【摘要】： 深海富鈷結(jié)殼是一種生長在水深500～3000m的平頂海山、海臺頂部或坡上的殼狀物,厚度一般為2～6cm,在水深800～1500m的高集區(qū),殼厚可達10～20cm。它除含錳、鎳、鐵、銅等金屬外,富含鈷、鉑等稀貴金屬,是一種重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源。我國在太平洋海底圈定了一塊7.5萬平方公里的“戰(zhàn)略金屬資源基地”。由此研究鈷結(jié)殼的采集技術(shù)與裝備具有重大的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義。 成功采集鈷結(jié)殼的關(guān)鍵技術(shù)之一是有效控制下層巖石的貧化。在鈷結(jié)殼礦層厚度和微地形表面特征已知情況下可獲得最佳采集深度。 國家自然科學(xué)基金項目“深海鈷結(jié)殼微地形監(jiān)測技術(shù)與最佳采集深度建模研究”(50474052)的主要研究內(nèi)容是尋求適合鈷結(jié)殼采集的海底微地形探測技術(shù)與方法;研究的目的是為采礦車的最佳采集深度計算提供實時的規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)。論文在此課題背景下,從探測方案選取到微地形DEM建立始終圍繞著實時性和高精度兩大基本要求展開研究工作。旨在為開發(fā)出真正能用于海底微地形探測的裝置提供理論指導(dǎo)和實驗依據(jù)。 作者首先從水下微地形探測方案著手,查閱大量有關(guān)聲、光、電的水下地形探測技術(shù)資料,并結(jié)合鈷結(jié)殼特殊賦存環(huán)境和具體開采方案,提出一種擺動式單波束探測方法。隨后,研制出實驗用的擺動式單波束探測裝置。利用該裝置進行一系列的探測實驗,為后面的高程數(shù)據(jù)預(yù)處理及DEM建立提供必要的驗證數(shù)據(jù)。 其次是實現(xiàn)高程數(shù)據(jù)預(yù)處理。擺動式單波束探測受掠射角、底質(zhì)特性等因素的影響,不可避免地產(chǎn)生高程異常值。高程異常值是導(dǎo)致“偽”地形的首要因素,加上背向超聲波的地形坡面無法被探測以及必須建立規(guī)則格網(wǎng)DEM等原因,有必要對高程數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。采取的主要措施有: 1)通過一種改進的數(shù)據(jù)加窗法剔除高程異常值; 2)采用改進的中值濾波算法實施高程數(shù)據(jù)濾波; 3)通過支持向量回歸模型確定橫向(X方向)測線高程值; 4)利用坡度信息對高程值進行檢測與修正。 經(jīng)過預(yù)處理后的高程數(shù)據(jù)簡化了微地形規(guī)則格網(wǎng)DEM的內(nèi)插問題。X方向測線上可由支持向量機回歸預(yù)測任意間隔的高程值,只考慮沿Y方向?qū)嵤└叱讨祪?nèi)插,而待定點都處在沿Y方向高程值的連線上,采用線性內(nèi)插方法可建立分辨率為25mm的規(guī)則格網(wǎng)DEM。并且通過幾何量計算和逼真性評價檢驗這種方式建立的微地形DEM達到了工程中要求的精度等級。 最后,為了增強DEM的地形表達效果,作者在AVS/Express軟件環(huán)境下利用VC++編程語言創(chuàng)建一個VMTerrain模塊,通過該模塊實現(xiàn)微地形可視化。
【圖文】：

中南大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論圖1一3組合回聲測深原理圖側(cè)掃聲納又稱海底地貌探測儀，分單側(cè)和雙側(cè)兩種。由圖1一4所示，拖魚左右兩側(cè)各有一個長條型收發(fā)一體換能器基陣。側(cè)掃聲納所接收的海底回波主要是海底反向散射回波，并用左、右接收機分別將兩個換能器基陣送來的微弱電信號進行時間增益放大等處理后，記錄器記錄下來，最后轉(zhuǎn)化成聲納圖像。側(cè)掃聲納采用換能器線列陣，能安裝在采礦車上，并對采礦車顛簸不敏感，探測效率高。但是聲納圖像是海底地貌聲波反射特性的記錄，回波信號的強弱除與聲納本身的功率、波長、側(cè)視角等參數(shù)有關(guān)外，主要取決于海底地物、底質(zhì)和海底地貌的起伏形態(tài)，，因此難以準確計算出海底表面的高程值;此外

中南大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論圖1一3組合回聲測深原理圖側(cè)掃聲納又稱海底地貌探測儀，分單側(cè)和雙側(cè)兩種。由圖1一4所示，拖魚左右兩側(cè)各有一個長條型收發(fā)一體換能器基陣。側(cè)掃聲納所接收的海底回波主要是海底反向散射回波，并用左、右接收機分別將兩個換能器基陣送來的微弱電信號進行時間增益放大等處理后，記錄器記錄下來，最后轉(zhuǎn)化成聲納圖像。側(cè)掃聲納采用換能器線列陣，能安裝在采礦車上，并對采礦車顛簸不敏感，探測效率高。但是聲納圖像是海底地貌聲波反射特性的記錄，回波信號的強弱除與聲納本身的功率、波長、側(cè)視角等參數(shù)有關(guān)外，主要取決于海底地物、底質(zhì)和海底地貌的起伏形態(tài)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P744

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊勃;深海鈷結(jié)殼近距離回聲識別研究[D];中南大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張振華;深海鈷結(jié)殼采集頭截齒破碎性能及截齒布置優(yōu)化研究[D];中南大學(xué);2012年

本文編號：2625628