溪流笔谈▏为什么要参加在珠海举办的海洋物探培训班,答案在这里
海
洋作为未来人类资源的主要来源地之一,对它的探测与开发尤为重要,目前已经从浅海延伸到深海。人类在对海洋进行基础研究、资源开发、工程建设和军事行动等的过程中,先进的海洋探测技术装备是快速和准确获取海底信息的关键。
海洋探测技术装备涉及范围非常广,包括声学、光学、磁力、重力、地震、热流、放射性观测、原位观测和钻探观测等以及拖网、抓斗、柱状采样器和箱式采样器等,目前的海洋探测技术的主要包括:一是海洋地震测量,通过人工震源的震波,查明海洋底部界面的深度、产状和地层物质属性;二是海洋重力测量,通过对重力异常的分析,计算异常地质体及其密度界面的产状和埋藏深度,研究地壳均衡现象,以及地球内部的动力作用;三是海洋磁力测量,分析海底岩石和矿石的磁性差异所产生的磁异常场,探索区域地质特征,并可对水下埋藏铁磁性目标进行探测;四是海底热流测量,用以探索地球内部的热状态和海底区域构造;五是海洋电法测量,利用地球电场和人工电磁场研究海底的电性结构;六是海洋放射性测量,寻找海底放射性及其伴生矿床;七是声学测量,利用回声测深仪和侧扫声呐等手段测量海底地形地貌等。
与可见光和电磁波相比,声波在海水中的衰减更慢、传播距离更远,因此海底声学探测是目前获取海底信息最常用的方式之一,而多波束测深声呐、侧扫声呐、浅地层剖面仪和合成孔径声呐是近几十年来快速发展的海底声学探测高新技术装备。随着科学技术的不断进步,及人们对海洋认识的不断深入,海洋探测技术装备也在日新月异,产品性能已达到较高的水平。如:多波束测深技术将以前的点、线探测扩展到面探测,并进一步扩展到三维立体探测,大大促进了海底地形探测的效率和质量;目前一些深拖型侧扫声呐也能够实现高速探测,航速10kn仍可获取高质量的海底图像数据;多波束合成孔径声呐系统,可以获得与目标作用距离及发射信号频率无关的航迹向高分辨力,实现海底地形地貌的全覆盖探测,且可以对目标进行三维成像,精确测量目标深度信息。
海洋探测技术装备的改进大大地提高了人们的工作效率和作业精度,正朝着用户界面越来越友善、设备操作越来越简单方向转变。需要说明的是,海洋地球物理探测分数据采集、资料分析与处理、成图及技术报告编制等部分组成,资料采集只是海洋地球物理探测工作的开始,大量的工作还在后面。
自上世纪九十年代接触海洋物探工作以来,自己感觉最大的难点还在于对海洋地球物理探测资料的分析与处理上。以侧扫声呐资料分析为例,侧扫声图像可分为地貌图像、目标图像和水体图像三类:地貌图像包括沙带、沙川、断岩、沟槽及各种混合形成的图像,并依据图像的灰度特征和纹理特征来分析海底底质类型分布状况;目标图像包括沉船、礁石、电缆、水下障碍物及水下建筑物等,需要依据目标的阴影、形状和尺度来分析海底目标的性质;水体图像包括水中散体条纹、温度跃层、尾流块状、水中气泡等,需要依据项目的需要来分析图像的特征、位置与分布状况。
声图像的相关特性和各自特征其依据是图像形状、色调、大小、阴影和相关体等,形状是指各类图形的外貌轮廓,色调是指衬度和图像深浅的灰度,大小是指各类图像在声图上的几何形状大小,阴影是指声波被遮档的区域。各类图像中的同一类图像都会随着多种因素的变化有所差异,因此,对比各类图像的差异,从中找出各类图像的相关特征和各自特征,是判释声图像的重要依据。
资料分析的难点在于声图像具有多解性,与海区的水动力环境、地貌成因、地质构造、地表物质和海洋外部环境等均有关联,因此必须借助于对海底地质构造和地貌特征的了解,及通过多种物探手段的对比,才能得出真实可靠的判读结论。当然,除此以外,还需要对当地的人类海洋活动情况要有所了解。
以下图为例,如果不深入去分析与了解情况,就容易得出岩礁出露的结论。其实不然,下图位置处于某航道位置,其长条型的声图像是因疏浚单位在炸礁后违规倾倒所致,后通过航道部门的核实印证了我的分析。我的依据是:一是经浅剖资料分析,该区域没有岩礁的延伸;二是从该区域的沉积环境分析,不具备岩礁出露的可能性;三是周边有炸礁区域,具备作案的条件;四是长条形说明是在走航的条件下倾倒的,因为怕被海事抓到。经多方分析,就容易得出真实的结论,为业主单位的决策提供准确依据。
某区域侧扫声图像
当然,除了正确的声图像判读与分析外,如何成图也是关键。记得看过一份技术报告,把声图像放在报告中作为成果资料提交,而没有相关的通用格式(如CAD等)图件上交,要知道业主单位的领导又不是专业人士,他又不懂声图像判读,而是需要经过我们判读后的图件资料。比如海底面状况图,需要说明海底底质分布类型及分布范围,水下目标的性质及延伸范围,海底出露管线的走向,等等;又比如浅地层剖面图,需要说明在探测测线上的海底剖面图,分层层位性质、底标高及厚度状况,浅层气、海底滑坡体的位置,基岩埋藏深度及底标高,等等。另外需要说明的是,要成图就需要懂得一点测绘知识,需要坐标系及投影的知识,而不仅仅停留在会分析海洋物探资料上。比如,以下这样复杂区域的海底面状况图和浅地层剖面图,是需要在大量的分析与处理基础上,依据相关绘图软件绘制而成的。
某航道区域海底面状况图
某航道区域浅地层剖面图
说了这么多,大家想必清楚了,海洋物探资料数据的采集仅仅是工作的开始,能以问题为导向,运用自身的知识解决工程的所需,就必须懂得海洋物探资料的分析、处理、成图及技术报告的编制,这才是一名合格的海洋物探工程师。另外,海洋物探资料的分析与处理,需要大量实践经验作为支撑,解决工程问题可不是科学研究,唯有认真、细心和耐心的工作作风,才能提供准确的结论,否则将给业主单位带来不可估量的损失。
本次珠海培训班坚持一切从实战出发,按命题来设计课件,就是希望通过这样的培训来提高大家的分析处理能力,为今后的在岗学习打下基础。同时,本次珠海培训班也适逢香山海洋科技港正式落成之时,这是我国首个无人船研发测试基地,它采用独特的双体船造型,就像是两艘漂浮于码头正待远航的新型舰船,10月29日的海洋物探无人化演示就在那里举行,您是不是也很期待来现场一睹真容呢?
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