[發(fā)明專利]一種基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210405913.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115032695B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安永寧;劉紅軍;劉俊濤;李晶;龍成;孫輝;田春和;季祥坤;楊柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué);交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01V1/38
• 分類號(hào): G01V1/38;G01S15/89;G01S15/04;G01S7/539
• 代理公司: 南京鑫之航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32410
• 代理人: 姚蘭蘭

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法,屬于海洋測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：步驟1、測(cè)量船舶從海底管纜路由的一側(cè)上線，若海底管纜的斜距反射信號(hào)位于所在地層聲學(xué)剖面信號(hào)的下方時(shí)，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同步打標(biāo)；步驟2、將測(cè)量船舶從海底管纜路由的另一側(cè)上線，再次執(zhí)行步驟1；步驟3、根據(jù)地層拾取方法，描繪該同相軸的平面位置與高程；步驟4、將拾取數(shù)據(jù)插值加密到逐個(gè)脈沖點(diǎn)上；步驟5、構(gòu)建逐個(gè)脈沖點(diǎn)的線性方程組，得出海底管纜探測(cè)的最終成果圖；該基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法，海底管纜所在位置的空間三維斜距信息，得出海底管纜真實(shí)的位置與埋深，從而顯著提高作業(yè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法。

背景技術(shù)

海底管纜是海上油氣田的生命線，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到海上油氣田的安全，隨著海洋石油資源的開(kāi)發(fā)與利用，海底管纜的建設(shè)數(shù)量日益增多，為海上油氣資源的輸送發(fā)揮了巨大的作用，此外，海底管纜還被廣泛應(yīng)用于沿海工業(yè)區(qū)污水排放、通島供水供電及通訊等涉海工程中，目前，進(jìn)行海底管纜探測(cè)和識(shí)別主要依靠聲學(xué)手段，以淺地層剖面探測(cè)法最為常用，相比較側(cè)掃聲納探測(cè)、海洋磁力探測(cè)等其他輔助探測(cè)手段，淺地層剖面探測(cè)可以同時(shí)測(cè)得海底管纜的精確位置和埋深，聲學(xué)側(cè)反射現(xiàn)象是由淺地層剖面儀換能器的旁瓣效應(yīng)導(dǎo)致的，當(dāng)換能器指向性較差是尤為嚴(yán)重，側(cè)反射出現(xiàn)在反射記錄上時(shí)，很容易被解釋為下部地層的反射信號(hào)；在淺地層剖面探測(cè)時(shí)，當(dāng)波束角照射范圍內(nèi)存在諸如水下陡坎、岸坡等地貌類型或小而凸顯的水下目標(biāo)物時(shí)，其位置即使沒(méi)有處于換能器的正下方，但因在波束角照射范圍內(nèi)，依然以旁側(cè)反射的特征而被記錄在聲學(xué)反射數(shù)據(jù)中，只是其反射時(shí)程比在正上方探測(cè)時(shí)的時(shí)程更長(zhǎng)，地貌類側(cè)反射信號(hào)很容易被誤認(rèn)為是下部的地層反射信號(hào)，但是海底管纜等目標(biāo)物的側(cè)反射特征可以通過(guò)反射波的強(qiáng)弱變化來(lái)區(qū)分，若反射信號(hào)來(lái)自于下部地層，則頻帶中會(huì)有相當(dāng)一部分能量被沉積物吸收，有明顯的衰減，而側(cè)反射信號(hào)由于來(lái)自目標(biāo)物表面，強(qiáng)度較大，波阻抗界面清晰，易于追蹤識(shí)別。

聲學(xué)側(cè)反射現(xiàn)象一直被視為測(cè)量噪聲，未被加以正面利用，根據(jù)聲學(xué)淺地層剖面探測(cè)中的側(cè)反射原理，在換能器波束角的照射范圍內(nèi)，如果存在小而凸出的目標(biāo)物，則會(huì)以斜向反射信號(hào)的形式反映在地層剖面資料記錄中，而斜向反射時(shí)程與海底管纜真實(shí)的位置和埋深信息密切相關(guān)，因此，傳統(tǒng)的海底管纜聲學(xué)剖面探測(cè)都是垂直于海管路由走向、垂直于海底管纜航行來(lái)測(cè)量作業(yè)，不僅作業(yè)效率低下，而且測(cè)得的位置和埋深成果只是一系列的離散節(jié)點(diǎn)，難以反映海底管纜連續(xù)延伸的特點(diǎn)，因此需要研發(fā)一種探測(cè)方法來(lái)解決現(xiàn)有的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法，以解決傳統(tǒng)海底管纜聲學(xué)剖面探測(cè)測(cè)量作業(yè)效率低下的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于聲學(xué)側(cè)反射的海底管纜追蹤式探測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1、測(cè)量船舶從海底管纜路由的一側(cè)上線，沿著同側(cè)的計(jì)劃測(cè)線，平行于海底管纜路由的走向航行，若海底管纜的斜距反射信號(hào)位于所在地層聲學(xué)剖面信號(hào)的下方時(shí)，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同步打標(biāo)；

步驟2、將測(cè)量船舶從海底管纜路由的另一側(cè)上線，再次執(zhí)行步驟1；

步驟3、當(dāng)采集的數(shù)據(jù)的聲學(xué)反射圖像為一條孤立連續(xù)的強(qiáng)能量同相軸時(shí)，根據(jù)地層拾取方法，描繪該同相軸的平面位置與高程；

步驟4、將拾取數(shù)據(jù)插值加密到逐個(gè)脈沖點(diǎn)上；

步驟5、利用信號(hào)往返的時(shí)程反射曲線、航跡與海底管纜的幾何關(guān)系，構(gòu)建逐個(gè)脈沖點(diǎn)的線性方程組，得出海底管纜探測(cè)的最終成果圖。

優(yōu)選的，所述所在地層聲學(xué)剖面信號(hào)的探測(cè)儀器為淺地層剖面儀。

優(yōu)選的，所述方法還包括在步驟1前調(diào)試淺地層剖面儀以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)步驟。

優(yōu)選的，所述調(diào)試淺地層剖面儀步驟包括：