一种多类型探测传感器综合观测的海底热液探测方法技术

本发明专利技术公开了一种多类型探测传感器综合观测的海底热液探测方法。专人负责某一项探测参数的后处理工作，数据融合性较差。本发明专利技术步骤：定位数据准备；匹配浊度传感器探测资料的位置信息；浊度传感器探测资料的处理；匹配化学传感器探测资料的位置信息；化学传感器探测资料的处理；匹配甲烷传感器探测资料的位置信息；甲烷传感器探测资料的处理；成图。本发明专利技术可对多种热液调查过程中采集的多类型外业数据进行融合并快速处理，提高了数据处理的效率，操作方便，费用相对较低。

【技术实现步骤摘要】
一种多类型探测传感器综合观测的海底热液探测方法
本专利技术属于海底探测
，具体涉及一种以海底热液流体为主要目标的探测采集方法及后处理技术，可同时对温度、浊度、氧化还原电位、甲烷等异常信息进行观测和判断。
技术介绍
海底热液活动喷出的热液流体是现代海底热液探测的核心要素，也是大洋中脊向海洋输送物质和能量的关键介质。热液流体，从海底热液喷口喷出并与周围海水相遇后迅速混合，改变了周围海水的温度、盐度、浊度等属性值。海底热液成因的多金属硫化物矿床作为一种海底资源，目前已成为各国科学家研究的热点。当前对海底热液活动研究的主要方法是采用探测海水温度、浊度、氧化还原电位、硫化氢、pH、甲烷、铁锰金属元素异常等手段，来实现对热液流体的定位和分布研究，从而锁定热液喷口。近年来我国在热液调查上的投入力度越来越大，发现了一系列的海底热液区。但在现场海洋调查中，涉及海洋学科领域多，海洋数据获取手段迥异，直接观测的海洋技术中与热液调查密切相关的有：温盐深仪CTD、浊度传感器、化学传感器、甲烷传感器；这些传感器有各自不同的资料采集系统，记录方法也不同，数据的格式也不统一，在现场调查中需要专人单独负责某一项本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多类型探测传感器综合观测的海底热液探测方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：步骤1：定位数据准备工作(1.1)整理GPS定位数据GPS定位数据，采样周期为1秒，有时间、经度、纬度三列数据；通过MATLAB软件的datenum函数将字符串的时间序列转换成具体的日期值；根据实际测线的探测时间，选取该时间范围内的GPS定位数据存入矩阵ship(i1，j1)中，i1＝1，...，nx1，j1＝1，...，ny1，其中nxl为矩阵总行数，nyl为矩阵总列数，i1、j1、nx1、ny1均为自然数；(1.2)整理超短基线定位系统(USBL)数据分别在距离综合摄像拖体0m、5m、30m、80m、L1、...

【技术特征摘要】
1.一种多类型探测传感器综合观测的海底热液探测方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：步骤1：定位数据准备工作(1.1)整理GPS定位数据GPS定位数据，采样周期为1秒，有时间、经度、纬度三列数据；通过MATLAB软件的datenum函数将字符串的时间序列转换成具体的日期值；根据实际测线的探测时间，选取该时间范围内的GPS定位数据存入矩阵ship(i1，j1)中，i1＝1，...，nx1，j1＝1，...，ny1，其中nxl为矩阵总行数，nyl为矩阵总列数，i1、j1、nx1、ny1均为自然数；(1.2)整理超短基线定位系统(USBL)数据分别在距离综合摄像拖体0m、5m、30m、80m、L1、L2的高度加挂综合探测传感器，综合探测传感器包括浊度传感器、化学传感器和甲烷传感器，L1在200-300m中取值，L2在300-500m中取值；综合摄像拖体下放和回收的整个过程中，综合探测传感器持续探测数据；当综合摄像拖体作业时，超短基线定位系统开始记录综合摄像拖体的位置信息；超短基线定位系统的采样周期在9-11秒之间浮动，有时间、经度、纬度三列数据，与GPS数据的处理过程一样，将超短基线定位系统的时间序列通过MATLAB软件的datenum函数转换成具体的日期值，并将超短基线定位系统数据存入矩阵target(i2，j2)中，其中i2＝1，...，nx2，j2取值为1、2或3分别对应时间、经度、纬度，target(i2，j2)为第i2行第j2列的超短基线定位系统信息，nx2为target矩阵总行数，i2、j2、nx2均为自然数；(1.3)利用GPS数据将超短基线定位系统数据加密处理将GPS数据与超短基线定位系统数据进行加密处理，根据实际探测的测线有无超短基线定位系统数据的情况，分两种情况进行加密处理；(1.3.1)若实际探测测线有超短基线定位系统数据，则进行以下操作：a)若在超短基线定位系统记录时间以外的时间，认为综合摄像拖体位于科考船的正下方，将船的GPS信息等同综合摄像拖体的位置信息；若在超短基线定位系统记录到综合摄像拖体位置信息的时间范围内，则计算测线中前100组超短基线定位系统数据的采样周期，取最小的采样周期作为超短基线定位系统的采样周期t；b)遍历time1(i1)＝ship(i1，1)，计算每个time1(i1)与所有i2对应的超短基线定位系统时间time2(i2)＝target(i2，1)的差值；若差值在超短基线定位系统的采样周期t范围内，即time1(i1)-time2(i2)＜t，则计算time1(i1)时刻对应的母船位置与time2(i2)时刻对应的综合摄像拖体位置之间的距离差，存入矩阵[Lon(i2)，Lat(i2)]，距离差包含经度差Lon(i2)和纬度差Lat(i2)，其中Lon(i2)＝ship(i1，2)-target(i2，2)，Lat(i2)＝ship(i1，3)-target(i2，3)；c)若在[d1，d2]之间，则将该时刻的Lon(i2)和Lat(i2)存入距离差矩阵LonLat(K，j3)，其中，d1的取值一般为0.005°，d2的取值一般为0.02°，j3取1或2，LonLat(K，1)＝Lon(i2)，LonLat(K，2)＝Lat(i2)，K初值为0，K用来计算time1(i1)时间点符合要求的time2(i2)时间点个数，当timel(i1)时间点对应的在[d1，d2]之间时K加1；d)当K≥7时，对符合要求的最后7个距离差取平均值，经度差平均值和纬度差平均值分别用mean1和mean2表示，并通过平均值来校正GPS定位信息，形成加密后的超短基线定位系统位置信息，并存入矩阵TARGET(k，l)，其中k＝1，...，n，l取1、2或3分别对应时间、通过平均值校正后的经度、通过平均值校正后的纬度，TARGET(k，l)为第k行第l列的加密后的超短基线定位系统信息，n为TARGET矩阵总行数，l为TARGET矩阵总列数，k、l、n均为自然数；TARGET(k，1)＝ship(i1，1)，TARGET(k，2)＝ship(i1，2)-mean1，TARGET(k，3)＝ship(i1，3)-mean2；若K＜7，则选取符合要求的最后一个距离差作为校正值，形成加密后的超短基线定位系统位置信息，并存入矩阵TARGET(k，l)，则此时TARGET(k，1)＝ship(i1，1)，TARGET(k，2)＝ship(i1，2)-LonLat(K，1)，TARGET(k，3)＝ship(i1，3)-LonLat(K，2)；(1.3.2)若实际探测的测线无超短基线定位系统数据，则利用船、综合摄像拖体以及船下方海底三个位置形成的直角三角形，将作业现场记录的缆长与水深代入计算，推算出综合摄像拖体位置，认为等效于超短基线定位系统数据，存入矩阵TARGET(k，l)；步骤2：匹配浊度传感器探测资料的位置信息(2.1)读取浊度传感器探测所得的信息MAPR(x，y)和加密后的超短基线定位系统信息TARGET(k，l)；MAPR(x，y)包含探测时间、深度、浊度和温度四列数据；x＝1，...，s，s为MAPR(x，y)的总行数，y取1、2、3或4分别表示时间、深度、浊度和温度信息的浊度传感器探测数据；默认MAPR矩阵数据的第一列均为探测时间，将其转换为具体的日期值；读取MAPR(x，y)矩阵数据的前100组数据，将数据记录间隔的最小值设为浊度传感器探测数据的采样周期c1；(2.2)遍历加密后的超短基线定位系统时间序列TARGET(k，1)，计算每个TARGET(k，1)与所有浊度传感器探测数据MAPR(x，1)的时间差值，若时间差的绝对值小于探测数据的采样周期c1，且TARGET(k，1)时刻对应的k在c1/2+1至n-c1/2范围内，则将TARGET(k，1)时刻前半个采样周期取整后的时刻至TARGET(k，1)时刻后半个采样周期取整后的时刻时间范围内的位置信息取平均，作为该时刻的位置信息Loc，将位置信息与浊度传感器探测数据一并存入矩阵MAPR1(x1，y1)，其中，x1＝1，...，s，y1＝1，...，6分别表示探测时间、位置信息Loc中的经度、位置信息Loc中的纬度、深度、浊度和温度信息；(2.3)若在同一条测线上有n1个层位的浊度传感器分别测得探测数据，n1≥2，则依次取第q个层位的传感器循环步骤(2.1)和(2.2)，且将循环后的MAPR1(x1，y1)导出并保存至第q个数据文档中，2≤q≤nl；步骤3：浊度传感器探测资料的处理(3.1)噪声点处理选取深度大于1000米的温度和浊度探测值，分别依次进行滤波圆滑、梯度判断和趋势线提取；滤波圆滑中，滤波窗口大小m设置为12，滤波处理过程具体为：通过MATLAB软件的nanstd函数计算每一个滤波窗口的标准偏差std，通过MATLAB软件的nanmean函数计算每一个滤波窗口的平均值var；若某一点探测值与对应滤波窗口的平均值var之差是标准偏差std的三倍以上，则认定为噪声点，用平均值var替换该点数值，将计算结果存入矩阵MAPR2(x2，y2)中，x2＝1，...，s，y2＝1，...，6分别表示探测时间、位置信息Loc中的经度、位置信息Loc中的纬度、深度、滤波圆滑处理后的浊度和滤波圆滑处理后的温度信息；梯度判断具体如下：根据矩阵MAPR2(x2，y2)数据计算纬度方向和深度方向的变化梯度，分别记为G1和G2，即：G1(x2)＝(NTU(x2)-NTU(x2-1))/(Lat2(x2)-Lat2(x2-1))；G2(x2)＝(NTU(x2)-NTU(x2-1))/(Depth(x2)-Depth(x2-1))；其中，进行温度探测值梯度判断时，NTU(x2)＝MAPR2(x2，6)；进行浊度探测值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈升，陶春辉，李怀明，秦华伟，周东辉，王渊，吴涛，岳羲和，张国堙，周红伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33