价方法:1)声学物理参数检测:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的关键声学物理参数(声源级、频率/频谱、脉冲长度、波束角或开角),并提出了在消声水池中测定这些参数的方法;2)实际探测性能评价:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的实际探测效果评价指标,并提出了通过海上试验来检测和评价这些指标的方法。最后对建设具备高效消声性能的大型试验水池,建设海底标准地层检测场和海底标准目标物检测场以真正实现设备性能的检定应做的后续工作进行了讨论。

DTA-6000声学深拖系统在富钴结壳探测中的应用

富钴结壳作为一种潜在的海洋矿产资源逐渐引起人们的关注,研究发现海山微地形是影响富钴结壳分布的重要因素。DTA-6000声学深拖系统是我国具有自主知识产权的第一套深海拖曳观测系统,其最大工作深度6 000m,该设备上安装的高分辨率测深侧扫声纳和浅地层剖面仪能够分别获得高分辨率的海底地形地貌和浅地层剖面。它的测深覆盖范围600m,侧扫覆盖范围800m。声学深拖系统因其高效和价格优势,被列为富钴结壳资源调查的常规设备。大洋29航次中,DTA-6000声学深拖系统在采薇海山完成2条测线共约50km海山斜坡的探测,获得了高分辨率的地形地貌数据和浅地层剖面数据。介绍DTA-6000声学深拖系统及其在富钴结壳探测中的应用,并对探测结果进行了分析。

侧扫声纳和浅地层剖面仪在杭州湾海底管线检测中的应用

首先介绍了杭州湾油管检测工程概况,引出了海底油管检测的必要性。其次,介绍了该工程中运用的两种重要仪器——侧扫声纳和浅地层剖面仪的原理及影响因素。最后,通过两种仪器的数据分析、图像判读,提出了综合利用两种仪器可增强两种数据的互补性并提高工程质量。

黄河三角洲侵蚀性岸段水下岸坡地质灾害及其空间分布

黄河的高含沙量和尾闾的频繁摆动，形成了独具特色的黄河三角洲。利用精密的测深仪，高分辨率的浅地层剖面仪和侧扫声纳等设备同步扫测所获取的记录，研究了黄河三角洲侵蚀性岸段水下岸坡的地质灾害及其空间分布特征。探测研究表明，研究区发育的地质灾害主要有冲蚀构造、凹坑与洼地、海底滑坡、海底刺穿、不均匀地层（切蚀-填充构造、声学透明层）、埋藏冲沟和古河道。地质灾害在空间分布上呈现平行岸线的带状分布，按水深可划分为3个区域。6m水深以浅区域，主要发育冲蚀构造，且冲沟、边缘陡坎和蚀余构造相间分布。6~14 m水深区域，主要发育凹坑与洼地、海底滑坡、海底刺穿和分布广泛的声学透明层。14 m水深以外区域，主要发育埋藏冲沟和古河道，其形成主要与海平面上升有关。

双基地声纳海底混响面元划分与建模

鉴于影响双基地声纳性能主要因素之一的混响面元的划分和计算的研究少有公开报道,提出一种双基地声纳海底混响区域的面元划分方法,建立了基于SSA海底散射强度模型的双基地声纳海底混响模型。仿真结果表明该方法能够对产生混响的海底区域进行有效地估算,并得到双基地声纳海底混响随时间的变化趋势,为双基地声纳系统的性能评估和合理配置、使用提供了有效的模型。

声波探测技术在海底输油管道检测中的应用

介绍了多波束测深系统、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测技术的基本原理及在海底管道检测中常用设备与参数选择。结合工程实例给出了各种检测方法在海底输油管道检测中应用效果。介绍了海底管道检测流程,分析了各种检测方法的优缺点和不足之处。结果表明,海底管道检测时应充分利用各种方法的互补性,提高检测效率和准确性。

Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的应用

介绍Teledyne Benthos TTV-301声学深拖系统的构成、海上作业模式以及声学数据获取方式,以南海某海域实测声学数据为例,对获取的多波束水深数据、侧扫声呐数据、浅地层剖面数据进行精细处理,获取高质量的水深图像、高分辨率的侧扫声呐图像和高精度的浅地层剖面图像。对同一海底微地形微地貌在不同声学影像上的反射标识进行对比分析,建立声学3D模型,形成海底浅表层的立体探测。实验结果验证了声学深拖系统在海底微地形地貌调查中的有效性与可行性,并可取得理想的效果。

莺歌海盆地中央坳陷带海底天然气渗漏系统初探

地球物理资料表明,莺歌海盆地区麻坑众多,浅层气发育,在高分辨率地震剖面上可以识别出到达海底的地震模糊带,在3.5 kHz的浅层剖面上可见穿透到海底的气体聚集带,在声呐图像可以识别出麻坑.莺歌海盆地不仅在其边缘隆起带沉积层较薄的地区存在海底天然气渗漏现象,而且在中央坳陷带沉积层巨厚的地区也存在海底天然气渗漏,海底天然气渗漏在莺歌海盆地是广泛分布的.莺歌海盆地广泛分布的海底天然气渗漏是全球海底天然气渗漏系统的重要组成部分,海底天然气渗漏系统排出的大量甲烷气体的一部分可能穿越水层到达海面.

一种针对侧扫声纳图像的数字镶嵌技术方法

以南海某海域实测侧扫声纳数据为例,研究侧扫声纳图像的数字镶嵌技术方法,对关键步骤进行详细的阐述。通过对原始侧扫声纳数据进行导航数据校正、海底线跟踪、斜距改正、TVG校正、船速校正、地理编码与重采样、拼接与镶嵌等处理,生成大区域、大范围、高分辨率、无缝拼接的侧扫声纳图像。实验结果证明声纳图像数字镶嵌技术的有效性,并取得理想的效果。

山东半岛成山角海域潮流沙脊的初步研究

根据侧扫声纳和浅地层剖面资料对成山角海驴岛附近典型剖面进行了分析研究。该剖面水深地形变化较大,发育有海蚀平台、冲蚀沟、残余地貌、潮流沙脊等地貌类型。分析讨论了潮流沙脊的形态和沉积特征、发育过程,并对潮流沙脊的物质来源、形成的水动力条件和形成时代进行了初步的研究。潮流沙脊为侵蚀-堆积型沙脊,由强潮流侵蚀近岸基岩经搬运、改造、再沉积后形成。潮流沙脊形成于全新世中期海平面相对稳定时期。

地球物理勘察在海洋工程勘察设计工作中的作用和意义

以港珠澳大桥工程及其周边海洋工程项目为例,从地层勘探、障碍物排查、疏浚量计算等方面论述地球物理勘探在海洋工程勘察设计中的作用和意义,并分析目前地球物理勘探存在的缺陷和不同。