CN111580168A - 一种海洋磁法测量***及其应用 - Google Patents

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王玉敏
臧凯
胡蕾
张宁
何玉海
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张一�
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Abstract

本发明涉及一种海洋磁法测量***及其应用，测量***包括工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂；导航***、差分仪、发电机和采集***依次连接且均设置在工作船上，海洋磁力仪置于海水内，海洋磁力仪通过通信电缆与采集***连接，浮漂置于海洋面并连接海洋磁力仪。利用本发明海洋磁法测量***，并采用本发明提供的海洋磁法测量工作方法，使科研人员有章可循，相比传统海洋磁法测量方法，本发明测量过程严谨，测量结果准确可靠，为海洋磁法测量作业提供了新标准。

Description

一种海洋磁法测量***及其应用
技术领域
本发明涉及一种海洋磁法测量***及其应用，属于海洋地球物理勘查技术领域。
背景技术
推动海洋工程勘察、矿产资源勘查、基础地质研究、水下考古挖掘等全面开展，标志着人类对海洋开发利用进入新阶段。地球物理勘查是主要的勘查手段之一，具有分辨率高、成本低、效率高、绿色无危害等特点，得到更好的应用和发展。
海洋磁法测量是一种重要的海洋地球物理勘查方法，主要应用于圈定岩体、划分岩性、推断断裂构造等，为海洋地质科学研究、矿产资源勘查提供依据；也在海洋桥隧工程建设、海底光缆路由和油气管线调查、探测海底磁性物体等海洋工程勘察领域中得到了新的应用。
例如，中国专利文献CN103091718A公开了一种利用极低频海洋电磁法进行海洋油气资源勘探的方法，该方法包括建立极低频发射台和发射天线，并在确定的探测海域布设海底数据采集站，利用海底电磁信号采集站接收极低频电磁信号经海底介质反射的信号，再根据接收的电磁信号数据计算海底介质的视电阻率和相位，通过反演和地质解释，得到海底油气资源的构造情况。本发明提出的利用极低频海洋电磁法进行海洋油气资源勘探的方法，与海洋大地电磁法相比，电磁信号的测量精度，进而提高了勘探精度，与目前应用的海洋人工源电磁法相比，省去了自带的发射源，节省了施工难度和施工成本，是一种兼海洋大地电磁法和海洋人工源电磁法优势的探测方法。
又如，中国专利文献CN201583670U公开了一种用于内陆和近海水域磁法勘察的数据采集***，至少包括工作平台、磁力仪和GPS，磁力仪为地面磁力仪，磁力仪的探头通过无磁性支架固定于工作平台，工作平台上安放一台或者多台磁力仪。采用本实用新型克服了工作平台磁场影响，方便了工作平台的选用；无磁性的支架固定磁力仪探头，提高了定位精度；选择使用地面磁力仪在水域进行磁法勘察工作，满足对目标体的准确定位；工作平台安放多台磁力仪同时测量的***，大大提高了工作效率；使用磁力仪和GPS分别完成磁场与测点位置的测量工作，并且现场采集的数据资料成图，有利于磁测数据的后续处理和解释工作。
海洋磁法测量方法相对于其他勘查手段，优势是可探测海底浅地表及以下磁性物体，但目前未形成完善的测量***及工作流程，无章可循。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种海洋磁法测量***，该***设计科学合理，操作方便，能够有效进行海洋磁法测量作业。
本发明还提供上述一种海洋磁法测量***的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种海洋磁法测量***，包括工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂；导航***、差分仪、发电机和采集***依次连接且设置在工作船上，海洋磁力仪置于海水内，海洋磁力仪通过通信电缆与采集***连接，浮漂置于海洋面并连接海洋磁力仪。
优选的，所述工作船选用木质结构船、玻璃钢结构无磁性船或玻璃钢结构弱磁性船。
优选的，所述导航***包括GPS全球定位***、“格洛纳斯”导航***、伽利略卫星导航***、北斗卫星导航***、MSAS多功能卫星星基增强***或StarFire全球星基增强***。
优选的，所述浮漂选用空心塑料材质浮漂或实芯泡沫材质浮漂。此设计的好处在于，浮漂能够悬浮于海水面，具备悬浮海洋磁力仪的能力，可通过浮漂观察海洋磁力仪的工作情况。
优选的，所述海洋磁力仪与工作船的距离为船体长度的3～5倍。此设计的好处在于，海洋磁力仪与工作船之间的距离不宜太远也不宜太近，具体距离需要根据实际情况试验确定，最终通过船体校正试验去除干扰。
优选的，所述通信电缆选用绝缘通信电缆。此设计的好处在于，通信电缆需要有足够的拉力和耐磨力，同时具有绝缘性能，避免干扰。
优选的，所述采集***包括海洋磁法测量采集软件MagLog。
优选的，所述差分仪与导航***、采集***进行卫星时间同步。
优选的，所述差分仪为采集***实时传输工作船坐标数据。
一种海洋磁法测量工作方法，利用上述海洋磁法测量***，其工作方法包括以下步骤：
(1)项目调研：开展海洋磁法测量项目前，进行工作区调研，收集相关资料，包括自然环境、人文环境、以往地球物理和地质资料、岩石磁性资料、测量参数，实地踏勘工作区海况，了解水位、港口、干扰因素；
(2)布设测网：测网布设需要根据设计比例尺确定，测线距应不大于成图比例尺上1cm的长度，并保证最小质体上有一条测线通过；测点距应保证每条测线上至少有3个连续测点能在既定工作精度上反映异常；
(3)测试设备：所有参与工作的磁力仪进行噪声试验及一致性试验；
(4)设立基点和日变站：依据区域△T平面图，选择基点和日变站，日变站周边地势平坦，无磁性干扰物，磁场平稳，在直径4m内，磁场变化小于±1.0nT；
(5)基点T0值确定：为了准确求出T0值，做24小时周期长日变观测，选择两小时日变小于2nT的一段取平均值，以此平均值为测区的T0值；
(6)安装设备：将工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂进行安装连接，形成上述海洋磁法测量***；
(7)磁方位试验：进行工作船磁方位影响试验，选择磁场平稳区域，进行八方位拖拽磁测，以确定不同方位船体对磁法测量影响，进行数据校正；
(8)拖拽距离试验：选择磁场平稳无干扰区域，进行海洋磁力仪拖拽距离试验，将海洋磁力仪投入海中，位置不动，工作船以海洋磁力仪投放处为起点，向远处航行，观察磁测数据变化，磁测数据稳定不变时，为最佳拖拽距离；
(9)连接设备：在工作船甲板上将各设备连接，将海洋磁力仪与浮漂固定，海洋磁力仪开机直至信号稳定，磁测数据不存在跳跃后，投放海洋磁力仪；
(10)同步时间：开始测量前，对海洋磁力仪、海洋磁法采集***、导航***进行时间同步；
(11)走航测量：工作船沿测线走航测量，采集观测数据的时间间隔为0.2s～5s，逐步提高航速至正常测量航速3～6节，保持匀速行驶；在走航测量过程中，监测通信电缆受力恒定，发现通信电缆受力异常应立即减速，回收海洋磁力仪；在走航测量过程中，发现信号中断，应立即减速，回收海洋磁力仪；
(12)布设联络线：随着测量工作开展，布设联络线，作为海洋磁法测量质量检查工作，以此来检验磁法测量精度，联络线为与正常测线交叉分布的测线；
(13)结束测量：回到校正点后，海洋磁法测量工作结束，然后进行数据处理，对原始数据分别进行日变改正、正常场改正、高程改正，求取△T磁异常值；
(14)磁法数据处理与转换：①△T异常数据克里格网格化；②△T异常化极计算；③△T异常转换图件；
(15)编写报告：依据以上图件，推断地质构造，圈定磁异常体，编写成果报告。
本发明的有益效果在于：
1、本发明海洋磁法测量***，采用海洋磁力仪及海洋磁法采集***等各设备组成整个海洋磁法测量***，***设计科学合理，安装连接简单，使用方便，能够保证海洋磁法测量的精度。
2、利用本发明海洋磁法测量***，并采用本发明提供的海洋磁法测量工作方法，使科研人员有章可循，相比传统海洋磁法测量方法，本发明测量过程科学严谨，测量结果更加准确可靠，为海洋磁法测量作业提供了新标准。
附图说明
图1为本发明海洋磁法测量***的连接关系示意图；
图2为本发明海洋磁法测量工作方法的流程图；
图中：1-海洋磁力仪；2-浮漂；3-海水；4-通信电缆；5-海洋磁法采集***；6-发电机；7-差分仪(GNSS)；8-导航***；9-工作船。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种海洋磁法测量***，包括工作船9、导航***8、差分仪7、发电机6、采集***5、通信电缆4、海洋磁力仪1和浮漂2；导航***8、差分仪7、发电机6和采集***5依次连接且安装在工作船9上，海洋磁力仪1置于海水内，海洋磁力仪1通过通信电缆4与采集***5连接，浮漂2置于海洋面并连接海洋磁力仪1。
工作船9选用木质结构船、玻璃钢结构无磁性船或玻璃钢结构弱磁性船中的一种，其目的是为了避免海洋磁法测量过程中的磁干扰，保证获取数据的准确性。
导航***8选用GPS全球定位***、“格洛纳斯”导航***、伽利略卫星导航***、北斗卫星导航***、MSAS多功能卫星星基增强***或StarFire全球星基增强***中的一种。
浮漂2选用空心塑料材质浮漂或实芯泡沫材质浮漂。浮漂能够悬浮于海水面，具备悬浮海洋磁力仪的能力，可通过浮漂观察海洋磁力仪的工作情况，发现有异常情况，可立即回收海洋磁力仪。
海洋磁力仪1与工作船9的距离为船体长度的3～5倍。海洋磁力仪与工作船之间的距离不宜太远也不宜太近，具体距离需要根据实际情况试验确定，最终通过船体校正试验去除干扰。
通信电缆4选用绝缘通信电缆。通信电缆需要有足够的拉力和耐磨力，保证对海洋磁力仪的有效拖拽，同时具有绝缘性能，避免数据传输受到干扰。
采集***5包括海洋磁法测量采集软件MagLog。MagLog是用于串行，USB和网络接口仪器的高级地球物理数据记录软件包，从根本上为机载和航海数据采集而设计，其中多个数据源需要精确的时间同步。
差分仪7与导航***8、采集***5进行卫星时间同步，差分仪7为采集***5实时传输工作船坐标数据。
本实施例海洋磁法测量***，其设计科学合理，安装连接使用方便，各设备的选择经过精心设计，各设备之间的配合协调合理，为后续海洋磁法测量提供有力工具。
实施例2：
如图2流程图所示，本实施例提供一种海洋磁法测量工作方法，利用实施例1提供的海洋磁法测量***，具体工作方法包括以下步骤：
(1)项目调研：开展海洋磁法测量项目前，进行工作区调研，收集相关资料，包括自然环境、人文环境、以往地球物理和地质资料、岩石磁性资料、测量参数，实地踏勘工作区海况，了解水位、港口、干扰因素；
(2)布设测网：测网布设需要根据设计比例尺确定，测线距应不大于成图比例尺上1cm的长度，并保证最小质体上有一条测线通过；测点距应保证每条测线上至少有3个连续测点能在既定工作精度上反映异常；
(3)测试设备：所有参与工作的磁力仪均需进行噪声试验以及一致性试验，保证整个过程数据采集的一致性和准确性；
(4)设立基点和日变站：依据区域△T平面图，选择基点和日变站，日变站周边地势平坦，无磁性干扰物，磁场平稳，在直径4m内，磁场变化小于±1.0nT；
(5)基点T0值确定：为了准确求出T0值，做24小时周期长日变观测，选择两小时日变小于2nT的一段取平均值，以此值为测区的T0值；
(6)安装设备：将工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂进行安装连接，形成上述海洋磁法测量***；
(7)磁方位试验：进行船磁方位影响试验，选择磁场平稳区域，进行八方位拖拽磁测，以确定不同方位船体对磁法测量影响，进行数据校正；
(8)拖拽距离试验：选择磁场平稳无干扰区域，进行海洋磁力仪拖拽距离试验，将海洋磁力仪投入海中，位置不动，工作船以海洋磁力仪投放处为起点，向远处航行，观察磁测数据变化，磁测数据稳定不变时，为最佳拖拽距离；
(9)连接设备：在工作船甲板上将各设备连接，将海洋磁力仪与浮漂固定，海洋磁力仪开机直至信号稳定，磁测数据不存在跳跃后，投放海洋磁力仪；
(10)同步时间：开始测量前，对海洋磁力仪、海洋磁法采集***、导航***进行时间同步；
(11)走航测量：工作船沿测线走航测量，采集观测数据的时间间隔为0.2s～5s，逐步提高航速至正常测量航速3～6节，保持匀速行驶；在走航测量过程中，监测通信电缆受力恒定，发现通信电缆受力异常应立即减速，回收海洋磁力仪；在走航测量过程中，发现信号中断，应立即减速，回收海洋磁力仪；
(12)布设联络线：随着测量工作开展，布设联络线，作为海洋磁法测量质量检查工作，以此来检验磁法测量精度，联络线为与正常测线交叉分布的测线；
(13)结束测量：回到校正点后，海洋磁法测量工作结束，然后进行数据处理，对原始数据分别进行日变改正、正常场改正、高程改正，求取△T磁异常值；
(14)磁法数据处理与转换：①△T异常数据克里格网格化；②△T异常化极计算；③△T异常转换图件；
(15)编写报告：依据以上图件，推断地质构造，圈定磁异常体，编写成果报告。
采用本实施例测量方法，整个测量过程科学合理、高效紧凑，各设备之间的配合完美协调，采集的数据准确度高，并可避免过多干扰，最终获得准确可靠的成果报告。

Claims (10)

1.一种海洋磁法测量***，其特征在于，包括工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂；导航***、差分仪、发电机和采集***依次连接且设置在工作船上，海洋磁力仪置于海水内，海洋磁力仪通过通信电缆与采集***连接，浮漂置于海洋面并连接海洋磁力仪。
2.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述工作船选用木质结构船、玻璃钢结构无磁性船或玻璃钢结构弱磁性船。
3.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述导航***包括GPS全球定位***、“格洛纳斯”导航***、伽利略卫星导航***、北斗卫星导航***、MSAS多功能卫星星基增强***或StarFire全球星基增强***。
4.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述浮漂选用空心塑料材质浮漂或实芯泡沫材质浮漂。
5.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述海洋磁力仪与工作船的距离为船体长度的3～5倍。
6.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述通信电缆选用绝缘通信电缆。
7.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述采集***包括海洋磁法测量采集软件MagLog。
8.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述差分仪与导航***、采集***进行卫星时间同步。
9.如权利要求1所述的海洋磁法测量***，其特征在于，所述差分仪为采集***实时传输工作船坐标数据。
10.一种海洋磁法测量工作方法，利用权利要求1-9任一项所述的海洋磁法测量***，其工作方法包括以下步骤：
(1)项目调研：开展海洋磁法测量项目前，进行工作区调研，收集相关资料，包括自然环境、人文环境、以往地球物理和地质资料、岩石磁性资料、测量参数，实地踏勘工作区海况，了解水位、港口、干扰因素；
(2)布设测网：测网布设需要根据设计比例尺确定，测线距应不大于成图比例尺上1cm的长度，并保证最小质体上有一条测线通过；测点距应保证每条测线上至少有3个连续测点能在既定工作精度上反映异常；
(3)测试设备：所有参与工作的磁力仪进行噪声试验及一致性试验；
(4)设立基点和日变站：依据区域△T平面图，选择基点和日变站，日变站周边地势平坦，无磁性干扰物，磁场平稳，在直径4m内，磁场变化小于±1.0nT；
(5)基点T0值确定：为了准确求出T0值，做24小时周期长日变观测，选择两小时日变小于2nT的一段取平均值，以此平均值为测区的T0值；
(6)安装设备：将工作船、导航***、差分仪、发电机、采集***、通信电缆、海洋磁力仪和浮漂进行安装连接，形成上述海洋磁法测量***；
(7)磁方位试验：进行工作船磁方位影响试验，选择磁场平稳区域，进行八方位拖拽磁测，以确定不同方位船体对磁法测量影响，进行数据校正；
(8)拖拽距离试验：选择磁场平稳无干扰区域，进行海洋磁力仪拖拽距离试验，将海洋磁力仪投入海中，位置不动，工作船以海洋磁力仪投放处为起点，向远处航行，观察磁测数据变化，磁测数据稳定不变时，为最佳拖拽距离；
(9)连接设备：在工作船甲板上将各设备连接，将海洋磁力仪与浮漂固定，海洋磁力仪开机直至信号稳定，磁测数据不存在跳跃后，投放海洋磁力仪；
(10)同步时间：开始测量前，对海洋磁力仪、海洋磁法采集***、导航***进行时间同步；
(11)走航测量：工作船沿测线走航测量，采集观测数据的时间间隔为0.2s～5s，逐步提高航速至正常测量航速3～6节，保持匀速行驶；在走航测量过程中，监测通信电缆受力恒定，发现通信电缆受力异常应立即减速，回收海洋磁力仪；在走航测量过程中，发现信号中断，应立即减速，回收海洋磁力仪；
(12)布设联络线：随着测量工作开展，布设联络线，作为海洋磁法测量质量检查工作，以此来检验磁法测量精度，联络线为与正常测线交叉分布的测线；
(13)结束测量：回到校正点后，海洋磁法测量工作结束，然后进行数据处理，对原始数据分别进行日变改正、正常场改正、高程改正，求取△T磁异常值；
(14)磁法数据处理与转换：①△T异常数据克里格网格化；②△T异常化极计算；③△T异常转换图件；
(15)编写报告：依据以上图件，推断地质构造，圈定磁异常体，编写成果报告。
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