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【定稿】《4500米级深海资源自主勘查系统探测子系统研究内容与技术路线》word文档(定稿)

不必转换为位温,。即直接做简单的校正,并选取该次调查区温度探测的取得的最小值作为该调查层位的背景温度值,与实测原位温度值作差值处理,得到温度异常值,并结合定位系统实时记载的状态参数位臵深度或高度运动轨迹流场特征等实施对应的匹配处理。从而可以绘制在研究区粗略海底地形图,则可在海底地形图的基础上叠加在运行轨迹上经过时刻的水体环境异常状态以及流场状态属性,形成热液异常近底流场状态与地形的综合叠加图。根据综合叠加图可以推断羽状流的扩散趋势和来源,并为逐步或者详细圈定热液活动区和热液活动喷口的精确定位提供依据。浊度数据异常处理系统热液活动区浊度计探测到的初始数据为电压的变化,为了能够快速反应热液羽状流的扩散趋势以及圈定热液活动喷口的位臵,浊度计探测到的电压数据也不需要完整处理成浊度单位。通过初步校正处理,以及地形离底高度,流场数据的匹配处理,并选定浊度背景值,作差值求取热液调查区浊度异常值。依照温度异常与地形的综合叠加图,制作浊度异常叠加图。根据图件反应的浊度异常强弱分布,分析热液扩散趋势,并以此推测热液喷口的位臵。氧化还原电位异常处理与成图系统氧化还原电位异常的数据快速处理可参照温度和浊度处理方法,不同的是氧化还原电位在数据上表现为负异常。热液活动区探头探测得到的氧化还原电位反映了热液区输出热液流体的年龄,原因是热液流体输出还原性化学成分在海水中会不断被氧化,且会不断被海水稀释。等人,认为氧化还原电位异常和浊度异常特征是最能够有效指示活动热液喷口所在位臵的指标。④甲烷以及其他物理化学传感器探测数据的处理通常情况下,按照温度浊度氧化还原电位异常图的分布趋势,经过三个探测阶段过程,能够很好的圈定热液活动区以及活动喷口的位臵。但是在特殊需求下,可以另外装备甲烷溶解或者溶解等其他探测传感器,以更好更深入的研究热液活动与羽状流等相关专业问题。数据的快速处理与成图过程可以参照以上办法。近底测深侧扫地形数据处理与成图子系统要求什么格式侧扫声呐图象镶嵌处理系统侧扫声呐数据后处理数据记录重放,斜距校正影像镶嵌全覆盖声呐影像影像微地貌解释影像底质类型解释特殊地形的高度测量补充单波束不能覆盖的缺陷制图海底地貌图侧扫声呐镶嵌图海底微地貌分区图测深数据处理流程滤波,剔除噪声影响改正,声线跟踪潮位改正,换能器吃水改正数据网格化插值,形成地形图高清晰度照相图片的拼图处理子系统小窦或者汇编套软件多参数数据图件资料的集成成果反映由原成果图与资料海底高精度微细地形图侧扫声呐镶嵌图海底微地貌分区图异常图异常图温度异常图反演地磁异常图综合集成可得到研究区海底热液点的分布图研究区热液活动成矿堆积体分布图研究区多金属硫化物成矿远景推测图米级深海资源自主勘查系统探测子系统研究内容与技术路线国家海洋局第二海洋研究所探测子系统研究内容热液活动及其形成多金属硫化物的探测技术方法与设备研究确定深海米自主勘查设备的探测方式,探测步骤模式。确定深海米自主勘查设备所需配臵的探测传感器设备与规格参数。明确深海米自主勘查设备在多金属硫化物资源勘探中的定位,通过研究区水文包括热液异常地形地貌地球物理特征来精确定位热液活动区的位臵,研究多金属硫化物的矿的产出特征。研究要求对可搭载的探测仪器确定其接口性能安装标准抗干扰条件等,以便使其可搭载应用。探测仪器来源采取按需求采购国外设备或者国内研制定制。多参数探测数据的处理与分析技术研究各种探测数据的初步校正与处理,达到快速成图,为阶段性的探测过程提供指导依据研究对探测数据的标准处理流程与精细后处理,为深入的资源勘查与评价提供参考依据研究各种探测数据的集成融合方法,并开发相应的软件为深海资源勘查数据的综合分析提供系统化的技术手段,为多金属硫化物资源勘探与评估提供依据。海上探测过程中要求每个阶段探测数据能够快速采集并处理成图,用以指导下阶段的探测任务。声学探测数据处理要求得到高精度的地形地貌图件,并做到了解海底地质类别特征。探测数据需要集成融合处理形成成果,并为深入的资源勘查与评价提供可靠证据。二探测子系统的技术路线三探测子系统的组成热液活动及其形成多金属硫化物的探测方法与设备热液活动及其形成多金属硫化物的探测方法由于洋中脊岩浆构造活动活跃,往往导致热液活动并在热液喷口区形成携带大量化学物质的热液羽状流,同时由于热液流体中携带的大量矿物质在热液活动区喷口出大量沉淀,并导针对热液异常探测的多参数数据的综合分析处理成图及解释模块探测子系统数据处理与解释模型针对多金属硫化物区侧扫声纳地貌特征的分析处理成图与解释模块侧扫声呐数据格式转换图象镶嵌处理模块针对热液异常区磁异常分析处理成图与解释模块针对多金属硫化物区近底拍摄大批量照片处理与拼图模块针对多金属硫化物区近底探测数据的综合集成处理与解释模块基于导航定位地形热液探测数据和深海照片的现场的热液活动区快速精确定位模块基于电子地图的长基线校正及导航定位模块致富集形成多金属硫化物矿。目前对热液活动及其形成多金属硫化物矿的探测方法涉及地球物理调查底质取样调查热液异常调查温度浊度氧化还原电位智能设备调查以及水文环境生物等多方面的调查手段。而热液异常通常被认为是寻找海底热液活动区以及热液活动成因多金属硫化物矿的关键。对未知海底区域的调查在调查方法上,往往首先要选择地质构造优越的区块,采用传统的初步热液探测手段,如加载多种探测设备的拖体热液异常探测等水文探测等。在布臵多种调查测线和系列探测站位的情况下,采取拖曳式走航式或者布点采样调查的方式进行,即类似地毯式搜索的方式以找到热液异常为目的。相当于初步勘查阶段。而对于已探知的热液活动区域,则可以再利用加载多种探测设备的综合摄像拖体进行测线详细追踪探测,以观察和了解热液区热液活动特征和生态地形地表地质等特征必要时利用摄像电视抓斗进行机械地质采样确认在有条件的情况下会利用利用先进的深水自动潜水器对研究区热液活动点进行精确定位和详细探测。甚至利用水下遥控机器人深海潜水艇来对活动热液喷口场进行详细探查和标本采集。相当于详细勘查阶段。其中深水自动潜水器作为智能探测设备在衔接初步勘探与详细勘探两个探测阶段中具有重要意义。它不仅填补了空隙,直接提高了探测效率,同时也能够为深入的资源勘查与评价收集地球物理以及高精度地形地貌方面的参考资料。探测过程大体上被分为三个步骤探测阶段Ⅰ米高以水文探测为主,根据非浮力羽状流特性可以大致确定热液活动中心浮力羽状流中心柱位置,另外包括地磁探测数据。探测阶段Ⅱ米高水文探测和地形地貌探测,在进步详细圈定热液喷口活动范围的基础上,获取海底精细地形图等,另外也包括地磁探测数据。探测阶段Ⅲ米高在近底圈定的热液活动范围高精度相片拍摄以准确定位。总的说来对热液活动及其形成多金属硫化物的探测,主要依据水体异常探测声学探测磁场探测和光学探测等多种手段来收集资料,并对多参数探测数据进行综合快速处理分析,达到热液活动区的精确定位目的,同时依据近底微地形地貌和地磁场探测资料的来推测研究区成矿特征,并为深入勘探与开发提供参考信息的过程。探测子系统的设备配臵地形地貌探测设备热液探测对地形地貌探测的要求要求探测设备适应深水探测环境,工作稳定要求载体尽量匀速直线航行速度小于,最好能够按照梳状轨迹按照合适的间隔采集数据。要求对目标研究区域探测覆盖全面,在离底米的高度上探测面积至少达到以上,要求地形探测精度达到至少。能够分辨海底隆起地貌火山隆起,沉积物堆积体丘沉积地貌沟谷地形陡坡甚至地堑地貌等单元。要求具有较完备的数据处理流程和处理软件,对每次探测的数据的评价和校正改正处理,保证数据成图的可信度。要求利用专门的数字成图软件,可在水深数据处理的基础上绘制三维立体的海底精细地形地貌图件以及典型海底地形剖面图,以形象直观的的反应海底地形起伏和海底地貌特征。要求能够对海底微地貌及底质进行成图。技术实施方案由声学所完成作为潜水器上探测子系统的重要组成部分,声学探测系统完成对海底微地形地貌的探测,初步定位海底热液喷口的位臵。目前对海底微地形地貌进行精细测量的成熟设备主要有多波束测深声纳和测深侧扫声纳。两种设备由于工作原理不同,其测量结果各有侧重。多波束测深声纳采用十字形平面声纳阵结构,声纳阵安装在载体的正下方,接收阵横向安装,发射阵纵向安装,利用电子波束形成技术,形成多个方向的接收波束,根据各波束回波到达声纳阵的延时,实现对海底地形的测量。测深侧扫声纳采用两条换能器阵,分别安装在载体的左右两侧,利用波达方向估计技术,通过估计特定延时的海底回波到达方向,实现对海底地形的测量。图和图分别是多波束测深声纳和测深侧扫声纳的工作原理示意图,以下对两者的特点进行简要的对比,见表,可以看出,两种声纳各有优势,而且在微地貌方面测量具有定的互补性。图多波束测深声纳工作原理图图测深侧扫声纳工作原理图表多波束测深声纳与测深侧扫声纳主要技术指标对比技术指标多波束测深声纳参考测深侧扫声纳测量宽度范围内测深点数点,但正下方分辨率较高上千个点,但正下方分辨率较低抗噪声能力较强相对较弱对载体稳定性要求较低般,目前的作业姿态稳定性能够满足使用要求测量覆盖宽度较窄覆盖角宽,距底高度较宽覆盖宽度可达倍水深或最时,对应覆盖宽度大覆盖米发射信号简单脉冲线形调频信号具有更佳的分辨率声强探测分辨率,侧扫探测性能较低较高功耗较高最大较低不超过采购风险设备需要进口,根据初步调研,需要办理正式的最终用户证明和出口许可证,采购风险较大国内已经有成熟的技术和样机,并已经作为常规设备应用于我国的海洋调查任务。维修性般国内产品,较好鉴于当前国内外声学设备的发展现状,考虑到将来装备使用过程中的可维护性问题,确定在潜水器上安装改进型测深侧扫声纳。通过给测深侧扫声纳增加个同工作频率的小型多波束接收换能器阵,利用电子波束形成的方式,在载体正下方形成个波束,实现对潜水器正下方宽度范围内的地形测量,以弥补测深侧扫声纳在正下方测量分辨率较差的问题。该方案增加条接收换能器阵和部分电路来替代多波束测深声纳,同时基本保障正下方具有与多波束测深系统类似的分辨率,改进后的测深侧扫声纳在正下方的分辨率为。本方案的主要研究内容包括小型多波束接收换能器阵的研制和加工测深侧扫声纳换能器阵的制作声纳电子舱的研制和加工数据存储单元的加工数字信号处理技术及后处理软件的编制和工程化等工作。主要技术指标如表所示。表改进后的系统的主要技术指标工作频率发射波形线性调频波束宽度水平角宽正下方波束宽度垂直于航迹方向的波束宽度沿航迹方向的波束宽度正下方波束个数个多波束测深覆盖宽度垂直于航迹的分辨率覆盖宽度测深侧扫工作水深工作距底高度米外形尺寸测深侧扫换能器,条多波束测深换能器,条电子舱数据存储单元电子舱重量换能器空气中重量,水中重量,条多波束测深换能器,水中重量,条电子舱空气中重量,水中重量数据存储单元空气中重量,水中重量电源及功耗电源,平均功耗,开机峰值电流持续时间小于改进

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