海洋地质调查方案有哪些
『壹』 加强和改进海洋地质调查工作的建议
在开展地质找矿改革和发展大讨论中,我们在对十一五期间海洋地质调查工作调查的基础上,研究了2011~2020年海洋地质调查工作的需求,提出了加强和改进海洋地质调查工作的建议。
一、“十一五”期间我国海洋地质调查总投入、总工作量
2006~2010年期间,我国海洋地质工作围绕海洋区域地质调查、油气和水合物资源调查、重点海岸带环境地质调查、海砂资源调查评价等工作开展海上调查、综合研究和实验模拟工作。
(一)海洋区域地质调查
重点开展4个1:100万图幅、1个1:25万图幅的调查工作和综合地质地球物理图件的编制工作。总的经费投入约26300万元,已经基本完成2个1:100万图幅的调查工作和1:100万地质地球物理系列图的编制工作。完成的主要实物工作量见表1。
表1 2005~2010年海洋区域地质工作量统计表
(二)重点海岸带环境地质调查
开展重点海岸带地区环境地质基础调查、主要河口滨外区地质环境监测、滨海湿地系统的综合地质调查与评价、以及海洋地质环境演化的综合研究工作,2006~2010的总经费投入为8700万元。投入的实物工作量见表2。
表2 2005~2010年海洋环境地质工作量统计表
(三)海砂资源调查
开展我国近海海域重点区块的海砂资源调查、开采环境影响评价以及海砂资源探矿权设置规划,已经完成了我国南海珠江口、东海舟山、黄海成山头海域的海砂资源调查和评价工作,正在开展渤海辽东湾的调查工作。“十一五”期间海砂调查工作的总经费投入共3400万元。
(四)油气和天然气水合物调查
重点开展我国黄海、东海、南海海域的油气、天然气水合物调查工作。分别由地质大调查、油气战略选区项目、国家海洋地质专项支持,总的经费投入20多亿。
(五)其他
“十一五”期间国家海洋局“908”专项等开展了近海海洋地质环境调查和海岸带地质环境调查,总的经费投入约2.5亿左右。大洋科学考察和资源调查中的海洋地质的投入部分在2~3亿左右。
二、2011~2020年我国社会经济发展对海洋地质工作总需求
进入21世纪,地球科学已从陆地发展到海洋,成为海陆结合的“地球系统科学”。随着经济全球化和新一轮科技革命的兴起,海洋已成为高新技术产业发展的重要领域,日益成为各国经济、军事、科技竞争焦点。为了缓解人类面临的人口、资源、环境三大困境,各国政府纷纷出台一系列海洋政策,加强了对海洋的调查研究和对海洋资源的开发利用。50年来,我国固体地球科学获得长足发展,但重点一直在陆地,海洋则相当薄弱。我国的海洋地质工作不仅落后于发达国家,而且落后于陆地地质工作,形成了“内向型”的地球科学格局,难以适应当今世界将地球作为整体系统研究的地球系统科学的新形势。
随着国家对海洋地质工作需求的增大,国土资源部作为国家地质工作的主管部门,中国地质调查局作为国家地质工作的主要组织者、承担者,其管理职能应全方位覆盖海洋这片“蓝色国土”,应当成为国家海洋地质工作的主导者、组织者、承担者,我们要依据国家社会经济、科技、军事等方面的迫切需求,立足海洋基础地质和矿产资源地质及生态环境地质,研究和制定国家海洋地质工作的中长期发展规划,以及强化涉海机构的能力建设、提高自主创新能力和国家核心竞争力的发展战略。
(一)2011~2020年社会经济发展对海洋地质工作需求
送入21世纪海洋经济发展进入快车道,海洋经济年平均同比增长率达到20%,在社会经济中发挥着极为重要的作用。社会经济发展对海洋地质工作需求突出表现在以下几个方面。
1.海洋区域地质基础信息保障
迫切需要尽快完成我国海域1:100万海洋区域地质调查,开展重点经济区海岸带和近海1:25万的海洋区域地质调查。完善我国海洋基础地质信息,为国家权益、海洋军事、资源保障、环境保护、海洋开发规划提供所需的基础资料。
2.油气资源保障
迫切要求加大对我国近浅海海域油气资源的探查,在新的区域和深部新层位(中生界、古生界地层)发现新的油气资源,提高和稳定现有近浅海的油气开发储量,提高油气资源保障能力;迫切需要在深水油气勘探和开发领域取得突破和新的发现,提高资源储备和可持续开发能力,发展相应的勘探和开发技术;迫切需要加快海洋天然气水合物的勘探,以及开发领域的试产工作。大力提高天然气水合物的调查程度,科学评价其对我国“后石油”时代的资源接续能力。大力发展水合物的开发技术研究,开展试产和环境影响评价;迫切需要开展海域浅层天然气的勘探和开发评价技术研究,开展资源调查和评价,科学评价浅层天然气的资源开发潜力,开展开发技术的实验研究工作。
3.固体矿产资源保障
进行近海海域的沙砾石资源调查和评价,满足沿海地区建筑、围填海、海岸带防护的需求。开展回填用沙-泥资源调查,科学评价海域沙-泥开采对生态环境的影响。进行海岸带和近海的重矿物砂矿资源调查。开展以钛铁矿、金红石、锆英砂等为主的重砂资源调查,为资源评价、科学开采、海岸带规划、环境保护服务,科学规划、防止无序开采造成的环境影响和破坏。进行大洋矿产资源调查。急需加快国际海域、大洋中脊的多金属结核、结壳、热液硫化物矿产资源的调查评价,为我国申请新的国家海底矿区服务,加快深海矿产资源开发和环境影响评价的研究工作。
4.海岸带地质环境保障
2008年以来,国务院相继批准或出台指导意见的沿海地区经济发展规划共有11个,在原来环渤海、长三角、珠三角、北部湾发展规划的基础上,辽宁沿海、天津滨海、黄河三角洲、山东半岛、江苏沿海、海峡西岸、海南国际旅游岛等区域发展规划相继上升为国家发展战略。这些战略规划涵盖了沿海地区的产业布局、基础建设、环境保护等重要工作内容。沿海地区的经济增长急需突破资源保障和空间拓展两个方面的瓶颈制约。一是大力开发海岸带地区的资源,包括传统的矿产资源、地下水、地热和风能等新能源、海水和卤水化工资源、海洋渔业资源等,亟需加强地质资源调查,支撑支柱产业发展。二是向海洋的空间拓展,大力发展港口和临港工业、开发建设滨海新城、核电和重大涉海工程建设等。急需开展海岸带地区的基础地质、环境地质和工程地质调查和评价工作,为海岸带建设和开发提供地质科学支撑服务。
目前我国海岸带地区地质工作存在的问题包括:①中大比例尺基础地质调查工作薄弱,现有地质资料无法满足海岸带地区经济发展和重大基础设施建设详细规划的需要;②海陆地质调查工作分离,在海岸带地区存在较大的空白带,特别是潮间带地区,是目前海洋工程建设、围填海的重点范围,但基础性地质工作严重不足;③海岸带地质环境恶化和地质灾害频发,应引起极大的关注,海岸带地质灾害监测系统的建设迫在眉睫;④海岸带生态环境破坏严重,有的区域经济发展规划脱离海岸带自然环境的基本特征,不具备可持续发展基础;⑤地质资料社会化服务程度低。一方面是地质资料为地调单位所有,对管理部门的技术支撑不足;另一方面是部分地质调查工作目标服务性不强。
因此,开展以重点经济区带为核心的海岸带地质环境调查、地质灾害监测、地质信息社会化服务体系的建设十分迫切。继续在“十二五”的上半段完成海岸带地质环境中比例尺调查工作,推进重点区的大比例尺环境地质和工程地质调查,整合历史资料,开展海陆联合编图,尽快提交国家和地方一批应用性强的基础地质图件,为海岸带建设规划和环境保护提供支撑。
建立海岸带地质灾害监测体系,开展地面沉降、海岸带侵蚀、地下水污染、海平面上升、地震、滑坡、风暴潮、海水入侵等多种类型的地质灾害的监测,开展地质灾害的预警预报,开展全球变化对海岸带地质灾害影响评价和应对机制研究,减轻海岸带地质灾害对社会经济的影响。
5.海洋地质调查研究能力保障
应继续大力发展海洋地质调查和数据采集、数据处理和解释、信息系统建设等多种技术方法,在海洋地质调查海区范围、工作内容、深度和精度等多个领域突破。
积极推进海洋地质装备能力建设,包括加快海洋地质地球物理调查船的建造和更新,加快海洋调查仪器装备、海洋测试分析设备以及海洋地球物理资料处理和解释设备和软件采购和引进,大力提升我国海洋地质调查的能力。
6.海洋地质科学发展
继续探索海洋地质科学的重大科学问题,在我国海域和邻近地区的海洋地质演化和资源环境效应基础理论研究领域有重大突破,引导海洋能源和矿产资源勘探开发、环境保护、灾害防治,以及地球科学理论的发展。
(二)社会经济发展对海洋地质调查的影响因素
社会经济的快速发展对海洋地质工作提出了更高的要求,促进海洋地质工作的发展,需要各部门强化海洋地质工作意识,加快海洋地质调查工作进程。同时随着社会经济的发展,海洋地质工作也会向精细化、专题化的方向发展。国际上,各国海洋地质工作的程度与社会经济发展的程度是密切相关的,如美国、加拿大、法国、德国、英国、荷兰等国家已经在20世纪80~90年代基本完成海域的1:100万的海洋区域地质调查,以及陆架区的1:25万的调查工作。目前阶段的海洋地质工作主要是开展专题性的调查工作,如油气资源调查、精细海底地形测绘、海洋灾害调查、海岸带环境地质调查、海底生境调查,以及地质灾害监测等等。另一方面,随着社会经济发展,海洋地质调查技术也得到长足发展,新的技术方法的应用带动海洋地质科学的发展,如深海钻探、海底观测计划、深水油气勘探开发等等。其次,沿海地区社会经济的快速发展,使人类活动对海岸带地区的影响日益加强,对海岸带脆弱的地质环境造成严重的影响,使得海洋环境趋于恶化,海岸带地质灾害不断加剧。同时,沿海地区的社会经济发展,使得人类和经济对海洋地质环境的变化更为敏感,地质灾害造成的破坏和生命财产的损失不断加剧。因此海岸带和海洋的地质环境评价、地质灾害监测和预警等工作内容在海洋地质工作中比重逐年加大。
(三)2011~2020年完成海洋地质调查所需的经费
据测算,海保工程总体实施方案除了2008~2010年已经开展的工作外,在2015年前第一阶段的工作任务(包括油气资源调查、区域地质调查、海砂资源调查和海岸带环境地质调查等)尚需国家投入70亿元的调查费用和20亿元的装备建设费用。在这一方案中,对海岸带地质工作投入的工作量与实际需求相差较大,而且水合物调查工作没有在这一方案中考虑。因此综合考虑,“十二五”期间海洋地质工作的调查研究经费总量应安排在90亿左右(这里尚未考虑对大洋矿产资源调查的投入)。并应在“十二五”期间全面落实20亿元的装备建设费用,加快装备能力建设。
2016~2020年继续开展以海岸带为主的中、大比例尺海洋矿产资源和环境地质调查、开展油气和水合物资源调查,考虑到已有的工作程度,调查工作应以重点区带、油气等专题调查为主,“十三五”期间的调查研究经费投入应保持50亿元左右,装备建设费用应维持20亿元的水平。
三、存在的问题和困难
进入21世纪,随着经济全球化和新一轮科技革命的兴起,海洋已成为高新技术产业发展的重要领域,日益成为各国经济、军事、科技竞争的焦点。为了缓解人类面临的人口、资源、环境三大困境,各国政府纷纷出台一系列的海洋政策,加强了对海洋的调查研究和对海洋资源的开发利用。据测算,中国落后于发达海洋国家约20年,我国海洋产值在国民经济总产值中所占比重低于世界平均水平。此外,我国与相邻或相向的7个国家都存在疆界争议,要尽快改变这种现状,唯有加强海洋地质工作。
(一)海洋地质工作相对滞后
随着国家对海洋地质工作需求的增大,国土资源部和中国地质调查局不断加强海洋地质工作,相继开展了126、215、118、420、429、920、908及地质大调查专项等,取得了重要成果,也受到国家重视。但与国家的需求和其他涉海系统相比,国土资源部门海洋地质工作发展速度慢,队伍规模小,投资所占比例和装备水平偏低。特别是许多国际重大海洋地学计划和海洋地学项目包括国际海底和极地的项目,我们大多处于边缘地位。
(二)人才队伍规模不足,人才队伍结构不合理
目前,国土资源部门从事海洋地质工作的队伍远远不能满足全国海洋地质调查工作的要求,仅有两个海洋地质调查单位——青岛海洋地质研究所、广州海洋地质调查局,千余人的队伍、陈旧的装备远不能适应国家和社会需求。人员队伍建设受到严重束缚,与目前承担的地调科研任务和今后需求严重失衡,急需增加人员队伍的编制,加快人才引进和队伍建设,才能基本满足地调科研工作的需要。
此外,人才队伍结构不合理不仅表现在学科领军人才的不足,而且高技能的海洋调查专业人员、数据处理解释人员、测试分析技术人员、管理人员也严重不足。人员结构不合理对开展调查研究工作,完成地调科研任务造成严重影响。当前急需加快高端人才和专业技术人才的引进,加快专业技术人员的培养,加强管理人才队伍建设。
(三)海洋地质调查能力严重不足
目前,海洋地质调查机构均存在海洋调查船和调查装备总量不足、技术手段不全、现有装备老化与海洋地质调查任务居高不下的突出矛盾。以青岛海洋地质研究所为例,目前仅有1条600吨的海洋地质调查船,而每年实际开展工作租用的调查船10~18条,调查平台严重不足。主要的海洋地球物理调查设备也一般为单台套,备用设备不足,调查保障能力弱。并且没有开展油气资源调查的综合地球物理调查船和装备以及海洋工程钻探船,也缺少新的技术装备,如海底地震、大地电磁、滩海地震、水下可视、深水遥控调查装备等。急需加快调查船和船载装备的建设;此外,设备更新改造没有固定的资金渠道,没有常态化的更新改造经费保障;特别是目前调查研究经费中对设备更新的控制过紧,在缺少其他经费来源和保障的情况下,又不准许安排必要的海洋调查装备的更新、维护费用,缺少自我发展和持续发展能力。
(四)基地建设严重滞后问题
目前,海洋地质调查单位科研基地空间严重不足,极大限制了海洋地质调查工作的发展和学科建设。同时,随着人才队伍逐步扩大,对办公和科研用房的需求也会不断增长。“十二五”期间上述需求和资源之间的矛盾将进一步突出,急需加快基地建设,包括研究和实验基地的建设、调查船用码头的建设以及职工住房建设等。目前,基地建设的首要困难是建设用地和资金问题。还以青岛海洋地质研究所为例,该所现只有18亩土地,办公和科研空间严重不足。突出反映在专用调查设备实验室、分析测试实验室、天然气水合物模拟实验室、岩土工程实验室、地震处理和解译实验室、海洋地质数据信息中心、地质样品库、图书资料馆、科普实验馆等方面的空间严重不足。
四、加强和改进海洋地质调查工作改革和发展建议
结合国家海洋地质工作形势、部和局海洋地质工作管理现状、海洋地质研究所发展现状和需求,提出以下工作建议。
(一)切实推进国家海洋地质工作的统一部署
国家海洋局为国土资源部管理的专业局,地质调查局为国土资源部管理的直属局,国土资源部有条件在国家层面上进行海洋地质工作的统一规划、统一部署和协调,深化体制改革,并推动海洋地质工作形成科学合理的运行机制。部、局应站在国家高度上统领海洋地质工作,明确地调局对海洋地质工作的统筹和组织实施。基于我国的海洋地质工作起步晚,基础薄弱,部和局应从战略高度将海洋地质工作上升为国家地质工作的重要组成部分,下大力气研究推进机制和体制创新,加强地质调查队伍的能力建设,并将队伍的能力建设作为推动全国海洋地质工作发展的基础。此外,还要做好对全国海洋地质调查研究队伍的协调工作,加强联系,密切沟通,通力协作,务实推进。
(二)国家和地方政府应加大对海洋地质调查的投入
海洋地质调查工作投入高,对装备的要求和人员资质的要求高,国家应该以公益性经费的投入为主。在海岸带地区开展的大比例尺环境地质、工程地质调查、以及海岸带地质灾害监测,地方政府也应有一定比例的经费投入。建议国家要与地方政府协调,在“十二五”期间地方对海洋地质工作的投入应占国家总经费投入的20%左右,“十三五”随着沿海地区社会经济的发展和自身发展的需求加大,地方政府对海岸带地质工作的投入要适当增加,应达到总工作费用的25%~30%左右。
(三)加强海洋地质调查人才队伍建设
部、局应制定海洋地质调查人才队伍建设的规划、合理调整人员编制,加大人员队伍编制数,加快人才引进工作,及时制定和出台人才队伍建设的鼓励政策和机制,创造引进人才的条件。一是制定人才队伍规划,争取国家长期稳定的人才队伍建设经费支持,特别是对没有纳入创新体系的海洋单位要积极争取国家政策,获得支持;二是人才队伍建设必须依托地调科研项目,制定相应政策,保障人才队伍建设。如在重大专项中允许一定比例的项目研究经费可用于设立人才引进的开放课题,预留人才引进的经费渠道和条件,在国家预算政策允许的范围内加强队伍建设和引进;三是加强后备人才的培养。推动研究生院的建设,制定相应政策保证局属和部属科研单位可以通过研究生院进行招生。同时,应加大力度推进国土资源系统博士后工作站的建设。切实提高人才队伍综合实力,建成一支高素质、综合性的海洋地质调查专业人才队伍,以适应海洋地质调查工作发展的需要。
(四)大力推动基地建设和能力建设,解决发展瓶颈
海洋地质调查船只和基地装备投入大,仅靠通常的地质调查装备更新资金,难以解决,需要专项争取国家大型装备(如调查船舶等)的建设资金投入,加快海洋地质调查装备建设,并形成长期稳定的使用维护资金投入机制,进行设备修购更新。同时,要争取国家政策,适度放宽设备投入在项目经费预算中的比例。制定依托项目进行建设的相关配套政策,加强在部重点实验室和国家实验室建设方面的投入。争取国家对野外地质科学实验站的稳定投入,保持国家对地质调查工作经常性投入经费的稳定增长。
(五)提高海洋地质调查能力,加快海洋地质调查机构建设
建议部、局加强对沿海经济建设的服务能力,深入研究海洋地质工作的规律和需求,加快落实“北方海洋地质调查中心”建设的相关规划、政策和保障措施,在调查船、装备建设和人员编制方面给予青岛海洋地质研究所政策和资金支持,推动青岛海洋地质地调中心的建设,为局协调开展全国海岸带地质工作做好支撑。同时,切实解决限制青岛海洋地质研究所发展的基地建设问题,特别是应大力支持和帮助协调、推进基地建设项目立项和建设用地工作。还要积极推动国家实验室、部重点实验室等科技创新平台建设,在此基础上,多种渠道和途径解决调查能力和资料、数据处理能力建设问题,形成持续发展能力。
(原载《国土资源部咨询研究中心专家建议》2010年54期,作者与余养力、朱耀琪、王希凯、秦岭合作撰文)
『贰』 海洋地质调查船,工程地质取心船,地球物理调查船,是不是一个东西
地球物理调查船
如果是多缆式的,就是靠分析
主动造成震动引起的地质回专波图像
来解析海底属地质情况。工程地质取心船没听说过是取芯船吧?个人觉得海洋地质调查船的范围最大,地球物理调查船和取芯船各有区别,但是谁都不可能规定地球物理调查船不能去取芯啊呵呵
『叁』 海洋地质学是研究什么的学科
海洋地质学是研究地壳被海水淹没部分的物质组成、地质构造和演化规律的学科。研究内容回涉及海岸答与海底的地形、海洋沉积物、洋底岩石、海底构造、大洋地质历史和海底矿产资源。它是地质学的一部分,又与海洋学有密切联系,是地质学与海洋学的边缘科学。海洋覆盖面积约占地球表面积的71%。它是全球地质构造的重要组成部分,也是现代沉积作用的天然实验室。海底蕴藏着丰富的矿产资源,是人类未来的重要资源基地。海洋环境地质和灾害地质直接关系到人类的生产和生活。海洋地质调查还是海港建设、海底工程和海底资源开发的基础。因此,海洋地质学具有重要的理论和实践意义。
『肆』 第一海洋地质调查大队就业
兄弟,地质调查的话肯定经常在海上漂着。但是争得多呀!
可以先了解一下单位内部规定专,以及相关法律法规属;
如果在海洋石油工作平台上是干2个月回陆地休息两个月。外国公司是干2周休息2周。
对于海洋地质调查,请人吃顿饭咨询咨询贝。反正在石油系统内,还是不错的。
『伍』 海洋地质调查研究的任务和目的
,湖北省鄂西北地质矿产调查。地址:襄樊市长虹路35
任职资格:类固体矿产回勘探,地质钻(坑)探测器答级。
不一定在襄樊,肯定干地质不稳定,在一个城市。
荆州市,湖北省水文地质工程地质大队南门外
孝感市,湖北省核工业地质大队(湖北省核工业地质调查院)体育羲撸牺段特别
恩施市,湖北省第二地质大队土桥大道10号
湖北省宜昌市夷陵区,湖北省宜昌地质勘探大队夷陵路19号
化工地质矿山总局湖北地质勘查院,湖北省,荆州市荆州区屈原路桔颂街41号,
武汉,武汉地质工程勘察院汉阳十里铺夏家湾特殊的液体矿产勘查号1级;
武汉科岛地理信息工程有限公司,武汉市,青山区和平大道1250年,
湖北南以调查为基础工程有限公司,公司,武汉市青山区和平大道1250
湖北省地质科学研究所,武汉市解放大道684号
第一钢琴骨折街夏家湾特,武汉市,湖北省地质环境总站(武汉水文地质工程地质大队)
武汉,湖北非金属地质航空路26号
地球物理勘探技术研究所,湖北省,武汉市经济技术开发区沌阳街盟市路108号
孝感市,湖北省鄂东北地质大队163号建设路
?育才路10号,大冶市,湖北省鄂东南地质大队
『陆』 海洋地质调查的海洋地质调查
应用地质、地球物理和地球化学等各种手段探测海底地形、地质构造、版海底岩石、沉积物及海权底矿产的统称。调查内容和方法主要有:利用回声测深仪、旁侧声呐和多波束测深仪调查海底地形地貌;用拖网、抓斗以及柱状取样器和海洋 钻探等获取沉积物和岩石样品;用地层剖面仪,了解水下疏松沉积物分布、厚度及其构造特征;用地震、重力、磁力以及地热等地球物理方法、海上钻探等,探测海底地质构造及矿产资源;在个别地区,通过潜水器、水下电视、照相等方法直接观测海底沉积物及其动态和地貌形态等。又可分为综合性和专业性两种:前者,在大范围内,采用小比例尺进行上述各项内容的综合调查,以获得较全面的地质、地球物理资料,为下一步工作提供依据;后者,专业性调查则是为某一具体目的而进行的调查,如寻找石油或工程地质、环境地质调查等。
『柒』 现代通信技术在海洋地质调查中的应用
盛堰温明明
(广州海洋地质调查局 广州 510760)
第一作者简介:盛堰,男,1973年生,工程师,主要从事海洋地质调查工作、先后参加105-15大洋调查、天然气水合物资源调查,参加了863、126、大洋课题等研究工作。
摘要 在当今海洋地质调查作业中,声学通信技术、ADSL通信技术、卫星通信技术、局域网络通信技术等现代通信技术得到广泛应用,本文对应用到的几种主要现代通信技术原理及其应用实例进行了介绍。
关键词 现代通信技术 海洋地质调查 声学通信技术 卫星通信技术 ADSL 通信技术
1 前言
现代海洋地质调查越来越成为集海(水下设备、传感器等)、陆(调查船、作业平台等)、空(GPS定位、卫星通信等)各种高技术的综合应用平台,特别是随着卫星通信技术、移动通信技术,网络通信技术以及计算机信息技术的飞速发展,各种现代通信技术在海洋地质调查中得到了广泛的应用(图1)。
图1 通信技术应用示意图
Fig.1 Communication Technology App sketch map
2 海洋地质调查中的应用
在当今海洋地质调查作业中广泛应用的现代通信技术包括:声学通信技术、ADSL通信技术、卫星通信技术、局域网络通信技术及无线电通信技术等。
2.1 声学通信技术的应用
海洋是一个神秘莫测的境地。在海水中,电磁波衰减很快,光也很容易被吸收或是形成散射,因此无线电及其光通信技术在海水中很难像在陆地上一样广泛使用。随着现代科学技术的发展和人类进步的需要,声波在水中的传输特性、逐渐形成了一种新型的水声通信技术。水声通信是一种运用高科技的通信技术,整个系统的工作过程比较复杂,要进行一系列的信号转换。数据、文字、语音、图像等信息转换成电信号,再由编码器将信息进行数字化处理,然后经换能器将电信号转换为声信号。声信号通过水介质传递到接收换能器,在这里声信号又转换为电信号,译码器将数字信息编译出数据、声音、文字及图片等。
无缆海洋调查地质设备主要的通信手段大都利用声通信技术。在当前我国海洋地质调查船上使用声通信工作或控制的典型设备就有:多波束(海底地形、地貌测量)设备(如:SEABEAM2112、SIMRAD EM-3000、EM-950等多波束系统),水深测量设备(如:SOUND210等),超短基线、长基线水下定位设备(如:NAUTRIX USBL系统),各种典型的声呐设备、水声通信MODEM、PINGER等,它们都是通过声波发射接收器(水听器)、声阵列等发送和接收调制有数据信号和控制信号的声波信号,从而进行通信及资料采集与控制等工作。
声波在海水中的传播速度是温度、盐度和压力的函数,声速计算一般采用威尔逊(Wilson)经验公式,即:C=1449.14+△CT△CS△CP△CSTP
式中,1449.14为一常量,代表了一个大气压下,海水温度为0℃,盐度为35.00时海水具有的声速值。
△CT代表温度变化产生的声速改正值:
△CT=4.5721T-4.4532@10-2T2-2.6045@10-4T3+7.985@10-6T4
△CS代表盐度变化产生的声速改正值:
△CS=1.3980(S-35)+1.692@10-3(S-35)2
△CP代表海水压力变化产生的声速改正值:
△CP=1.60272@10-1P+1.0268@10-5P2+3.5216@10-9P3-3.3603@10-12P4
△CSTP代表盐度、温度和压力同时变化时产生的声速改正值。
上述公式中,C为声速;T为温度;P为海水压力;S为盐度;Z为深度。
声波在海水中传播时会受很多因素的影响,不仅与工作频率有关,还与海水的温度、盐度、各种噪声以及各种障碍物产生的反射、折射等因素有关,由于海洋中波浪、鱼类、船舶等影响会产生的各种噪声干扰,声波在海水中传递同时还形成“多径干扰信号”,加之海水对声波的吸收,会导致接收到的信号模糊不清,传播效率和质量都要受到影响。随着科技的发展,现在水声通信采用了跳频通信、伪随机码调制等新技术来解决噪声干扰及“多径干扰信号”。但是声波在水中的声速还不及光速的20万分之一,在水中声信号的传输率较低,加上声波在水中的散射、传输的损耗以及回波的干扰等,水声通信的距离仅有约10km。
2.2 ADSL通信技术的应用
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)技术即非对称数字用户环路技术,是XDSL系列铜缆用户internet接入技术中目前应用最广泛的一种,它通过普通电话铜线高速传输数据、语音、视频信号。上行采用FSK(频移键控)技术,下行采用DMT(离散多音频调制)技术或CAP(无载波幅度/相位调制)技术,为用户提供上、下行非对称的传输速率(带宽),它的下行速率在2.048Mb/s~8.19Mb/s之间,上行速率在640Kb/s左右。ADSL系统主要由中央交换局端模块和远端模块等部分组成。随着技术的发展,逐步成为一种较方便的宽带接入技术。ADSL系统是在一对普通铜线两端各加装一台ADSL局端设备和远端设备而构成。ADSL Modem主要由处理D/A变换的模拟前端(analog front end)、进行调制/解调处理的数字信号处理器(DSP)以及减小数字信号发送功率和传输误差,利用“网格编码”和“交织处理”实现差错校正的数字接口构成(Walter,2000)。ADSL是目前较先进的一种接入技术,有“网络快车”之美誉,因其速率高、频带宽、性能优、安装方便,成为继MODEM、ISDN之后的又一种全新的高效通信技术。
随着海洋技术的发展,ADSL技术也在海洋地质调查设备中得到广泛应用,如ROV系统、海底视频采集系统等,下面以“深海彩色数字摄像系统”(863项目,广州海洋地质调查局主持开发)为例进行说明,系统框图如图2。
图2 海底观测系统结构模块图
Fig.2 Seabed observation system construction mole chart
“深海彩色数字摄像系统”利用原有的CTD铠装钢缆作为传输介质,在甲板控制单元和水下单元各用一个 ADSL Modem,利用ADSL通信技术实现网络互连,进行视频传输和采集控制。由于受到抗拉强度、水密性能、抗高压性能的影响,对铠装缆的要求非常高,传统的铠装钢缆带宽较低,不能实时无滞后传输海底高保真视频图像,因此只能对图像进行有损压缩。现在最新的海底观测与视频采集系统开始使用铠装光缆作为传输介质,极大的扩展了其传输带宽,提高了海底观测的实时性和保真度,使海底视频观测采集技术向光电通信技术迈进。
2.3 卫星通信技术的应用
随着空间卫星通信技术的发展,卫星通信在海洋地质调查中也得到普遍应用,尤其是GPS卫星定位和卫星气象的应用尤为广泛。
GPS(Global Positioning System)全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统,可为航空、航天、陆地、海洋的用户提供3维的导航、定位和定时。GPS由卫星星座(空间部分)、地面监控系统(地面控制部分)、GPS信号接收机(用户设备部分)等三个部分组成。GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成,这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星至地球表面的平均高度为20200km,运行周期约为12恒星时。地球上任何地点、任何时刻至少都能观测到4颗卫星。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。以3颗位置已知的卫星为圆心,以被测点到卫星的距离为半径作3个圆,这3个圆的交点就是被测点的位置。在GPS系统中,就是根据空中运行的3颗卫星和这些卫星到被测点的距离,确定被测点的位置。全球卫星定位导航系统采用多星高轨测距体制,GPS接收机在同时接收到3颗以上卫星的信号后,由3颗卫星至用户的3个等距离球面的相交即可确定用户的位置。通过对4颗卫星的观测还可定时,并由时钟改正值来修正距离测量误差(徐绍铨等,2004)。该系统具有全球连续覆盖、定位精度高快速、被动式全天候观测无需通视、操作简便、抗干扰能力强等优点使其应用领域不断扩大虽然美国军方从战略目的出发,采取选择可用性(Selective Availability)和反电子欺骗技术(Anti-Spoofing),但目前相位观测法可以绕过SA的影响,消除大部分人为加入的误差,其应用已不仅限于导航定位的军事用途,还用于大地测量学、地球动力学、大气科学、灾害监测等。
在海洋地质调查中经常要使用GPS(或DGPS)卫星通信定位,所有测站的坐标都使用GPS卫星实时定位,导航GPS接收机接收GPS卫星信号,并根据测量投影方式进行解算后对船舶进行导航和定位。GPS接收机型号各异,如SECEL GPS接收机、LGBX-PRO GPS接收机、SF2050 GPS接收机等,其精度指标也各不相同。
在进行海洋地质调查时,调查船舶每天还要接收气象卫星信号,并根据卫星云图上显示的气象信息(如:台风、低压、高压等的生成情况、大致走势)判断工区未来24小时内的气象情况,从而动态安排测站调查作业。
随着internet技术的发展,在调查船上也可以实时收发email和上internet浏览新闻等,但是目前卫星信道收发上下行速度相对较慢,且费用昂贵。
2.4 局域网络通信技术的应用
在综合的海洋地质调查中涉及到DGPS导航定位测量、地质取样及其描述、化学测试分析、多波束及水声测量等多学科多专业,不仅要进行资料采集,还需进行资料处理、解释、分析、研究等工作,各种资料既相互独立又密切结合,调查中需要综合分析利用各种数据资料,因此各专业数据共享成为必要。
在现代海洋地质调查作业时,野外无纸化的数字办公、网络办公越来越成为新的办公方式,既节约成本又可以提高效率还可以减少差错;其次船舶位置信息、状态、物资、气象信息等网络化共享,不仅为首席科学家科学部署提供决策参考,还可以更好地为船长综合指挥船舶服务;因此,随着信息技术的发展,调查船载有线局域网络通信技术和无线局域网络通信技术得到了普遍的应用。以综合海洋地质调查“海洋四号”科考船为例,局域网络通信技术在综合信息采集和野外办公中得到很好的应用。图3 为“海洋四号”局域网络通信模块图。
图3“海洋四号”科考船局域网通信模块图
Fig.3 Haiyang4 R/V’s LAN Communication mole chart
2.5 传统无线电通信技术的应用
在现代海洋地质调查中,传统的无线电通信技术仍然得到继续利用,比如对讲机,单边带等。
3 结语
现代通信技术在海洋地质资源调查中得到广泛应用,但是由于受到很多客观条件限制,陆地上已经使用的很多现代通信技术在茫茫大海中还不能使用。下一代的太空网络架构正在开发制定中,这个新的架构将利用互联网协议确保地面(包括陆地、海洋和大气层)和卫星网络的互操作性,利用卫星进行通信互连,这将使数据存储、传输和使用的方式发生革命性变化,一个基于卫星的IP通信网络可在全球范围内将服务延伸到世界上任何地区的用户。企盼着即将到来的下一代网络(NGN)、下一代电信网(NGT)、下一代互联网(NGI),下一代无线移动通信网(3G,B3G,4G)都能基于卫星IP网络平台上为海洋通信提供良好的技术服务,深信科学家们的不懈努力“一个世界,一个网络”不再是梦想,地面和太空将一起形成一个无缝的卫星通信服务体系。
参考文献及资料
广州海洋地质调查局,海底摄像技术手册
广州海洋地质调查局,seabeam2112技术手册
Walter Gorlsky,著.刘勇等译.2000.ADSL和ADSL技术,北京:人民邮电出版社
徐绍铨,张华海,杨志强,王泽民编著.2004.GPS测量原理及应用(修订版).武汉:武汉大学出版社
The Application Of Modern Communication Technology In Marine Geological Survey
Sheng YanWen Mingming
(Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760)
Abstract:The communication technology such as sound communication tech.,Netware communication tech.,ADSL communication tech.and satellite communication tech.has been more and more applied in the field of Marine geological survey.in this paper,It is simply introced the theory of these communication technologies and the applications in different survey equipment and methods.
Key Words:communication tech.Marine geological survey Acoustics communication tech.satellite communication tech.ADSL communication tech.
『捌』 什么是海洋区域地质调查
按国际分幅进行的海洋区域地质调查。调查的内容包括地形地貌、海底地质、地质构造、新生代沉积基底及盖层性质、矿产类型及其性质等。
『玖』 海洋地质调查的海洋地质调查作业
1.无缆自返式取样器; 2.测深剖面测量; 3~4.深海照相和电视; 5.活塞取样、抓斗、箱专式取样、地热测量; 6.海底钻井属; 7.拖网取样; 8.岩石拖网; 9.地层剖面测量; 10.重力测量; 11.电火花、气枪; 12.地震反射测量; 13.旁侧声呐; 14.地震折射 测量;15.磁力测量
『拾』 海洋地质学
海洋地质学未来的发展前景较好:我国开有海洋地质学这门专业的只有中国内海洋大学、同济大学和中容国地质大学等有限几所大学;我国海洋地质工作程度较低,1:100万的区域海洋地质调查都没有实现全覆盖,海洋地质调查、固体矿产调查和油气调查是我国未来重点的地质调查方向;就业单位主要在我国沿海的天津、青岛、上海、广州等沿海城市。
地质工程未来发展前景较差:我国的理工大学大都开有地质工程这个技术类专业,尤其是2000年以来,每年都为社会上输送了大批的人才,很快就会出现供过于求的局面。