浅地层剖面仪在障碍物探测中的应用
杨仁辉
（中交广州航道局有限公司广州 510220）
内容摘要：目前有多种障碍物的探测手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。浅地层剖面法可以对浅地层埋藏障碍物进行探测，选择窄脉冲、高频率并采用匹配滤波技术（Chirp）的浅地层剖面仪，采取一些必要的方法和条件，可以取得比较满意的探测结果。
关键词：障碍物；浅地层剖面仪；反射系数；分辨率；天然气管线；扫测；沉船
1前言
在石油天然气开采、管线铺设、航道开挖、码头、桥梁等海洋工程项目施工区域内，经常存在诸如沉船、礁石、管线、残留物体等影响设计施工的障碍物。这些障碍物需要在设计施工前进行探测，摸清障碍物的类型和分布，采取有效的措施进行规避或清除。目前，有多种障碍物探测的手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。每一种探测方法都存在优点和不足，单纯依靠一种方法无法对障碍物进行全面的探测，通常做法是根据区域特点综合多种手段实施作业的。但前述这些手段中大多数都是针对表层障碍物，只有浅地层剖面法可以开展浅地层内的障碍物探测。基
于原理和目标的不同，浅地层剖面法对障碍物的探测有着相对特殊的应用方法。
2浅地层剖面仪原理
浅地层剖面仪（以下简称浅剖仪）又称次海底剖面仪，它是研究海底各层形态构造和其厚度的有效工具，其工作原理与回声测深仪相同[1]。浅剖仪一般由收发机、换能器、电源等组成，换能器周期性向海底发射低频声波信号，声波遇到海底地层界面时产生反射信号，经收发机接收处理绘制成海底地层剖面图像。浅地层剖面法优点是在同一剖面上能快速不间断地进行扫描探测，对于有一定规模的障碍物的探测，无论其是否有掩护，探测效果都较好，一般常用浅地层剖面法探测障碍物以提供准确的平面位置及埋深[2]。
图2-1 浅剖仪工作示意图
2.1反射系数
由于声波的海底反射能量大小由反射系数（R ）决定，反射系数R 为：
R =ρ2v 2-ρ1v 1ρ2v 2+ρ1v 1[3]
ρ1 V1，ρ2 V2分别表示一、二层介质的密度和声速,ρV 称为声阻率，简单地说，海底相邻两层存在一定声阻率量差，就能在剖面仪显示器上反映两相邻的界面线，并能分别显示两层沉积物的性质图像特性差异。
2.2分辨率
浅剖仪的分辨率分为垂直分辨率和水平分辨率，垂直分辨率指在纵向上能分辨岩层的最小厚度，横向分辨率指在横向上确定地质体（如断层点、尖灭点）位置和边界的精确程度[4]。
垂直分辨率与反射脉冲宽度相关：
垂直分辨率=1
2C τ
式中： C ：声速
τ：脉冲宽度
在特定区域内地层的声速是固定的，所以要获得高垂直分辨率就要使用窄的脉冲宽度，而脉冲宽度过窄会影响穿透深度。所以目前多数浅剖仪都采用匹配滤波技术（Chirp ），既获得较窄的脉冲宽度保证垂直分辨率又能穿透较深的地层。
水平分辨率取决于第一菲涅尔带的宽度。第一菲涅尔带对水平分辨率影响因素是这个带的半径大小，其半径R可由下式表示：
R=1 2v（t f）1 2
式中：t：到达反射体的时间（s）
V：声源与反射体之间介质的平均速度（m/s）
f: 声波信号的频率（Hz）
菲涅尔带是一个圆弧带，中心距这个带的边缘是1/4λ，R小，剖面声图能反映探测反射界面的小隆起和凹陷形态；R大，剖面声图不能反映出所探测反射界面的小隆起和小凹陷地貌形态。
3应用分析
使用浅剖仪探测障碍物主要关注问题在于两点，一是对障碍物图像识别；二是对障碍物位置确定。
根据浅剖仪的原理，障碍物的成像首先取决于障碍物与周围地层的声阻率，声阻率越大图像界限就越明显；其次取决于仪器分辨率，分辨率越好能识别的障碍物的尺寸越小。障碍物的位置确定主要取决于水平分辨率，由于定位仪器的精度是相对稳定的，所以水平分辨率越高定位半径越小，位置越准确。所以在浅剖仪的选择上应偏重于窄脉冲、高频率并采用匹配滤波技术（Chirp）的仪器。比如TELEDYNE 公司的ChirpⅢ浅地层剖面仪，采用匹配滤波技术（Chirp），有两种换能器选择，2-7kHz和10-20kHz，表3-1为计算得到的参数。
图3-1 ChirpⅢ浅地层剖面仪
ChirpⅢ浅地层剖面仪计算参数表3-1
另外在使用浅剖仪进行探测时还应该注意以下几点：
⑴采用旁挂式安装，避免拖曳式安装带来的位置误差；
⑵采用高平潮时段进行作业，保证天气状况良好，换能器远离发动
机，船速保持在4节以下，避免作业船姿态和混响影响；
⑶在对特定障碍物探测时，应尽量横切障碍物。对作业区域扫测时，
应垂直潮流方向作业；
⑷判图时定位点应选择在绕射图像顶点位置。
4案例分析
4.1天燃气管线探测
航道疏浚、码头施工等水运工程建设项目经常会遭遇管线路由这类障碍物，管线经常会横贯整个施工区域。油气管线、海底电缆等具有非常重要的社会经济价值，一旦破坏必然造成十分严重的经济损失和安全事故。所以设计施工前对管线路由的探测就显得很重要，其中部分管线是埋藏于海底以下，这就需要使用到浅剖仪。
珠江口某航道需要进行疏浚维护，某天燃气管线与该航道相交，为了避免疏浚施工过程中对天燃气管线造成破坏，施工单位组织对该管线进行探测。
4.1.1探测设备
浅剖仪采用Syqwest 公司的StrataBox3510，这是是一款便携式的水下地层成像系统，系统包括主机、换能器和数据采集计算机，它能以6cm 的分辨率穿透水下地层40m 深度。定位DGPS采用天宝DSM232，测深采用HY1600单频测深仪。
图4-1-1STRATABOX 系统组成
浅剖仪器支架固定安装在船舷，DGPS 天线固定在安装支架上，与Stratabox 换能器处在相同的平面位置上。
图4-1-2物探仪器安装位置图
4.1.2调查过程
调查方式是走航式，按照规范要求50m 的间隔垂直管道布设了21 条长度500m 的测线。船速一般控制在4 节左右，在跨越管道时，船速不大于 1 节， HY1600 数字测深仪进行了同步测深。由于调查期间的海况较差，调查船很难沿计划测线测量，同时也不能够很好地控
制船速，第一航次测量的结果不是十分理想。为了准确地探明海管跨越航道的状况，安排了第 2 航次地质勘察，采用高平潮时段施测，取得了较好的效果。
图4-1-3天然气管线探测测线布设图
4.1.3分析
浅地层剖面仪探测时，由于石块和碎石层对声波的强反射，直径达330cm—380cm、厚度约1m 的石块层对地震探测的声波有屏蔽作用（声波无法穿透石块），因此，用地震探测海底管线具体位置的难度较大，地震只能够探测到石块的顶面，此外在声学图像上可以清晰辨别人工开挖面、海底面、流泥及淤泥底面、粉质粘土的底面等。几乎所有的浅地层剖面中，都可以清晰地分辨出管线埋设时代人工开挖面及管线埋设后的保护层顶面的声学反射界面，根据人工开挖面和保护
层顶面确定海底管线埋设的位置，包括平面位置和埋设状况。
图4-1-4天然气管线剖面图像
经过对本次天然气管线的探测，摸清了施工区域内管线的具体位置和埋设深度。设计和施工单位根据探测资料明确了设计和施工方案，避免了存在的风险。
4.2航道障碍物扫测
水运工程建设项目在设计施工前一般都会对项目区域内进行大面积的障碍物探测，尤其是在设计论证阶段。这种探测不同于对特定障碍物的探测，往往无法确定障碍物的类型、埋藏状态和大致范围，所以只能对整个区域按照较小比例布线施测。然后对疑似障碍物进行加密探测，最后通过人工探摸、挖掘等方式进行验证。
江苏某航道工程位于出海口，由于常年淤积早年间该区域存在的沉船、回填石等物体都已经被埋藏，无法确定具体位置，海事部门也没有这些障碍物的资料。业主、设计单位会同施工单位组织进行了航
道障碍物的扫测。
4.2.1探测设备
浅剖仪采用TELEDYNE 公司的ChirpⅢ，定位DGPS采用天宝DSM232，测深采用ODOM单频测深仪。
图4-2-1 物探仪器安装位置图
浅地层剖面仪托鱼安装在调查船的右舷，单波束测深仪的探头安装在调查船的左舷，DGPS天线固定在安装支架上，与单波束测深仪探头平面位置相同。
4.2.2调查过程
调查分两个步骤，首先根据调查区域水域特点此次调查采用沿航道方向施测，共布设35条测线，测线间隔10m。经过初步分析，筛选疑似障碍物，然后对疑似障碍物所在位置进行加密探测，以便进一步确定。调查过程中船速保持在4节以下，进行加密施测时船速控制
在1-2节，施测时间都选择在高平潮时段。
图4-2-2 扫测布线图
4.2.3分析
与对地层反射图像分析类似，对于障碍物的分析也是根据反射特征进行判断的。有所不同的是前者主要关注的是连续反射，后者要关注的是孤立的反射特征。障碍物与自然地层是不整合的，所以在图像上就会形成较明显的灰度反应，有些孤立的障碍物还会存在绕射波。但并不是判断障碍物的绝对依据，有时断层棱点、地层尖灭点、自然不整合面和噪声在剖面图上也会有这样的表现。因此在初步分析后还要进行加密探测，用来排除假图像。这是与特定障碍物探测在图像判别的最大不同点。
图4-2-4 沉船反射图像
图4-2-5 孤立石块反射图像
在本次探测中发现了4个疑似障碍物，经过加密探测排除了其中一个噪声干扰，后经施工船挖掘验证有两个为沉船，另外一个为孤立石块。5总结
海洋工程中对障碍物探测的手段比较多，通常都是采用几种方式综合应用的。浅地层剖面法是相对比较特殊的，这是因为它除了可以对海底表面障碍物进行探测外，还可以探测埋藏障碍物，在这一点上是其他探测手段无法达到的。虽然浅剖仪设计研制的初衷并不是针对这项工作，但是随着应用方向的不断扩展和实际使用的不断积累，浅剖仪在障碍物探测方面的应用必然会越来越频繁。当然现阶段浅剖仪
对障碍物的探测还存在许多的不足，一是图像干扰较多，许多自然地质现象和噪声会造成误判；二是剖面图像反应不直观，多数情况下只能定量的判断，无法确定障碍物属性，特别是形状、类型，还需要进行人工验证。未来随着技术进步和应用的积累，特别是规范整个探测流程和标准，浅地层剖面法在探测障碍物的应用势必会更加准确，更加广泛。
参考文献：
[1]赵建虎.现代海洋测绘[M].武汉：武汉大学出版社，2007：212.
[2] 柴海滨等. 海底障碍物探测技术[J]. 水运工程，2013 (7): 105.
[3][4]孙家振.李兰斌.地震地质综合解释教程[M].武汉：中国地质大学出版社，2002：1-15.
浅地层剖面测量实例研究 【摘要】本文简要阐述了浅地层剖面测量的一般性步骤，结合广州海事测绘中心近年来浅地层剖面测量的实际应用，展示了其主要扫测成果的数据展现形式，对浅地层剖面测量的应用范围进行了探讨。 【关键词】海洋地质调查；地球物理探测技术；浅地层剖面测量 1 引言 浅地层剖面测量是一种依赖声纳技术对海底地质情况进行连续走航式测量的地球物理探测技术，与其他的浅海地质调查方法相比，具有操作简单、成本低廉和直接高效的特点，因此其应用前景一直受到广泛关注。 2 浅剖测量的一般步骤 2.1 选取浅地层剖面测量设备 20世纪60年代初期，浅地层剖面探测技术开始兴起，其后广泛应用于港口建设、航道疏浚、海底管道布设，以及海上石油平台建设等方面。目前，随着海洋工程的不断增加和探测技术的不断完善，浅地层剖面探测技术的使用范围也呈现多元化扩散的趋势。依据施工需求的分辨率要求和穿透深度需求，以及工作水深限制，选取适当的剖面测量设备是完成浅地层剖面的重要前提。 2.2 选择拖曳方式 目前浅剖测量设备安装方式主要有固定安装、侧拖以及尾拖等三种安装方式。与旁侧声纳类似，浅地层剖面仪也容易受到噪声、尾流以及船只摆动的影响，造成数据失真，因此尾拖是一种较为常用的方式。采用尾拖的方式，拖体入水深度变成测量时控制浅剖图像质量和保证设备安全的一个主要外部参数，其取决于拖体（即浅剖换能器）自身重量、拖缆长度和船速三者的相互作用。赵铁虎等人2002年的研究结果表明，在一般情况下，浅地层剖面测量时水深应大于10m，水深小于5m时，往往难以取得所需的测量精度，波束干扰现象变的非常明显，使得分辨率下降，信噪比降低，严重影响剖面声图的质量。 2.3 测线布设 测线布设主要依据勘测区内地层走向和勘测工程实际需求两个方面。区内地层的走向，特别是特殊地质体的走向，对测线的布设影响极大，浅地层剖面测量应基本覆盖区内的各地质类型，因此在布设测线之前必须获取区域环境的背景知识，详细了解相关地质构造和地层资料，确定勘测去内的基本沉积物类型，并对其物理化学性质和声学参数特性进行详细记录。
浅地层剖面仪在障碍物探测中的应用 杨仁辉 （中交广州航道局有限公司广州 510220） 内容摘要：目前有多种障碍物的探测手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。浅地层剖面法可以对浅地层埋藏障碍物进行探测，选择窄脉冲、高频率并采用匹配滤波技术（Chirp）的浅地层剖面仪，采取一些必要的方法和条件，可以取得比较满意的探测结果。 关键词：障碍物；浅地层剖面仪；反射系数；分辨率；天然气管线；扫测；沉船 1前言 在石油天然气开采、管线铺设、航道开挖、码头、桥梁等海洋工程项目施工区域内，经常存在诸如沉船、礁石、管线、残留物体等影响设计施工的障碍物。这些障碍物需要在设计施工前进行探测，摸清障碍物的类型和分布，采取有效的措施进行规避或清除。目前，有多种障碍物探测的手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。每一种探测方法都存在优点和不足，单纯依靠一种方法无法对障碍物进行全面的探测，通常做法是根据区域特点综合多种手段实施作业的。但前述这些手段中大多数都是针对表层障碍物，只有浅地层剖面法可以开展浅地层内的障碍物探测。基
于原理和目标的不同，浅地层剖面法对障碍物的探测有着相对特殊的应用方法。 2浅地层剖面仪原理 浅地层剖面仪（以下简称浅剖仪）又称次海底剖面仪，它是研究海底各层形态构造和其厚度的有效工具，其工作原理与回声测深仪相同[1]。浅剖仪一般由收发机、换能器、电源等组成，换能器周期性向海底发射低频声波信号，声波遇到海底地层界面时产生反射信号，经收发机接收处理绘制成海底地层剖面图像。浅地层剖面法优点是在同一剖面上能快速不间断地进行扫描探测，对于有一定规模的障碍物的探测，无论其是否有掩护，探测效果都较好，一般常用浅地层剖面法探测障碍物以提供准确的平面位置及埋深[2]。 图2-1 浅剖仪工作示意图
浅地层剖面仪在水利清淤工程中应用解析 发表时间：2019-04-11T09:21:45.673Z 来源：《建筑模拟》2019年第4期作者：史鹏飞 [导读] 水利清淤工程是水利工程建设的一的个重要组成部分，通过测量淤泥弧度，可以有效、准确性的治理，以此保证水利工程建设的质量。 史鹏飞 中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司湖北武汉 430014 摘要：水利清淤工程是水利工程建设的一的个重要组成部分，通过测量淤泥弧度，可以有效、准确性的治理，以此保证水利工程建设的质量。在水利清淤工程测量的时候，主要是利用浅地层剖面仪展开测量工作，其目的就是保证测量数据的准确性，为水利清淤工程处理给予了一定数据支持，提升处理工作的效率，实现良好的经济效益。 关键词：浅地层剖面仪；地面层剖面仪；经济效益； 淤泥是影响水利清淤工程建设展开的效果，大量的淤泥沉底不仅降低水利工程防洪、蓄水等功能，因此在水利工程建设的时候，加强水利清淤治理工作是非常必要的。在水利清淤工程治理的过程中，采取浅地层剖面仪进行淤泥测量，保证各项测量数据的准确性，提升水利清淤工程治理的效果。因此，本文对浅地层剖面仪在水利清淤工程中的应用，展开了分析和阐述，其目的就是保证水利清淤工程治理的效果，实现良好的经济效益，促使其行业的发展进程。 1、浅地层剖面仪分析 地层剖面仪作为淤泥厚度测量的重要设备，应用的目的就是保证测量数据的准确性，给相关治理工作的展开，提供了基础性的保证。但是，浅地层剖面仪在应用之前，需要对其相关内容进行明确，保证其应用效果，具体的内容如下。 1.1概述 浅地层剖面仪主要是通过声波对浅底地层剖面结构进行探测，并且该仪器根据超宽频海底剖面仪演变而来的，该项仪器在水利工程中有着广泛的应用，其应用效果也是非常好的。同时，浅地层剖面仪不管是在地层穿透深度方面，还是在地层分辨上面，其应用效果非常好【1】。另外，浅地层剖面仪在应用的时候，还可以随意选择相应的扫频信号组合，在施工现场实时进行工作参量的设计与调整，并且不仅测量淤泥的厚度，可以保证图像连续的性能，后期操作也相对较为方便，测量的效率也是非常高的，也为各项工作的展开，提供了便利的条件，为其相关行业的发展，以及经济效益的获取，提供了重要的技术支持。 1.2原理 1.2.1浅地层剖面仪主要是以系统软件、水下单元与甲板单元等方面所构成的，并且主要是基于回声探测仪器所发展而来的一种探测测量设备，并且在浅地层剖面仪测量的时候，一般探测的深度几十米。同时，在测量的过程中，通过利用声波在水底以及水中沉积物中反射、传播等特点，对水底沉积物自身的结构进行连续的探测和测量，这样可以更加直观的进行地层剖面，保证各项数据的准确性。 1.2.2其实，浅地层剖面仪与探测设备在很大程度上有着相似之处，只是在发射功率和频率等方面有着一定的不同。同时，在浅地层剖面仪应用的时候，其利用声波在水底反射能量的大小由反射系数决定，若是反射系数为R的话，其原理为： 表示一、二层介质的密度和声速【2】。另外，由于该项公式可以知道，要想得到强反射，相邻之间的介质需要有较强的密度差和声速差，并且在浅地层剖面仪中，可以准确的反映探测和测量的参数，进而为相关的一些工作展开，提供了重要的数据和信息支持。 2、水利淤泥产生的原因 近几年，为了实现最大的经济效益，在水利工程范围内经常出现采石、取土、挖沙等一些工作，这样很容易发生泥石流、崩塌以及滑坡等现象，严重增加了水利工程的淤泥问题。一旦水利工程淤泥问题增加，水利工程自身的很多功能都无法得以发挥，例如：防洪、蓄水等功能，这样严重影响水利工程建设的效果。同时，从客观的角度来说，水利工程建设完成以后，淤泥若是没有及时的治理，会不断释放出各种营养盐，以此造成水利工程富营养化的问题，并且水体就会逐渐变绿，增加了水植物生长速度，影响水利工程使用性能仅仅是一个方面，对人们的饮水安全也会造成一定的威胁，对该行业的发展也是不利的。 3、应用分析 为更好的体现浅地层剖面仪应用的效果，本段内容就以某水利清淤工程为例，对浅地层剖面仪的应用进行了分析和阐述。其实，在该项工程中，主要是利用较为先进的浅地层剖面仪，并且其重量相对较轻、运输和携带也相对较为方面。同时，利用传统的测量技术和设备，经常会受到一些因素的影响，导致数据和信息产生较大误差，不利于水利清淤工程各项工作环节展开【3】。然而，该项工程利用浅地层剖面仪，可以利用传统的探测设备，并且将其放置于测船尾的方式改变为固定于船舷的两侧，以此保证探测数据的准确性，提升其应用的效果。下面就对具体的应用，展开了分析和阐述。 2.1数据和信息采集 数据和信息采集是浅地层剖面仪应用的重点，主要是从以下几个方面展开。 2.1.1在应用之前，需要对数据和信息等相关方面进行采集和处理，并且根据数据和信息设计一条断面测线，这样可以方便后期工作的展开。同时，利用GPS平面定位将浅地层剖面仪放置于水下实施探测和测量，准确的获取各项数据和信息，并且将这些数据和图形利用通讯线路接口传输到导航计算机的硬盘中，作为基础资料和信息，将这些数据和资料进行保存，为后期工作环节的展开，提供了重要的支持。 2.1.2在浅地层剖面仪架设的时候，一定要保证浅地层剖面仪、GPS天线与测深仪的探测头处于的同一个位置，这样主要是保证各个探测点与平面位置处于对应的的状态【4】。同时，在根据断面线法进行实时测图，需要对测线间隔进行控制，一般情况下对测线间隔应当控制在10m，测点之间的距离应当控制在3m~5m之前，这样才能保证数据和信息采集的准确性。 2.1.3在数据和信息采集完成以后，需要进行相应的处理工作，需要根据地质结构与断水面深度的实际情况，对仪器自动增益、发射间
野外实测地层剖面工作方法 一、实测地质剖面的基本概念 1、定义：通过野外实地测量的方式，按一定方向，详细了解测区内地下一定深度、一定距离内的地层、 构造和岩体等特征的工作。实测地质剖面的工作成果即为相应的实测地质剖面图。 由于是实地观测，因此该图件能校准确的反映相应的地层、构造和岩体等特征，为后期的进一步的工 作提供详实的第一手资料。根据比例尺的不同，相应的工作精度与要求也不同。 2、分类：根据实测剖面的目的，可分为实测地层剖面与实测构造剖面等基本类型（本次实习主要进行实 测地层剖面的工作）。 二、实测地层剖面的工作方法与步骤 实测地层剖面工作是本次实习一项重要的教学环节，详细了解其工作方法，严格按照其工作步骤与要 求进行实测地层剖面工作，是保证该项工作能否顺利完成的基础。 1、前期准备阶段 实测地层剖面工作是一项细致而繁琐的工作，各个环节都不能出错，否则将影响最终的结果，故前期 准备工作十分重要。 前期准备工作主要有以下几个方面： 1）测量工具与表格的领取，主要有测绳、记录表和图板等。 2）根据小组成员的个人情况，合理的进行分工。本次实习中，实测地层剖面工作以各个小组为单位 独立完成，根据工作性质小组成员可分为前测手、后测手、分层员、记录员、标本采集及产状测量员和疏 导及联络员。 小组各成员职责： 前测手拿着测绳，尽量沿着垂直地层的走向方向，选择通行条件较好的路线边行进边放测绳，在地形的突变处停止行进，作为本分导线的止点（做上记号），并拉直测绳，读取测绳上止点的度数，该读数 为分导线的斜距（分导线的长度L）。测量分导线的方位（读南针，俯视为正，仰视为负），所读数据告知 联络员。当本分导线所有工作完成后，前测手再进行下一个分导线的测量工作。 后测手拿着测绳的起点处（0米处），当前测手停止行进后，拉直测绳，测量分导线的方位（读北针，俯视读负，仰视读正），所读数据告知联络员。当本分导线所有工作完成后，至前测手站立处（做记号处）进行下一个分导线的测量工作。 分层员负责地层的分层工作，分层的原则主要依据某组地层的岩性特征，岩性组合特征等，对其进行进一步的划分。分层的编号按0、1、2……依次进行。 分层员要向记录员告知各个分层在分导线上的读数与基本岩性，当分导线处的岩层界线出露不好时， 可将分导线两侧的分层界线按岩层的走向投影到分导线上，或延伸分层的层面，当延伸后的层面与分导线 相交后，再读取该点的读数，此读数即为分层在分导线上的投影位置，如图1所示。 分层员在向记录员告知分层位置与分层的岩性后，必须在野外记录簿上详细描述各分层的岩性特征， 以及接触关系等。 记录员记录员主要记录实测地层剖面中的各种数据，因此该项工作必须仔细认真不能出现任何差错，否则将导致小组实测工作返工。所有数据按要求填写到《实测剖面计算表》的相应栏目中。 标本采集及产状测量员负责各分层标本的采集工作，标本应采集各分层具有代表性的岩性层，大小符合相关要求（3c m厚×6cm宽×9cm长），标本的编号从记录员获取，同时向记录员告知所采标本在分导 线上的投影位置。测量每一个分层的岩层产状，如果某分层的厚度较大，则适当增加产状测量的次数，将 所测得产状数值与产状测量处在分导线上的投影位置告知记录员。标本采集与产状测量点在分导线上的投 影原则与记录员相同。
浅地层剖面仪在水库及河道清淤测量中的运用分析 【摘要】水库及河道水下淤泥测量是工程测量领域的一项全新研究课题，水上工程项目的建设阻断了天然河道，导致河道流向发生改变，库底积累大量的泥沙，水库防洪蓄水能力下降。本文将结合浅地层剖面仪在水库及河道清淤测量中的应用实际，重点研究运用浅地层剖面仪测量和计算水下淤泥的方法，以及为河道、水库疏浚、水环境治理、水资源和生态保护等提供基础资料。 【关键词】浅地层剖面仪；水库；河道；水下淤泥厚度测量技术 随着水资源污染程度的加剧，我国水资源人均占有量持续减低，迫使有关部门逐渐加大水域治理力度。水域治理的内涵比较广泛，包括水质保护、水域保护、河底清淤、景观建设、景观绿化等。在水环境治理之前，首先需要收集治理水域的测绘资料，重点是淤泥厚度图，而淤泥厚度图则需要借助水下淤泥厚度测量技术来绘制，在诸多测量技术中，浅地层剖面仪是应用范围最广的一种仪器设备，可生成各种图件和表格，从而真实反映水下淤泥状况。 1 相关水下测量技术及水下淤泥厚度测量技术概述 1.1 相关水下测量技术 采用GPS-RTK配合单频测深仪和RS-QP0116浅地层剖面仪即可完成水下淤泥测量，其操作方法为：首先用GPS RTK定位，然后用单频测深仪测量浮泥至水面的距离（水深），最后用RS-QP0116浅地层剖面仪测量浮泥和淤泥的厚度。在水下地形测量方面需配合使用RTK测深仪进行测量，具体操作方法为：将水下1：500地形线间隔定为10米（局部地方还需加密）、点间隔为3～5米，线间隔一般要垂直于等深线，以确保水下地形变换处不会漏测[1]。在深水处首先对测深仪性能进行比对，对比过程中需注意换能器至水面深度，此外还要确保换能器安装垂直，按照规定进行测深仪稳定性试验，进行测前、测中、测后比对，水下地形根据规范要施测检查线，检查线应垂直于主测深线，检查线与主测深线的比例不得少于5%。作业时注意人身及仪器安全，水上作业应穿救生衣。 水下地形测量作业应根据天气、风浪等情况开展，合理安排时间，如遇风浪较大暴风等恶劣天气，为避免人身和仪器财产安全应当停止测量作业。 1.2 浅地层剖面仪 采用RS-QP0116浅地层剖面仪进行库区水下淤泥厚度测量的基本原理为：浅地层剖面仪、GPS-RTK、单频测深仪，确保三者处于同一铅垂线上或测后进行归心改正，使各测点的水深、淤泥厚度相一致，地形测量比为1：500，按照断面线法进行测图绘制，测线间隔10m，由回声探测仪向库底发射脉冲，由于库底媒介层的传播速度不同，部分声能会被反射回接收器，经接收器处理后可呈现底层界面特征，当测船航行时，浅地层剖面仪可测出动态界面特征，从而实时绘制
参量阵浅地层剖面探测技术研究 浅地层剖面探测技术是海洋探测中最为重要的技术手段之一,可为海底地质调查、掩埋物探测、海底资源开发、水下工程选址、港口建设及日常维护等提供直观的数据信息。参量阵具有小孔径基阵相控发射低频、宽带、高指向性、无旁瓣窄波束的技术特点,可有效解决线性浅剖声呐受低频工作机制限制而存在的横向分辨率低、混响与噪声抑制能力差等技术缺陷,在浅剖探测领域具有与生俱来的独特优势。 根据参量浅剖探测技术的特点,本文重点从矩形孔径参量浅剖声呐辐射非线性声场建模与数值计算、参量浅剖声呐宽带发射技术以及线性调频参量浅剖信号处理等三个方面对参量浅剖探测相关基础技术开展研究工作,分别解决参量声呐声场预报、参量浅剖发射系统设计与有效实现、高信噪比线性调频浅剖信号处理等问题。针对参量浅剖探测中使用的矩形孔径相控参量阵,采用KZK方程对参量声场进行建模与数值计算。 推导了笛卡尔坐标系下的KZK抛物方程,并通过参数去量纲化法实现了扩散声场至非扩散声场的变换,在规范声场分布结构的同时优化了声场计算量;在分析得出时域法更适用于本文研究参量声场计算的前提下,基于算子分裂求解思想提出时域有限差分数值计算方法,并在非扩散声场中实现了自然指向性参量声场的建模与数值计算。以原频声场准直特性为依据,提出等效参量阵的概念并建立等效参量阵坐标系,通过等效参量阵自然指向性声场与参量阵相控声场间的等效关系,将相控参量声场的建模问题转换为等效参量阵声源条件的求解问题,实现了相控参量声场的建模与数值计算,解决了 KZK方程由于抛物近似而无法直接对相控参量声场进行建模的问题。
以SES2000标准型参量浅剖声呐辐射相控参量声场为研究对象,计算机仿真与水池实验验证了声场建模与数值计算的正确性与有效性。参量阵技术和大功率宽带发射机技术是参量浅剖探测技术的重要组成部分,参量发射系统的有效工作是实现参量浅剖声呐优越性能的重要保障。 在对浅剖用参量阵技术特点进行深入分析的基础上,论证得出Berktay模型更适合浅剖用参量阵设计,通过基阵优化设计分析并综合考虑基阵加工和发射系统实现的可行性,设计了一款中心频率40kHz、相对带宽50%、波束宽度3.2°×3.8度、差频频率2～16kHz的原理参量阵。基于△∑变换原理提出“FPGA+低阶滤波器”原频信号源设计方案,优化了“FPGA+DAC+滤波器”的传统数字电路结构,采用一个I/O引脚与低阶滤波器即可实现一路高信噪比100%深度幅度调制原频信号的产生。 联合原频信号源与并联推挽的乙类功率放大电路,确保了参量阵大于 12.8kW的电功率驱动需求,同时与原理参量阵构建了一套完整的参量发射系统,水池实验验证了该系统带内原频声源级可达238.7dB、差频转换效率最高3.82%且具有15个脉冲信号扫描发射的能力,差频信号产生、原频和差频指向性、原频声源级线性度测试等实验验证了设计参量发射系统辐射参量声场非线性产生的有效性。最后,重点针对LFM信号开展参量浅剖信号处理技术研究。 首先,从信源信号修正和回波信号修正两个角度分别提出时域修正法和频域修正法,解决了由于原频信号非线性自解调引起的LFM差频信号幅度存在12dB/倍频程变化的问题,分析了浅剖探测中两种方法的适用条件,得出频域修正法更适用于浅剖探测。其次,将FrFT技术引入浅剖信号处理,基于u域解线调理论提出时频域带通滤波与u域滤波技术相结合的联合滤波信号增强处理方法,在u域
实测地层剖面实测地层剖面 目 录 1 1 实测地层剖面的意义实测地层剖面的意义实测地层剖面的意义 ...................................................................................................................... 1 2 2 剖面位置的选择及布置剖面位置的选择及布置剖面位置的选择及布置 ................................................................................................................ 1 2.1 剖面的选择 (1) 2.2 剖面的布置 (1) 3 3 人员的分工人员的分工人员的分工（（4～6人） ................................................................................................................................................ 2 3.1 前后测手的任务 (2) 3.2 分层及描述员的任务 (3) 3.2.1 划分地层 (3) 3.2.2 观察并描述地层 (4) 3.2.3 绘制地质素描图或拍摄照片 (5) 3.3 表格记录员的任务 (5) 3.4 采样及产状测量员的任务 (8) 3.5 绘图员的任务 ....................................................... 8 4 4 实测地层剖面的室内数据整理实测地层剖面的室内数据整理实测地层剖面的室内数据整理 .............................................................................................. 8 5 5 实测地层剖面图的绘制实测地层剖面图的绘制实测地层剖面图的绘制 ................................................................................................................ 9 5.1 直线法 (10) 5.2 导线法 (11) 5.2.1导线平面图的绘制 (11) 5.2.2地层剖面图的绘制 ............................................... 11 6 6 实测地层剖面柱状图的绘制实测地层剖面柱状图的绘制实测地层剖面柱状图的绘制 ................................................................................................. 1313 7 7 实测地层剖面说明书的编写实测地层剖面说明书的编写实测地层剖面说明书的编写 . (1414) 7.1 概述 (14) 7.2 剖面描述 (15)
浅地层剖面仪与水域地震映象对比分析 （中交天津港航勘察设计研究院有限公司） 马永刚天津塘沽 300450 摘要：简要介绍了浅地层剖面仪及水域地震映象系统工作原理,技术指标, 分析应用范围及应用效果。 关键词：浅地层剖面仪；水域地震映象；参量阵；垂直分辨率；穿透力 作者简介：马永刚 1981生，2005年毕业于清华大学土木工程学院，助工现主要从事岩土工程工作 我国的海域宽广辽阔，海岸线达18000 多千米，随着我国经济的持续高速发展，扩大陆域面积，开发海洋资源，增加海岸线的基础设施，如桥梁、码头、造船厂、核电站等，这些建设工程均要求进行浅海域地质调查工作。对近岸地区进行地球物理调查和工程勘察已经非常迫切并且是大有前景的工作。目前浅地层剖面、浅层地震映象、旁侧扫声纳、海洋磁力仪等工程物探的一些技术方法，已成功的应用于这些领域。 1 浅地层剖面仪 浅地层剖面仪就是利用回声测深原理设计的。在工作过程中，浅地层剖面仪主机和定位的 GPS 固定在改装后的测量船上，利用 GPS 定位使航向按照预定的测线方向。测量船按一定的速度行驶，发射基阵和接收基阵安置在水面下，根据工区实际地质情况，主机设定发射声脉冲的频率范围和功率等参数，重复的向下发射一脉冲，接收基阵接收到回波并转换成电信号，主机对其进行初步的增益和滤波处理后，就可以实时的将探测到的水下地质情况利用纸质输出或数字输出。 1.1 Edgetech 3200XS地层浅剖仪 我院通过接近一年的时间，对北京、上海、杭州、广州等一些生产销售浅剖仪单位进行现场调研，于2005年11月选择美国产的Edgetech 3200XS型地层浅剖仪。 1.1.1仪器工作原理为声波测距原理，即s=vt/2 =λf t/2 ( s-距离、v-声速、t-声波自发射至接收的时间)，类似回声测深仪。Edgetech 3200XS地层浅剖仪是一种高分辨率的宽带调频海底剖面仪，采用了当前比较流行的chirp技术和DSP匹配滤波信号处理技术，在一定程度上解决了分辨率与穿透深度的成反比矛盾，使仪器具有高分辨率的同时具有足够的穿透深度，分辨率高，图象清晰因而具有广泛的应用范围。系统发射一种线性扫描全谱频率的FM脉冲，当遇到声阻
P70浅地层剖面仪在第33次南极科考中的应用 发表时间：2018-02-09T10:00:15.683Z 来源：《科技中国》2017年9期作者：韦成府温明明牟泽霖[导读] 包括浅地层剖面仪ATLAS PARASOUND P70介绍、设备系统组成结构、参数性能指标;南极科考工区地理位置概况，作业参数选择，工区测线测量情况，以及通过现场浅剖测量数据对浅地层地质结构的具体分析，从而初步了解调查区域地质特征。 摘要：本文首先简要介绍中国地质调查局“海洋六号”船执行第33次南极科考航次情况。其次主要介绍了浅地层剖面测量这一调查手段的在南极科考中的应用，包括浅地层剖面仪ATLAS PARASOUND P70介绍、设备系统组成结构、参数性能指标;南极科考工区地理位置概况，作业参数选择，工区测线测量情况，以及通过现场浅剖测量数据对浅地层地质结构的具体分析，从而初步了解调查区域地质特征。 关键词：P70浅地层剖面仪；南极科考；浅地层测量 1 引言 2016年12月16日，中国地质调查局“海洋六号”船从智利瓦尔帕莱索港出发，正式开启南极首航，此考察航次纳入中国第33次南极考察队序列航次，与“雪龙”船一起，实现双船多站、海陆空一体，开辟了新时期中国南极科学考察格局，具有里程碑式的意义。航次至2017年2月10日返回到瓦尔帕莱索结束，共历时45天。本调查航次首次采用高分辨多道地震调查、地热探测，以及浅地层剖面测量、多波束测深、地质取样等高精度地球物理综[1 投稿日期：2017-09-06 2.第一作者简介韦成府（1985- ）助理工程师学士电子信息工程，现主要从事海洋物探的生产和设备性能改进研究工作；参与执行中国第33次南极科考“海洋六号”航次任务。]合调查，获取了一大批关于南极半岛海域的地质地球物理调查数据；同时，组成陆地地质考察队登陆考察，全面了解南极南大洋地质情况，为研究全球气候变化对南极的影响提供了第一手资料。浅地层剖面测量作为一项重要的调查手段，首次在南极中深海域使用了德国ATLAS公司PARASOUND P70浅地层剖面仪进行作业测量，它与其他调查手段结合，用于综合研究调查区的地形地貌，地质构造及演化过程等。本次调查共完成浅剖测线工作量3900多千米，超额完成了既定任务。 2 P70浅地层剖面仪简介 P70为深水参量浅层剖面仪，该设备固定安装在“海洋六号”船上，工作水深范围10m~11000m，适用于全海域范围海底地质结构的调查分析。它既具备传统的单脉冲发射模式，又有先进的脉冲链发射模式(Pulse Train)和等距发射模式(Quasi-equidistant)，利用连续波(CW)、调频脉冲波(Chirped)、编码脉冲(Barker-coded)等多种脉冲类型选择和参量阵差频技术相结合，使其实现了从浅水到深水全海域范围的测量功能，具有较高的地层分辨率和地层穿透能力，是目前世界上最先进的全海洋海底浅地层剖面调查仪器之一。ATLAS公司浅剖系列设备性能优良，在“海洋六号”船多年大洋科考的应用，取得很好的勘察效果，在马里亚纳海沟近万米水深，依然能实现海底跟踪及地层识别[1]。目前中国地调局广海局“海[ ]洋四号”船安装的PARASOUND MD也已投入使用，新造的“海洋地质十号”船，也将安装P70浅层剖面仪，国内的同性质单位新造勘探船也在引进安装。 2.1 设备组成[2] P70剖面仪主要由换能器，发射/接收电子单元，主控PC及后处理PC组成。其中发射/接收电子单元包括模拟电子单元（AEU）、数字电子单元（DEU）和内部连接单元（ICU）三部分。 辅助设备有数据采集/存储备用工作站、运动传感器（OCTANS）、AML表层声速计、数据分配接口处理器（DIP）、可不间断电源（UPS）、网络交换机、彩色打印机等。在实际应用时，还需要有GPS输入导航定位数据。整套系统结构框图如图2-1所示。 2.2 设备主要技术指标[3]
第18卷 第8期 中 国 水 运 Vol.18 No.8 2018年 8月 China Water Transport August 2018 收稿日期：2018-03-09 作者简介：胡爱彬（1983-），男，天津人，中交第一航务工程勘察设计院有限公司工程师，从事工程地质工作。 浅地层剖面仪在海底工程勘察中的应用 胡爱彬 （中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222） 摘 要：浅地层剖面探测是海洋工程勘察的主要手段之一。文章首先阐述了浅地层剖面仪的工作原理，然后对地层剖面仪的数据处理方法进行了介绍，最后结合实际案例，分析了影响浅地层剖面仪数据精度的因素，通过对水深数据与浅地层剖面仪数据进行对比分析、图像判读，探究了海底地质构造运动的特征，总结了进行海底底质分类工作的经验，保证了港池工程的顺利施工。 关键词：浅层剖面仪；工程勘察；数据处理 中图分类号：P229 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）08-0224-02 在海洋资源开发过程中，浅海海域的地质调查工作是一 项非常重要的工作。由于地层剖面仪具有操作简单、配置灵活、经济高效等优点，在浅海工程开发过程中得到了非常广泛的应用。在海域开发过程中，利用浅层剖面仪进行勘测可查明海底断裂构造分布情况、海域地质灾害情况、海底障碍分布情况等，为后期海洋资源开发提供详细的地质资料。 一、浅层剖面仪的勘察原理 在对海底进行勘察时，可将海底看成层状模型，其中海水成是层状模型中第一种组成介质，其密度为ρ1，声波在海水中的传播速度为C1，海底沉积物分别为层状模型中的其他组成介质，密度和声波传播速度分别为ρ2，C 2…，ρn ，C n 。声波向下传播的过程中，在分界面处一部分声波会出现反射，另外一部分会顺着法线方向继续进行传播，并在分解面位置出现投射和反射，如图1所示。 图1 浅层剖面仪工作原理 一般来说，地层的反射系数决定了声波反射的强度，如果介质反射系数大，那么设备可接收到的反射信号相对来说也就越强[1]。反之，如果介质反射系数小，那么设备可接收到的反射信号相对来说也就越小，所以，可通过分析接收到的反射信号了解水下地层的地质情况。并直观的识别出地层 的构造情况。 浅层剖面仪就是基于回声探测原理来进行设计的，在工作期间，会在经过改装的测量船上固定定位GPS 和浅层剖面仪主机，然后使用GPS 定位设备使测量船按照设计的测线方向进行测量。通过利用安装在水下的接收基阵和发射基阵进行声波脉冲的发射和转换，接收基阵在收到回波后会将其转变成电信号，主机对转换后的电信号进行增益和滤波处理后，采用数字形式存入到计算机中，然后利用相应的识别算法或数据处理措施，将可反映地层声学特征的记录剖面输出，进而将海底地层特征以及沉积物的结构特征反映出来。 二、地层剖面仪处理过程中数据处理措施 在海底工程勘察过程中，受接收设备以及地质条件等因素的影响，接收到的地质信息资料一般都存在比较多的干扰成分。所以，在分析海底地质前，需要先采用校正、叠加、滤波等措施处理数据资料。地层反射截面在进行划分时，将波反射连续、频率、结构基本相似的地层划分为同一层组，在识别浅层剖面测量瀑布图时：（1）要将各反射层正确的识别出来，然后将反射波组确定出来。此时，需要将瀑布图数据和已知资料进行对比分析，然后合理的解释地层反射波组特征[2]。 （2）要识别出干扰信号。其中对瀑布图判断造成干扰的信号主要包括多次回波、噪声干扰等。一般情况下，浅层剖面仪在进行勘察过程中噪音是非常强大，并且噪音出现的原因也很复杂，常见的噪音主要包括环境噪音、机械干扰、海底多次波、海底障碍物等。在对噪音进行压制时，常用的 方法主要包括τ-p 域滤波、Radon 滤波、FK 滤波等方法，其压制原理是利用一次波和多次波之间的速度差异来达到对多次波进行压制的目的。一般来说，对于周期比较短的浅水区域多次波，使用预测反褶积法可有效消除海底鸣震，而对于深水区域的海底多次波由于干扰波比较强，采用上述方法不能达到压制目的。对于这种类型的多次波可使用聚束滤波法进行处理，使用该方法不仅可使这类多次波得到压制，而且对有效波产生的干扰也比较小。此外，在采用地层剖面仪进
浅地层剖面仪噪声特征分析 浅地层剖面探测是一种基于水声学原理的连续走航式探测水下浅部地层结构和构造的地球物理方法。由于其具有配置灵活、作业方便、经济高效、分辨率高等优点，在海洋科考调查中得到了广泛应用，其应用范围涉及海洋地质科学研究、海底资源调查、海洋工程等方面，成为海洋地球物理调查必备的基础设备。而由于浅地层剖面仪作业时受到各种噪声干扰，采集的数据信噪比较低、剖面的数据精度低，影响了探测深度与分辨率，给后续的解释工作增加了难度。 目前，一方面，虽然浅地层剖面仪仪器检测与评价方法已有相应研究，但缺乏对设备安装及运行环境定量评价；另一方面，浅地层剖面仪数据处理方法多参照常规地震资料处理的方法，如自动增益、带通滤波、多域去噪、涌浪改正、反褶积、补偿技术、多次波压制等，很少根据野外数据采集条件以及数据噪声特点进行针对性处理，缺乏对数据现场采集条件的定量评估。本文根据噪声的机理，采集作业过程中的干扰噪声，分析噪声特征，提出现场采集参数设置的优化方案，以降低噪声干扰，提高浅地层剖面数据资料采集质量。 一、噪声干扰机理分析 根据噪声的形成机理，可将噪声分为环境噪声和有源噪声，前者是由设备的安装及运行环境引起的，包括船舶动力
及振动、洋流波浪、海洋生物等引起的干扰；后者是由震源或次生震源形成的干扰噪声，包括直达波、多次波、绕射波和气泡效应等。在海洋综合科考船上，浅地层剖面仪一般为船载固定式安装设备，在船舶建造期间就将换能器阵安装在船底。船舶的推进器、船底线形、洋流与波浪均会在设备运行时产生噪声，影响设备性能，换能器阵的安装方式和安装位置也会决定噪声影响的大小，因此在换能器安装时应一并考虑。 声学换能器的安装方式一般分为嵌入式安装、导流罩安装、Gondola安装方式等。嵌入式安装方式是在船体底部开口，安装声学设备换能器，与船底平齐，优点是设备安装不影响航速，缺点是受船体表面的气泡影响较大；导流罩安装、Gondola安装方式会突出船体结构，降低浅层气泡影响，但会改变船舶线形，增加船体阻力，降低船速。海洋综合科考船多远赴大洋、深海和极地开展科学考察活动，考虑到船舶经济效益和浅地层剖面仪换能器较大，一般采用嵌入式安装方式。 换能器的安装位置对设备性能也具有一定影响。船舶航行时，碎浪会在海水上层形成充气层，气泡可以吸收和反射声波，极端海况下水面5～10m水层都会产生大量气泡，甚至可以阻断声波信号的传播。如图1所示，在船舶航行时，船舶与海水的相互作用会产生边界层，包含层流和湍流，而
海底浅地层剖面仪内业培训教材 上海地海仪器有限公司 2005年2月
目录 1、绪言 2、海底浅地层剖面仪的应用领域 3、海底浅地层剖面仪基本原理 3.1 深度测量 3.2 海底分层测量 4、海底浅层剖面仪的分辨率 4.1 垂直分辨率 4.2 水平分辨率 5、影响海底浅地层剖面仪的环境因素 6、剖面声图包含的图像类型 6.1 干扰图像 6.2 多次反射图像 6.3 地层界面线、地层层位图像 6.4 水体图像。 7、剖面声图层理特征 7.1 简单层理特征 7.2 复杂层理特征 7.3 无声反射带 8、浅地层剖面声图解释实例
海底浅地层剖面仪内业培训教材 1.绪言 浅地层剖面仪又称浅地层地震剖面仪、浅层剖面仪。是一种走航式探测水下浅部地层结构和构造的地球物理方法。其主要特点是探测记录海底浅地层组织结构，以垂直纵向剖面图形反映浅地层组织结构，而且具有良好的分辨率，能够高效率探测海域的海底浅地层组织结构。 现代浅地层剖面仪对水下地层的垂直分辨率可达0.1米，穿透深度，砂质海底可达10米，泥质海底可达一百多米。该设备已成为浅剖地质探测必备装备。 浅地层剖面技术起源于21世纪六十年代初期。七十年代以来，随着近海油气资源的大规模开发和各种近岸水上工程建设项目的不断增加，以及各种地质灾害地质现象的频繁发生和发现，这种海底探测设备的重要性越来越为人们认识。 2.海底浅地层剖面仪的应用领域 海底浅地层剖面仪主要应用于以下几个领域： 海底石油及矿物勘探； 海洋地质、地貌调查研究； 海洋工程勘察； 海底环境调查； 3.海底浅地层剖面仪基本原理 深度测量 海底浅地层剖面仪工作方式与测深仪相似，工作频率较低，测深仪只能测量换能器到海底的水深，而浅地层剖面仪不仅能测量换能器到海底的水深，还能探测换能器垂直下方的海底一定深度，反映海底地层分层情况和各层地质的特征。
海砂资源勘察中浅地层剖面仪的应用 杨仁辉 （中交广州航道局有限公司，广州，510220） 内容摘要：海砂是重要的海洋矿产，海砂的开采首先要确定砂源的分布、形态和储量等信息。使用浅地层剖面仪可以丰富探测手段，结合钻孔资料进行标定，可以准确的反应砂源信息，为海砂的开采提供有力的数据支持。 关键词：海砂；浅地层剖面仪；钻探；穿透深度；储量。 1前言 海砂在城市建设上使用十分广泛，海砂正成为仅次于石油天然气的另一海洋矿产。建筑用海砂是指分布于海岸和浅海的、以中砂和粗砂为主、包括部分细砂和砾石的砂质堆积。海砂分选良好, 品质优良, 可以作为海洋工程用料使用, 经脱盐后的海砂可作为建筑集料使用, 广泛用于城市建设、公路、铁路和桥梁等混凝土结构建筑[1]。全球海砂总生产量中，90 %以上用来作为建筑及土木材料。 我国拥有漫长的海岸线和广袤的浅海陆架, 具有丰富的海砂资源。海砂的分布大致可分为海岸带、大陆架和近岸浅海三个堆积体系。海砂资源的勘察是一项复杂而精细的工作，应用的手段包括钻探、物探、探摸以及后续对采集样品的实验。探摸只能查明浅表层资源情况，所以其作用是非常有限的。钻探的优点是数据准确、直观，可直接进行
标惯、剪切力等物理实验，但是成本较高，实施周期长，尤其对于大面积勘察项目来说，有限的钻孔点对于成果的支持严重不足。浅地层剖面仪作为物探的一种手段，穿透性和能量适中，操作周期短，经济性好，结合钻探资料能够提供比较准确的砂源的分布、形态和储量。2工作原理 浅地层剖面仪（以下简称浅剖仪）又称次海底剖面仪，它是研究海底各层形态构造和其厚度的有效工具，其工作原理与回声测深仪相同[2]。在剖面仪的分类中，有的是按照穿透深度，有的是按照工作频率，有的是按照发射接收方式，本文所指的浅地层剖面仪包含单道地震。 浅剖仪一般由收发机、换能器、电源等组成，换能器周期性向海底发射低频声纳脉冲信号，声纳脉冲信号在水中传播，遇到不同声速介质的分界面时即产生反射或散射。声学剖面系统接收并记录这些信号。再通过进一步的信号处理和解释．即可了解海底的介质情况 图2-1 浅地层剖面系统组成 声波的海底反射能量大小由反射系数（R）决定，反射系数R为：
子手簿的开发[J].企业科技与发展,2008(12):77-79 [5]郭岚,赵亚宁.城市部件的数字化调查方法[J].城市勘测,2008 (1):62-63 [6]潘存玲,马飞虎,胡庆武,等.基于移动道路测量技术的城市管理 部件数据采集[J].测绘信息与工程,2008,33(6):6-7 收稿日期:2009 -11-02。第一作者简介:王苑楠,硕士研究生,现主要研究摄影测量与三维 建模。 E -mail :w an gyuan nan1986@https://www.doczj.com/doc/3810650306.html, COMPARION OF COMPEN ENTS SURVEYING OF DIGITAL CITY ADMINISTRATION SYSTEM WAN G Yuannan 1 JING Famin g 2 WANG Yinglin 2 (1Sch o ol o f Ge o de sy a nd Ge oma tics,Wu h an U nive rsity,129Lu o yu R o ad ,Wu h an 430079,Ch ina ;2N ing bo De sig n R ese arch I nstitu te o f Su rvey an d Ma ppin g,9Da bu R oa d,N in gb o 315010,Ch ina ) ABSTRACT Sever al current metho ds of city administration com penents sur veying are discussed and described abo ut their ow n char act eristics.T hen they are compared and ana lyzed in all as -pects o f adv antag es and disadvantag es. K EY W ORDS city administr ation co mpenents;compenents survey ing;PD A;al-l dig ital acqu-i sit ion;mo bile mapping system 项目来源:国家海洋局第二海洋研究所科研业务费专项资金资助项目(JG0912,JT 0901)。 文章编号:1007-3817(2010)02-0037-03 中图分类号:P285 文献标志码:B 基于AutoCAD 的海底浅地层剖面成图方法 胡涛骏 刘 奎 来向华 叶银灿 (国家海洋局第二海洋研究所,杭州市保俶北路36号,310012) 摘 要 研究了基于A ut oCAD 二次开发进行海底浅地层剖面计算机成图的方法,设计了包含数据输入、坐标提取、投影计算及自动加载等功能的VBA 程序,实现了海底浅地层剖面的计算机自动成图。关键词 A uto CA D;二次开发;V BA;浅地层剖面 随着浅地层探测技术的不断发展及广泛应用,浅地层剖面的数字采集和解释成为当前研究的热点[1-3],出现了多款浅地层剖面数字记录交互处理软件,如丁维凤等的SeisIm -ag e 、T rito n 公司的SB -Inter pr eter 以及Chesapeake 公司的So na rWiz.M ap 等。从实际出发,设计开发了基于A ut oCAD 的浅地层剖面成图程序,用于指定测线下海底浅地层剖面的计算机成图。 1 关键技术 1)总体设计。Auto CA D 具有开放的体系结构,允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改,即二次开发,能最大限度地满足用户的要求[4]。可供选择的二次开发语言包括A utoL ISP 、A DS 、ObjectA RX 、V isualL ISP 及VBA 等。其中,V BA 是通过A ct ive A ut omatio n 接口来建立与A utoCA D 对象间的联系,使用户能够从Auto CA D 的内部和外部,以编程方式来操作A utoCA D,从而实现自动化绘图。本程序采用VBA 对A ut oCAD 进行二次开发,海底浅地层剖面成图程序结构设计图如图1所示。 2)主要功能。以现有海底浅地层剖面处理流程为基 图1 海底浅地层剖面成图程序结构设计图 础,通过人机交互,实现计算机自动化成图。具体包括:输入海底浅地层剖面解释数据、提取指定测线及其海底水深剖面坐标、投影计算、CA D 自动成图及程序的自动加载等。 3)关键技术的实现。根据功能设置的要求,关键技术及其实现方法如下。 数据的输入。在输入浅地层剖面解释数据时,应先考虑格式问题。本程序设置了SeisImag e 、SB -Inter preter 、SonarWiz.MA P 及Default 4种数据格式选项。对于前三种已知格式的浅地层剖面解释数据,可以选择对应的格式项直接加载;对于 37 测绘信息与工程 Jour nal of G eo matics A pr.2010;35(2)