中低频(<10kHz)局部地声参数反演方法研究及在南黄海海域多种底质类型区域的应用
批准号:
42106072
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张晓波
依托单位:
学科分类:
海洋地质学与地球物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张晓波
中文摘要
海底地声参数作为描述海底底质特性的重要内容,已逐渐成为海底声学探测领域的研究重点,目前地声反演是获取海底地声参数的有效手段。众所周知,不同海底底质类型的地声参数之间存在明显区别。为实现不同底质类型地声参数的精确获取,本项目首先基于波数积分法实现近场不同掠射角海底反射损失的计算方法研究,然后利用宽掠射角海底反射损失曲线实现局部海底地声参数反演。同时,基于宽频声源和垂直线阵开展南黄海海域多种底质类型区域中低频(<10kHz)宽掠射角声学数据采集方法研究并实现实际数据的局部地声参数反演。最终基于反演结果总结地声参数随底质类型和频率的变化规律。通过本项目的研究以期形成一套适用于我国近海海域的中低频局部地声反演方法,其在底质类型评价等方面具有显著的潜在应用价值。
英文摘要
As an important part of describing the characteristics of the seabed sediments, the geoacoustic parameters have gradually become the research emphases in the field of seabed acoustic exploration. At present, the geoacoustic inversion is an effective method for obtaining seabed geoacoustic parameters. As is known to all, there are significant differences in the geoacoustic parameters of different sediment types. In order to accurately obtain the geoacoustic parameters from different sediment types, this project first realizes the calculation method of seabed reflection loss at different grazing angles in the near field based on the wavenumber integration method, and then uses the wide grazing angle seabed reflection loss curve to achieve the inversion of local seabed sediment geoacoustic parameters. At the same time, it carries out research on the acquisition method of low-to-mid frequencies (<10kHz) acoustic data based on broadband acoustic sources and vertical linear arrays, and achieves the inversion of local geoacoustic parameters in various sediment type regions of the South Yellow Sea. Finally, according to the inversion results, the project summarizes the changing laws of geoacoustic parameters with frequencies and the sediment types. It is hoped that through the research of this project, a set of local geoacoustic inversion methods in the middle and low frequency bands suitable for the offshore area of China will be formed, which has significant potential application value in fields such as evaluation of sediment types.
浅海海底沉积物的地声参数作为描述海底特性的重要内容,逐渐成为海洋声学探测领域的研究重点。常规地声参数反演方法多基于远距离声传播数据实现,当海底底质在水平方向上变化较大时,其难以准确地反映局部海底地声参数。基于反射损失随掠射角变化曲线的反演方法是获取局部海底地声参数的有效手段,但由于不同的地声参数对掠射角敏感性存在差异,利用小掠射角范围的数据进行地声参数反演时难以得到准确的结果,同时常规海上声学数据采集过程中宽掠射角范围的信息获取存在困难。同时,常规数据处理方法对浅部地层划分存在困难。此外,传统的沉积物分类方法存在效率低、局限性大、可转移性差、数据依赖性强等缺点。针对以上问题,本项目以南黄海等近海海域为研究对象,实现了基于宽频声源和垂直接收线阵的中低频条件下(<10kHz)海底反射数据采集;在海底中低频地声参数反演方面,开展了基于宽掠射角海底反射损失的局部地声参数反演方法研究;在海底沉积层分层结构研究方面,利用多道地震数据开展了基于拟空间域逆时偏移的地层结构反演方法研究;利用海底沉积物底质分类方面,提出了一种基于Transformer神经网络的MSC-Transformer模型,并利用浅地层剖面仪获取的海底沉积层信息应用于底质分类。此外,开展深度学习地声反演算法的研究,提出基于多头自注意机制的地声反演深度学习模型,实现了高精度的地声反演。通过本项目的研究可以为南黄海等近海海域的地声反演提供重要的理论和方法支撑。
国内基金
海外基金