【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋探测领域，尤其是深海冷泉探测，具体涉及一种针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法。
技术介绍
1、冷泉是海洋岩石圈深部富气流体（通常是甲烷）运移至海底附近形成的特殊地质单元，相较于其它喷出地质流体（例如岩浆、热液等），其最大特点是流体温度低，且含有大量游离态的甲烷气体。海底冷泉的富集位置与程度往往可以指示其下方常规油气和天然气水合物矿藏的存在，此外，通过冷泉进入到海水中的甲烷还会造成海水缺氧和酸化后果，如果大量甲烷直接逃逸至大气当中，还会加剧大气中的温室效应。可见，冷泉在海洋矿产勘查和全球碳循环过程中扮演着重要的角色，当下，全球已在深海中发现的冷泉不断增加并得到了广泛的报道，未来随着世界海洋科学研究和调查的继续发展，会有更多的冷泉被发现，其独特的形成过程和调节甲烷关键机理将会得到更好的解释。
2、现有冷泉的探测方法为船载远距离扫描以及水下平台近距离原位观测，前者通常适用于大范围海域（数百平方公里以上），使用单个频率范围的声学数据进行面扫，冷泉识别依据主要为多波束回声探测（multi-beam echo-sounder，mbes，以下简称多波束）水体数据中的气泡羽状流；后者适用于小范围海域（数平方公里以下），使用远程操作机器人（rov）等下潜到海底附近，通过寻找视觉成像数据中气泡上升发现海底冷泉。另外，水下平台近距离原位发现冷泉探测速度太慢（通常仅为数公里/小时），且水下视域不清晰，覆盖面积太小（通常仅为数米），在给定大范围海域中完成探测工作成本过高，不适合调查和科研任务开展。
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技术实现思路
1、本专利技术为解决传统船载远距离扫描以及水下平台近距离原位观测冷泉所存在的缺陷，提出一种针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，通过联合使用多种不同频率的声学方法，探测覆盖范围大，且通过识别信号和指示形成的不同组合判断海底冷泉，观测准确率高、结果可靠。
2、本专利技术是采用以下的技术方案实现的： 一种针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，包括以下步骤：
3、步骤a、在探测范围内，针对多波束、浅剖和多道地震三种方式，部署调查船只进行数据采集；
4、步骤b、基于三种方式采集的数据分别进行数据分析，提取冷泉要素，并进行要素空间位置匹配；
5、所述冷泉要素包括：冷泉组成要素1：海底上方声学气泡羽状流；冷泉组成要素2：海底背向散射强度或反射振幅强度；冷泉组成要素3：海底凹陷或凸起微地貌变形；冷泉组成要素4：海底近下方团块状反射振幅异常；冷泉组成要素5：海底下方圆柱状反射振幅异常；
6、（1）对多波束数据进行分析，提取冷泉组成要素1、冷泉组成要素2和冷泉组成要素3，具体的：
7、将海水中背向散射强度高于背景值25%的部分提取出来，之后再次检查，仅保留异常高值区呈现火苗状且其底部与海底接触的部分，并记这部分为冷泉组成要素1；
8、接着，将海底层位背向散射强度进行正态分布处理，对结果提取高于背景值25%的部分，保留如下部分：平面形态呈现近似圆形或椭圆形、延伸尾部为扇体的条带状部分，分别指示冷泉区自生碳酸盐岩或气体聚集、冷泉流体喷出时带出的液化沉积物，记这部分为冷泉组成要素2；
9、最后，标出海底层位直径小于1 km的圆锥状地形突起或凹陷，记这部分为冷泉组成要素3。
10、（2）对浅剖数据进行分析，提取冷泉组成要素3和冷泉组成要素4，具体的：
11、将该数据中海底下方同时满足如下条件的部分提取出来：宽度为数十米至数百米、高度为数米至数十米、且振幅小且数值均一，记这部分为冷泉组成要素4；
12、之后，标出海底层位直径小于1 km的圆锥状地形突起或麻坑状凹陷，记这部分为冷泉组成要素3，其与对多波束数据进行分析提取的冷泉组成要素3的空间位置一致。
13、（3）对多道地震数据进行分析，提取冷泉组成要素3和冷泉组成要素5，具体的：
14、将多道地震数据中海底下方同时满足如下条件的部分提取出来：振幅出现异常低值或高值、垂向剖面上呈现条带状或圆柱状、且宽度为数米至数百米、高度为数十米至数百米，记该部分为冷泉组成要素5，反映的是冷泉流体在地下运移时形成的气烟囱或途径的断层附近；
15、然后，标出海底层位直径小于1 km的似锥状地形突起或凹陷，记这部分为冷泉组成要素3，其与对多波束数据进行分析提取的冷泉组成要素3和对浅剖数据分析提取的冷泉组成要素3的空间位置一致。
16、步骤c、根据出现冷泉要素的位置分别进行考虑，并结合以下要素的组合，识别海底冷泉，存在冷泉要素记为1，不存在冷泉要素记为0；
17、当冷泉组成要素1、冷泉组成要素2、冷泉组成要素3、冷泉组成要素4和冷泉组成要素5的对应的组合记号出现以下组合情况时，存在海底冷泉：
18、10000,11000,10100,10010,10001,01010,01001,00101,11100,11010,11001,10110,10101,10011,01101,01011,00111,11110,11101,11011,10111,01111,11111；
19、当冷泉组成要素1、冷泉组成要素2、冷泉组成要素3、冷泉组成要素4和冷泉组成要素5的对应的组合记号出现以下组合情况时，不存在海底冷泉：
20、01000,00100,00010,00001,01100,00110,00011,01110。
21、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
22、本方案在原有识别标志的基础之上添加了多个声学响应指标（如海底层位后向散射强度等要素），并且联合使用频率范围更低的多道地震和浅地层剖面方法，加强了海底及其下方空间内冷泉的识别，给出了多波束、浅剖和多道地震三种声学资料中识别标志的各种组合结果对于冷泉探测的判断方案；所提出的冷泉信号组合判断方法，可操作性强，在后期分析研究中可以提高冷泉判断的效率。
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1.针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤B中，对多波束数据进行分析，提取冷泉组成要素1、冷泉组成要素2和冷泉组成要素3，具体的：
3.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤B中，对浅剖数据进行分析，提取冷泉组成要素3和冷泉组成要素4，具体的：
4.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤B中，对多道地震数据进行分析，提取冷泉组成要素3和冷泉组成要素5，具体的：
5.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤B中，在进行要素空间位置匹配时，将提取的冷泉组成要素及其位置信息进行匹配，平面和垂向分布统一到地球信息软件中以观察具体位置处冷泉组成要素组合关系。
【技术特征摘要】
1.针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤b中，对多波束数据进行分析，提取冷泉组成要素1、冷泉组成要素2和冷泉组成要素3，具体的：
3.根据权利要求1所述的针对大范围海域中海底冷泉的声学多频联用识别方法，其特征在于：所述步骤b中，对浅剖数据进行分析，提取冷泉组成要素3和冷泉组成要素4，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，孙治雷，孙运宝，张喜林，翟滨，李清，张栋，徐思南，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：发明
国别省市：
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