RU2436134C1 - Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean - Google Patents

Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean Download PDF

Info

Publication number
RU2436134C1
RU2436134C1 RU2010109954/28A RU2010109954A RU2436134C1 RU 2436134 C1 RU2436134 C1 RU 2436134C1 RU 2010109954/28 A RU2010109954/28 A RU 2010109954/28A RU 2010109954 A RU2010109954 A RU 2010109954A RU 2436134 C1 RU2436134 C1 RU 2436134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underwater
signals
measuring
ocean
information
Prior art date
Application number
RU2010109954/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010109954A (en
Inventor
Сергей Петрович Алексеев (RU)
Сергей Петрович Алексеев
Сергей Борисович Курсин (RU)
Сергей Борисович Курсин
Александр Николаевич Добротворский (RU)
Александр Николаевич Добротворский
Павел Григорьевич Бродский (RU)
Павел Григорьевич Бродский
Валерий Павлович Леньков (RU)
Валерий Павлович Леньков
Виктор Сергеевич Аносов (RU)
Виктор Сергеевич Аносов
Владимир Васильевич Чернявец (RU)
Владимир Васильевич Чернявец
Николай Николаевич Шалагин (RU)
Николай Николаевич Шалагин
Сергей Борисович Зверев (RU)
Сергей Борисович Зверев
Николай Николаевич Жильцов (RU)
Николай Николаевич Жильцов
Сергей Владимирович Яценко (RU)
Сергей Владимирович Яценко
Original Assignee
Сергей Петрович Алексеев
Сергей Борисович Курсин
Александр Николаевич Добротворский
Павел Григорьевич Бродский
Валерий Павлович Леньков
Виктор Сергеевич Аносов
Владимир Васильевич Чернявец
Николай Николаевич Шалагин
Сергей Борисович Зверев
Николай Николаевич Жильцов
Сергей Владимирович Яценко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Петрович Алексеев, Сергей Борисович Курсин, Александр Николаевич Добротворский, Павел Григорьевич Бродский, Валерий Павлович Леньков, Виктор Сергеевич Аносов, Владимир Васильевич Чернявец, Николай Николаевич Шалагин, Сергей Борисович Зверев, Николай Николаевич Жильцов, Сергей Владимирович Яценко filed Critical Сергей Петрович Алексеев
Priority to RU2010109954/28A priority Critical patent/RU2436134C1/en
Publication of RU2010109954A publication Critical patent/RU2010109954A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436134C1 publication Critical patent/RU2436134C1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: investigated region is monitored based on background and/or archived information. A data base is formed, which contains information on the bottom relief, stationary hydrodynamic processes, the state of the natural environment and industrial objects, geophysical fields, as well as information obtained via remote aerospace probing. Electronic maps of the region under investigation are constructed. Using a diagnostic module, sets of capsules with measuring equipment are then delivered to the region under investigation. The measuring equipment of the capsules includes drift and underwater measuring stations and a radioprobe. Necessary measurements are taken. The obtained signals are converted to digital codes and transmitted to reception and processing centres. During processing, fluctuation of anomalous signals at background levels of the natural environment is picked up Further, comparative analysis of stationary and dynamic processes is carried out and anomalous regions are identified. Unfolding of the situation is then predicted. If signals of new anomalous points appear during detection, the forecast is adjusted based on adaptive forecast evaluation techniques. The degree of risks affecting industrial objects is then determined based on the prediction of development of anomalous processes in the investigated region via an expert evaluation method.
EFFECT: high reliability and information content, as well as wider functional capabilities.

Description

Способ оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океанаThe method of operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и может быть использовано при исследовании и контроле параметров атмосферы, земной поверхности, океана, при поиске месторождений.The invention relates to environmental monitoring and can be used in the study and control of the parameters of the atmosphere, the earth's surface, the ocean, when searching for deposits.

Известны способы оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана [1-6], которые включают транспортировку к области исследования диагностического модуля с комплектом спускаемых капсул, снабженных регистрирующей аппаратурой, включающей радиозонды, датчики измерения температуры, давления, морского течения, солености, акустических сигналов, при этом количество спускаемых капсул удовлетворяет условию заполнения всей исследуемой области, разведение капсул по площади исследуемой области, регистрацию сигналов геофизических полей, передачу измеренных сигналов на пункт приема для последующей их обработки, анализа и выработки корректирующих действий по предотвращению нежелательных последствий, способных нарушить эксплуатационную безопасность объектов хозяйственной деятельности на море.Known methods for operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean [1-6], which include transportation to the field of study of the diagnostic module with a set of descent capsules equipped with recording equipment, including radiosondes, sensors for measuring temperature, pressure, sea current, salinity, acoustic signals, the number of capsules being lowered satisfies the condition of filling the entire test area, diluting the capsules according to the area of the test area, and recording signals geophysically x fields, the transmission of the measured signals to the receiving point for their subsequent processing, analysis and development of corrective actions to prevent undesirable consequences that could violate the operational safety of the objects of economic activity at sea.

В известном способе [3] каждом i-м радиозонде измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана преобразуют в цифровые коды, формируют цифровое сообщение, содержащее i-й номер радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана в цифровой форме, генерируют высокочастотное колебание на частоте wi, манипулируют его по фазе цифровым сообщением и сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией усиливают по мощности и излучают в эфир, а на каждом пункте приема осуществляют последовательный поиск и преобразование сигналов по частоте, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, осуществляют его частотное детектирование, в результате которого выделяют короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы сложного сигнала с фазовой манипуляцией, формируют с их помощью разнополярное напряжение в прямом и обратном коде, пропорциональное цифровому сообщению, регистрируют и анализируют его, в результате чего определяют i-й номер радиозонда и значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана. Использование сложных сигналов с фазовой манипуляцией для передачи дискретной информации от радиозондов на пункт приема способствует повышению достоверности оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана.In the known method [3] for each i-th radiosonde, the measured values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean are converted into digital codes, a digital message is generated containing the i-th number of the radiosonde and the measured values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean in digital form generate a high-frequency oscillation at a frequency wi, manipulate it in phase with a digital message and the generated complex signal with phase manipulation is amplified in power and radiated into the air, and at each receiving point, a sequence Searching and converting signals by frequency, isolate a complex signal with phase shift keying at an intermediate frequency, perform its frequency detection, as a result of which short unipolar pulses corresponding to the moments of a phase change of a complex signal with phase shift keying are extracted, and use them to generate a multipolar voltage in direct and the inverse code proportional to the digital message, register and analyze it, as a result of which the i-th number of the radiosonde and the values of j pairs are determined meters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean. The use of complex signals with phase shift keying to transmit discrete information from radiosondes to a receiving point helps to increase the reliability of operational studies of the atmosphere, the earth's surface and the ocean.

Однако данный известный способ, основанный в основном на радиометрических измерениях, позволяет фиксировать только изменение параметров естественных полей, и его технический результат заключается только в усовершенствовании линии передачи дискретной информации от радиозондов на пункт приема. При этом структурные параметры исследуемых областей не восстанавливаются, что позволяет использовать указанный способ только для исследовательских целей, а также для организации каналов надежной связи.However, this known method, based mainly on radiometric measurements, allows only the change in the parameters of natural fields to be recorded, and its technical result consists only in improving the transmission line of discrete information from radiosondes to a receiving point. Moreover, the structural parameters of the studied areas are not restored, which allows you to use this method only for research purposes, as well as for the organization of reliable communication channels.

Использование в качестве основного средства измерения сигналов от радиозонда позволяет регистрировать сигналы, распространяющиеся только в атмосфере и на границах атмосфера - водная поверхность и атмосфера - земля, что существенно снижает информативность известного способа.Using as the main means of measuring signals from a radiosonde allows you to register signals propagating only in the atmosphere and at the boundaries of the atmosphere - the water surface and the atmosphere - the earth, which significantly reduces the information content of the known method.

Кроме того, в последние годы с развитием добывающей промышленности, увеличилось количество морских платформ и терминалов, а соответственно, увеличились судовые потоки в этих регионах, что вносит дополнительные искажения в результаты исследований.In addition, in recent years, with the development of the mining industry, the number of offshore platforms and terminals has increased, and accordingly, ship flows in these regions have increased, which introduces additional distortions in the research results.

Размещение морских платформ и терминалов на континентальной шельфе, особенно в Северном Ледовитом океане, требуют решения нескольких проблем, связанных с отсутствием фактических батиметрических данных по рельефу дна Северного Ледовитого океана, которые необходимы для определения координат подножия континентального склона и изобаты 2500 м, с отсутствием однозначного геолого-геофизического обоснования естественного продолжения континентальной окраины в зоне сопряжения с хребтом Ломоносова и поднятием Менделеева, что не позволяет определить положение континентальной окраины на хребте и поднятии по простиранию этих структур, а также с отсутствием достоверной картографической информации батиметрических и сейсмических профилей.The placement of offshore platforms and terminals on the continental shelf, especially in the Arctic Ocean, requires solving several problems associated with the lack of actual bathymetric data on the topography of the Arctic Ocean bottom, which are necessary to determine the coordinates of the foot of the continental slope and 2500 m isobath, with no clear geological -geophysical substantiation of the natural continuation of the continental margin in the zone of conjugation with the Lomonosov Ridge and the rise of the Mendeleev, which does not allow share the position of the continental margin and picked up on the ridge along the strike of these structures, as well as the lack of reliable cartographic information bathymetric and seismic profiles.

Наиболее трудоемкими задачами являются задачи определения параметров границ континентального шельфа и сейсмического мониторинга. В частности, регистрация удаленных морских землетрясений наземными сейсмометрами производится с большими погрешностями в определении глубин гипоцентров, плановых координат и магнитуды, а слабые землетрясения при этом практически не регистрируются. Как известно большинство землетрясений (до 80%) происходит под дном морей и океанов. Донная сейсмическая активность, как известно, концентрируется в прибрежных зонах континентальных окраин, островных дуг и срединных океанических хребтов. Это представляет существенную опасность для морских терминалов и береговых сооружений, образующих инфраструктуру добычных комплексов газонефтяных месторождений. Донные землетрясения зачастую вызывают разрушительные волны цунами, приводят к моретрясениям, опасным для судов (особенно для судов по транспортировке углеводородов), провоцируют сход подводных лавин и оползней и другие явления, которые нарушают геоэкологию акваторий. В связи с активным освоением шельфа для нефтедобычи и газодобычи, прокладкой подводных трубопроводов и кабелей связи, донные землетрясения и провоцируемые ими явления становятся чрезвычайно опасными как для самих морских сооружений, так и для экологии региона в целом. Также не следует исключать возможность появления наведенной сейсмичности при извлечении больших объемов нефти и газа из земных недр, что влечет за собой необходимость сейсмологического обеспечения морских добычных комплексов и других крупных подводных сооружений. Кроме того, сейсмические волны, распространяющиеся в земной поверхности, несут информацию о структуре недр.The most laborious tasks are the tasks of determining the parameters of the boundaries of the continental shelf and seismic monitoring. In particular, the recording of distant marine earthquakes by ground seismometers is carried out with large errors in determining the depths of hypocenters, planned coordinates and magnitude, while weak earthquakes are practically not recorded. As you know, most earthquakes (up to 80%) occur under the bottom of the seas and oceans. Bottom seismic activity, as is known, is concentrated in the coastal zones of the continental margins, island arcs and mid-ocean ridges. This poses a significant danger to offshore terminals and onshore facilities that form the infrastructure of gas and oil production complexes. Bottom earthquakes often cause destructive tsunami waves, lead to seismic shocks hazardous for ships (especially for hydrocarbon shipping ships), provoke the descent of underwater avalanches and landslides, and other phenomena that disrupt the geoecology of water areas. In connection with the active development of the shelf for oil and gas production, the laying of submarine pipelines and communication cables, bottom earthquakes and the phenomena they provoke become extremely dangerous both for the offshore structures themselves and for the ecology of the region as a whole. Also, one should not exclude the possibility of induced seismicity during the extraction of large volumes of oil and gas from the bowels of the earth, which entails the need for seismological support for offshore production complexes and other large underwater structures. In addition, seismic waves propagating in the earth's surface carry information about the structure of the subsoil.

Известный способ определения опасности цунами [6] включает размещение в прибрежной зоне на глубине более 100 м, на расстоянии, обеспечивающем необходимое время на защиту охраняемого района, определяемом на основании формульной зависимости, групп устройств регистрации, соединение их трактом связи с наземными станциями приема, размещение на расстоянии 2-4 тысяч километров от берега еще одной группы устройств регистрации, установление факта возникновения цунами по сигналам дальних устройств и определение степень опасности волны цунами для охраняемого района по сигналам ближних устройств регистрации.A known method for determining the danger of tsunamis [6] includes placing in the coastal zone at a depth of more than 100 m, at a distance that provides the necessary time to protect the protected area, determined on the basis of the formula dependence, groups of recording devices, connecting them with the communication path to ground receiving stations, placing at a distance of 2-4 thousand kilometers from the shore of another group of recording devices, establishing the fact of the occurrence of a tsunami by signals from distant devices and determining the degree of danger of a tsunami wave for stored area by signals near the registration units.

Поэтапное определение опасности цунами обеспечивает надежный прогноз цунами, однако размещение регистрирующих устройств на глубинах более 100 м огранивает информативность получения первичных сигналов и, как следствие, снижает достоверность прогноза, так как известно, что наибольшая информативность первичных сигналов наблюдается на глубинах 6-10 м от уровня прилива, вблизи берега и вдоль континентальных шельфов.The phased determination of the tsunami hazard provides a reliable forecast of the tsunami, however, the placement of recording devices at depths of more than 100 m limits the information content of the primary signals and, as a result, reduces the reliability of the forecast, since it is known that the most informative primary signals are observed at depths of 6-10 m from the level high tide, near the coast and along the continental shelves.

Кроме того, непосредственное использование зарегистрированных сигналов в качестве прямых предвестников цунами осложнено наличием помех, создаваемых шумами морской среды различного происхождения (динамические, обусловленные приливно-отливными движениями водной толщи, ветровыми волнами, турбулентными потоками в воде и атмосфере, дождями, прибойными движениями и т.п.; шумы от морских судов и прибрежных технических сооружений; сейсмические, к которым помимо сигналов, вызванных тектоническими сдвигами (землетрясениями), относятся также сигналы, обусловленные вулканической деятельностью и распространением цунами; подледные, обусловленные процессами образования и динамикой ледяного покрова, а также взаимодействием ветра и подводных течений с неровностями ледяного покрова; биологические; тепловые), что требует обеспечения высокого отношения сигнал/помеха при приеме сигналов.In addition, the direct use of the recorded signals as direct harbingers of the tsunami is complicated by the presence of interference caused by the noise of the marine environment of various origins (dynamic, caused by tidal movements of the water column, wind waves, turbulent flows in water and atmosphere, rains, breaking movements, etc. p .; noises from ships and coastal technical structures; seismic, which, in addition to signals caused by tectonic shifts (earthquakes), also apply to ignals due to volcanic activity and tsunami propagation; subglacial due to the formation and dynamics of the ice sheet, as well as the interaction of wind and underwater currents with irregularities in the ice sheet; biological; thermal), which requires a high signal / noise ratio when receiving signals.

Для повышения информативности в способе сейсмического микрорайонирования [7], включающем размещение исследуемых и опорных пунктов наблюдений на участках с различными инженерно-геологическими условиями, регистрацию в них сейсмических колебаний от землетрясений из потенциально опасных и других очаговых зон, определение динамических параметров сейсмических колебаний и их вариаций в каждом исследуемом пункте наблюдений относительно опорных в заданном частотном диапазоне исследований, дополнительно проводят трехкомпонентную регистрацию сейсмических колебаний по ортогональной, ориентированной на потенциально опасные очаговые зоны сети профилей с расстоянием между пунктами наблюдений, не превышающим 1/3-1/4 длины волны наиболее высокочастотных сейсмических колебаний, образующих информативные вариации амплитуд, а расстояние между профилями составляет 1/3-1/4 минимального пространственного периода информативных амплитудных вариаций высокочастотного диапазона сейсмических колебаний. Однако ввиду того, что в общем случае величина амплитуд давления сейсмических сигналов зависит от величины вызвавшего сигнал вертикального смещения дна (определяемого произведением скорости смещения на длительность импульса), волнового сопротивления вод (определяемого произведением плотности воды на скорость звука), угла преломления акустической волны, вышедшей из дна в воду, а также от удаления горизонта наблюдений от дна, достоверные сигналы могут регистрироваться на высоких частотах (50…80 Гц и выше), область применения известного способа ограничена участками с однородными инженерно-геологическими условиями, что существенно снижает его информативность.To increase the information content in the method of seismic microzoning [7], including the placement of the studied and reference observation points in areas with different engineering and geological conditions, registration of seismic vibrations from earthquakes from potentially dangerous and other focal zones, determination of the dynamic parameters of seismic vibrations and their variations in each study point of observation relative to the reference in a given frequency range of studies, an additional three-component register is carried out seismic oscillations along an orthogonal, oriented to potentially dangerous focal zones network of profiles with a distance between observation points not exceeding 1/3-1 / 4 of the wavelength of the most high-frequency seismic oscillations, which form informative variations in amplitudes, and the distance between profiles is 1 / 3- 1/4 of the minimum spatial period of informative amplitude variations of the high-frequency range of seismic vibrations. However, due to the fact that in the general case the magnitude of the pressure amplitudes of seismic signals depends on the magnitude of the bottom vertical displacement signal (determined by the product of the displacement velocity and the pulse duration), the water wave resistance (determined by the product of water density and sound velocity), and the angle of refraction of the acoustic wave from the bottom to the water, as well as from the removal of the observation horizon from the bottom, reliable signals can be recorded at high frequencies (50 ... 80 Hz and above), the field of application of the known the person is limited to areas with uniform engineering and geological conditions, which significantly reduces its information content.

Повышение информативности достигается в способе [8], заключающемся в задании региональных кусочно-непрерывных профилей, ориентировании их в крест простирания изучаемых тектонических элементов, задании поперечных профилей и проведении по ним наблюдений, в котором региональные профили задают в виде пар квазипараллельных кусочно-непрерывных профилей, а поперечные - в виде пересекающихся друг с другом кусочно-непрерывных профилей, ориентируют поперечные профили по простиранию изучаемых тектонических элементов, создают вокруг этих элементов замкнутый полигон, при этом положение каждой последующей пары профилей уточняют после получения данных в предыдущей паре профилей, а расстояние между региональными профилями определяют по размерам изучаемых тектонических элементов, что повышает информативность за счет возможности изучения сложно построенных сред.An increase in information content is achieved in the method [8], which consists of defining regional piecewise continuous profiles, orienting them into the cross of the studied tectonic elements, defining transverse profiles and observing them, in which regional profiles are defined as pairs of quasi-parallel piecewise continuous profiles, and transverse - in the form of piecewise continuous profiles intersecting each other, orient the transverse profiles along the strike of the studied tectonic elements, create around these elements comrade closed polygon, the position of each successive pair of profiles specify after receiving data in a previous pair of profiles, and the distance between the regional profiles determined by the size of the studied tectonic elements, which increases the informativeness due to the possibility of studying difficult constructed environments.

Однако данный способ имеет ограничения по применению, так как создание замкнутого полигона отягощено выполнением требований по обеспечению высокоточного координирования, возможным только в сухопутных условиях.However, this method has application limitations, since the creation of a closed landfill is burdened by the fulfillment of the requirements to ensure high-precision coordination, which is possible only in land conditions.

В известном способе сейсмического микрорайонирования [9], заключающемся в возбуждении сейсмических колебаний невзрывным импульсным источником, регистрации их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определении значения скоростей поперечных волн, частотных характеристик зарегистрированных колебаний и оценке на основе этих характеристик приращения балльности, дополнительно возбуждают повышенные сейсмические колебания, по сравнению с первоначальными колебаниями, а в качестве величины, характеризующей частотную характеристику колебаний, используют величину, обратную средневзвешенному периоду в полосе частот 0,3-30 Гц, определяют приращение балльности для дополнительного возбуждения и вводят величину разности балльностей в качестве поправки за нелинейные эффекты в полученные ранее данные наблюдений, использовавшие маломощный, сейсмический источник, что повышает надежность и точность за счет более полного учета нелинейных свойств грунта.In the known method of seismic microzoning [9], which consists in the excitation of seismic vibrations by an non-explosive pulsed source, recording them by seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, determining the values of shear wave velocities, frequency characteristics of the recorded oscillations and evaluating based on these characteristics the increment , additionally excite increased seismic vibrations, compared with the initial vibrations, and in quality The values characterizing the frequency response of the oscillations use the reciprocal of the weighted average period in the frequency band 0.3-30 Hz, determine the increment of the scores for additional excitation, and enter the magnitude of the difference in scores as a correction for nonlinear effects in previously obtained observational data using a low-power, seismic source, which increases reliability and accuracy due to more complete consideration of non-linear soil properties.

Существенным недостатком данного способа является необходимость создания развивающегося напряжения в грунте не менее 0,1 и 5 кг/кв.см, что в условиях морского дна является сложной технической задачей.A significant disadvantage of this method is the need to create a developing stress in the soil of at least 0.1 and 5 kg / sq.cm, which in the conditions of the seabed is a difficult technical task.

В известном способе сейсмической разведки [10], который включает возбуждение и регистрацию интерференционной системой сейсмических сигналов по системе многократного профилирования и обработку полученных данных, построение по сейсмограммам, полученным в результате предварительных работ на участке профиля исследований, скоростно-угловых спектров из соотношения временной задержки для годографа от двойного времени пробега волны по нормали к отражающей границе, удаления взрыв-прибора, эффективной скорости до границы и угла наклона границы, по построенным спектрам выделяют основные сейсмические волны и проводят последующие сейсмические работы на профиле для выбранных параметров сейсмических волн интерференционной регистрирующей системой с оптимальной характеристикой направленности, параметры которой определяют из соотношения в зависимости от текущего угла, кратности интерференционной системы, опорной частоты сигнала и запаздывания между двумя годографами для углов наклона и текущих углов, что повышает эффективность сейсмической разведки в сложно построенных средах. Однако технический эффект данного способа может быть получен только в сухопутных условиях при отсутствии воздействия окружающей среды.In the known method of seismic exploration [10], which includes the excitation and registration by the interference system of seismic signals through a multiple profiling system and processing the obtained data, the construction of seismograms obtained as a result of preliminary work on the section of the research profile, velocity-angle spectra from the time delay ratio for the hodograph from the double travel time of the wave along the normal to the reflecting border, removal of the explosion device, effective speed to the border and the angle of inclination of the face According to the constructed spectra, they select the main seismic waves and carry out subsequent seismic work on the profile for the selected parameters of the seismic waves by an interference recording system with an optimal directivity characteristic, the parameters of which are determined from the ratio depending on the current angle, the multiplicity of the interference system, the reference frequency of the signal and the delay between two hodographs for tilt angles and current angles, which increases the efficiency of seismic exploration in complexly constructed dah. However, the technical effect of this method can be obtained only in land conditions in the absence of environmental influences.

В известном способе сейсмической разведки [11], включающем разделение геологического объекта на глубинные этажи, определение наибольшей частоты сейсмических сигналов, приходящих с каждого этажа, расчет для каждого глубинного этаже шага квантования по времени, меньшего чем 1/4 наибольшей частоты сейсмического сигнала для i-го глубинного этажа, а по пространству, меньшему или равному отношению длины волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для i-го этажа к углу наклона фронта приходящей волны, возбуждение, прием группами сейсмоприемников сигналов, их цифровую регистрацию и обработку, дополнительно для каждого глубинного этажа определяют длину базы группирования сейсмоприемников по выражению, согласно которому длина базы равна или меньше отношения длины волны наибольшей частоты сейсмического сигнала для i-го этажа к четырем синусам угла наклона фронта приходящей волны, что позволяет повысить отношение сигнал/помеха на этапе приема и повысить точность исследований.In the known method of seismic exploration [11], which includes dividing a geological object into deep floors, determining the highest frequency of seismic signals coming from each floor, calculating for each deep floor a time quantization step less than 1/4 of the highest frequency of the seismic signal for i- depth floor, and in space less than or equal to the ratio of the wavelength of the highest frequency of the seismic signal for the i-th floor to the angle of inclination of the front of the incoming wave, excitation, reception by groups of seismic receivers of signals, their digital registration and processing, additionally for each deep floor, determine the length of the base of the grouping of geophones by the expression according to which the length of the base is equal to or less than the ratio of the wavelength of the highest frequency of the seismic signal for the i-th floor to the four sines of the angle of inclination of the front of the incoming wave, which allows to increase the signal-to-noise ratio at the receiving stage and to increase the accuracy of studies.

Однако технический результат, на достижение которого направлено решение [11], заключающийся в повышении точности результатов исследований, может быть получен только при жесткой привязке сейсмических приемников, что может быть обеспечено только в сухопутных условиях. В известном способе обнаружения возможности наступления катастрофических явлений [12], включающем измерение параметра геофизического поля в контролируемом районе и суждение по полученным данным о возможности наступления катастрофических явлений, измерения производят непрерывно, выявляют колебания измеряемого параметра и при обнаружении синусоидальных колебаний возрастающей частоты, имеющих амплитуду, статистически достоверно отличающуюся от фоновой для контролируемого района, и период от 100 до 1000000 с, судят о наличии возможности наступления катастрофических явлений. Однако непосредственное использование этих сигналов в качестве прямых предвестников цунами осложнено наличием помех, создаваемых шумами морской среды различного происхождения, в связи с чем возникает задача выделения подводных сейсмических сигналов на фоне шумов морской среды.However, the technical result, the achievement of which the solution [11] is directed, which consists in increasing the accuracy of the research results, can only be obtained by tightly linking seismic receivers, which can be achieved only in terrestrial conditions. In the known method for detecting the possibility of the onset of catastrophic events [12], which includes measuring the parameter of the geophysical field in the controlled area and judging by the data obtained on the possibility of the onset of catastrophic phenomena, the measurements are made continuously, the oscillations of the measured parameter are detected and when detecting sinusoidal oscillations of increasing frequency with amplitude, statistically significantly different from the background for the controlled area, and the period from 100 to 1,000,000 s, they judge the availability of tupleniya catastrophic events. However, the direct use of these signals as direct harbingers of the tsunami is complicated by the presence of interference caused by the noise of the marine environment of various origins, which raises the problem of distinguishing underwater seismic signals from the background of the noise of the marine environment.

Наиболее широкий спектр сигналов можно получить при использовании способа сейсмической разведки [13], включающего возбуждение упругих колебаний, их регистрацию сейсмоприемниками, каждый из которых содержит три датчика, расположенных под углом 45 градусов к горизонтальной плоскости, и обработку полученных записей с выделением полезного сигнала, в котором одновременно возбуждают упругие волны Р- и S-типов, регистрацию проводят сейсмоприемниками, каждый из которых дополнительно содержит четвертый датчик, при этом все датчики равномерно распределены по азимуту, при обработке полученных записей рассчитывают прямоугольные декартовые координаты полного вектора волнового поля в каждой точке приема путем сравнения модулей декартовых проекций, рассчитанных в каждой точке приема, с модулем полного вектора в данной точке приема, выделяют три монотипные линейно-поляризованные волны РР-, SV-, SH- типов и нелинейно поляризованную волну, которые используют в качестве полезного сигнала.The widest spectrum of signals can be obtained using the seismic survey method [13], which includes the excitation of elastic vibrations, their registration by seismic receivers, each of which contains three sensors located at an angle of 45 degrees to the horizontal plane, and processing the obtained records with the selection of a useful signal which simultaneously excite elastic waves of P- and S-types, registration is carried out by geophones, each of which additionally contains a fourth sensor, while all the sensors are uniformly are azimuthally determined, when processing the obtained records, rectangular Cartesian coordinates of the total wave field vector at each receiving point are calculated by comparing the Cartesian projection modules calculated at each receiving point with the full vector module at this receiving point, three monotypic linearly polarized PP-waves are distinguished , SV-, SH- types and non-linearly polarized wave, which are used as a useful signal.

В известном способе определения предвестников цунами [14], включающем размещение в прибрежной зоне и на удалении от нее групп устройств регистрации сигналов на глубинных горизонтах наблюдений, равномерно распределенных по азимуту, соединение их трактом связи с внешними станциями приема и обработки сигналов, регистрацию и обработку сигналов, заключающуюся в поэтапном определении опасности возникновения цунами, с определением динамических параметров сейсмических колебаний и их вариаций в каждом исследуемом пункте наблюдений в заданном частотном диапазоне, с обработкой регистрируемых сигналов в высокочастотном и низкочастотном диапазонах сейсмических колебаний, с выделением фаз сигналов, характеризующих приход волн, связанный с распространением в земной коре волн сжатия и поперечных волн, помимо фаз типа РР, S гидроакустических сигналов также выделяют T-фазу; при этом устройства регистрации размещают на горизонтах наблюдений, кратных 25 м при максимальном горизонте наблюдений, равном 100 м, определяют приход акустической волны сейсмического происхождения по величине сдвига частоты рассеянного излучения, причем посредством средств регистрации, размещенных в ближней зоне от очага землетрясения, выполняют анализ низкочастотных составляющих рассеянного сигнала, а в качестве опорных квазигармонических высокочастотных сигналов используют шумы судоходства; посредством средств регистрации, размещенных в прибрежной зоне, момент появления и направление прихода сейсмоакустических волн определяют путем узкополосной фильтрации и спектрального анализа волн на комбинационных частотах.In the known method for determining tsunami precursors [14], which includes placing in the coastal zone and at a distance from it groups of signal recording devices at deep observation horizons evenly distributed in azimuth, connecting them with a communication path to external signal receiving and processing stations, recording and processing signals consisting in a phased determination of the danger of tsunamis, with the determination of the dynamic parameters of seismic vibrations and their variations in each studied point of observation at a given the frequency range, with processing of the recorded signals in the high-frequency and low-frequency ranges of seismic vibrations, with the separation of the phases of the signals characterizing the arrival of waves associated with the propagation of compression waves and shear waves in the earth's crust, in addition to phases like PP, S hydroacoustic signals also emit a T-phase; the recording devices are placed at observation horizons that are multiple of 25 m with a maximum observation horizon of 100 m, the arrival of an acoustic wave of seismic origin is determined by the magnitude of the frequency shift of the scattered radiation, and low-frequency analysis is performed using the recording means located in the near zone from the earthquake source components of the scattered signal, and shipping noise is used as the reference quasi-harmonic high-frequency signals; by means of recording means located in the coastal zone, the moment of occurrence and direction of arrival of seismoacoustic waves is determined by narrow-band filtering and spectral analysis of waves at combination frequencies.

Совокупность отличительных признаков способа [14] позволяет получать достоверные сведения о наступающем цунами, что обусловлено регистрацией более широкого спектра сигналов.The set of distinguishing features of the method [14] allows you to obtain reliable information about the upcoming tsunami, which is due to the registration of a wider range of signals.

В то же время, возбуждение волн цунами землетрясениями в сжимаемой жидкости сопровождается генерацией гидроакустических полей в более широком частотном диапазоне, а их энергия может превышать энергию волн цунами. При этом низкочастотные поля (F<1 Гц), так же как и волны цунами, возбуждаются в основном за счет вертикальных подвижек дна в эпицентре землетрясения. Возбуждение высокочастотных гидроакустических полей (фаза Т) происходит на значительно большей площади и существенно зависит от рельефа дна. Поэтому высокочастотные гидроакустические поля содержат относительно меньше информации собственно о формах движения дна в эпицентре землетрясения. Наличие интенсивных низкочастотных акустических полей в очаге цунами наблюдается в диапазоне 0,05-0,4 Гц, при этом основная энергия упругих колебаний превышает энергию волны цунами примерно в 300 раз [15]. На очень низких частотах (ниже 0,01 Гц), вследствие пренебрежимо малой толщины слоя океана по сравнению с длиной волны, происходит непосредственное возбуждение анемобарических волн за счет перепадов атмосферного давления [16]. Часть энергии микросейсм, распространяющихся под малыми углами к вертикали, рассеиваются в толще Земли в виде объемных волн в соответствии с законом 1/R. Другая часть микросейсм вследствие рефракции или отражения от нижележащих слоев возвращается к верхней границе и претерпевает повторные отражения и преобразования продольных волн в поперечные и наоборот. При этом могут образовываться поверхностные волны разных типов, которые могут распространяться на большие расстояния с малым затуханием (энергетический коэффициент затухания пропорционален 1/R). При этом образуются волны Релея, Стоунли и Лява. Скорость волн Релея всегда больше скорости звука в воде. Поэтому на достаточно высоких частотах, когда длина волны в водном слое соизмерима с глубиной океана, часть энергии волн Релея переходит в воду. Амплитуда волн при этом уменьшается. Оценки показывают, что влияние слоя воды при глубине океана 4 км начинает сказываться на частотах около 0,01 Гц. На частоте около 0,1 Гц волна, отраженная от поверхности жидкости, проходит на дно в противофазе, т.е. происходит максимальное подавление релеевской волны. Наибольшее затухание при этом претерпевает основная мода, так как ее пучность расположена на границе вода - грунт. Высшие моды затухают меньше, поскольку имеется ряд пучностей этих мод в нижележащих слоях. За счет обмена акустической энергией между жидкостью и упругим основанием при достаточной глубине океана может возникнуть и распространяться вдоль дна поверхностная волна Стоунли. При этом вдоль вертикали по обе стороны границы располагаются неоднородные затухающие волны. При глубине океана 4 км образование волн Стоунли возможно на частотах, начиная примерно с 1 Гц, а на частотах выше 10 Гц ограничивающим влиянием глубины океана можно пренебречь. Скорость волны Стоунли меньше скорости волн в воде и грунте, поэтому отсутствуют потери энергии за счет "вытекающих" волн. Отсюда следует, что распространение волн Стоунли вдоль морского дна на большие расстояния на высоких частотах возможно, в отличие от волн Релея. Поверхностные волны Лява представляют собой поперечные колебания с горизонтальной поляризацией. Поэтому они не могут непосредственно возбуждаться волнами, падающими на границу из водной среды или за счет перепадов анемобарического давления. Их появление в составе микросейсм связано с преобразованием волн Релея на неоднородностях земной коры, а также с сейсмической эмиссией из коры и верхней мантии.At the same time, the excitation of tsunami waves by earthquakes in a compressible fluid is accompanied by the generation of hydroacoustic fields in a wider frequency range, and their energy can exceed the energy of tsunami waves. In this case, low-frequency fields (F <1 Hz), like tsunami waves, are excited mainly due to vertical movements of the bottom in the epicenter of an earthquake. Excitation of high-frequency hydroacoustic fields (phase T) occurs over a much larger area and substantially depends on the topography of the bottom. Therefore, high-frequency hydroacoustic fields contain relatively less information per se about the forms of bottom movement in the epicenter of an earthquake. The presence of intense low-frequency acoustic fields in the tsunami focus is observed in the range of 0.05-0.4 Hz, while the main energy of elastic vibrations exceeds the tsunami wave energy by about 300 times [15]. At very low frequencies (below 0.01 Hz), due to the negligible thickness of the ocean layer compared to the wavelength, anemobaric waves are directly excited due to atmospheric pressure drops [16]. Part of the energy of microseisms propagating at small angles to the vertical is scattered in the interior of the Earth in the form of body waves in accordance with the 1 / R law. Another part of the microseism due to refraction or reflection from the underlying layers returns to the upper boundary and undergoes repeated reflections and transformations of longitudinal waves into transverse and vice versa. In this case, surface waves of various types can form, which can propagate over long distances with low attenuation (the energy attenuation coefficient is proportional to 1 / R). In this case, waves of Rayleigh, Stoneley and Love are formed. The speed of Rayleigh waves is always greater than the speed of sound in water. Therefore, at sufficiently high frequencies, when the wavelength in the water layer is commensurate with the depth of the ocean, part of the energy of the Rayleigh waves passes into the water. The amplitude of the waves decreases. Estimates show that the effect of the water layer at an ocean depth of 4 km begins to affect frequencies of about 0.01 Hz. At a frequency of about 0.1 Hz, the wave reflected from the surface of the liquid passes to the bottom in antiphase, i.e. the maximum suppression of the Rayleigh wave occurs. In this case, the main mode undergoes the greatest attenuation, since its antinode is located at the water – ground interface. Higher modes attenuate less because there are a number of antinodes of these modes in the underlying layers. Due to the exchange of acoustic energy between the liquid and the elastic base at a sufficient depth of the ocean, a surface Stoneley wave can arise and propagate along the bottom. At the same time along the vertical on both sides of the boundary are inhomogeneous damped waves. With an ocean depth of 4 km, the formation of Stoneley waves is possible at frequencies starting from about 1 Hz, and at frequencies above 10 Hz the limiting effect of the depth of the ocean can be neglected. The speed of a Stoneley wave is less than the speed of waves in water and soil, so there is no energy loss due to "leaky" waves. It follows that the propagation of Stoneley waves along the seabed over long distances at high frequencies is possible, in contrast to Rayleigh waves. Love surface waves are transverse vibrations with horizontal polarization. Therefore, they cannot be directly excited by waves incident on the boundary from an aqueous medium or due to drops in anemobaric pressure. Their appearance in the microseism is associated with the transformation of Rayleigh waves on the inhomogeneities of the earth's crust, as well as with seismic emission from the crust and upper mantle.

Регистрация в известном способе [14] T-фазы с использованием волн накачки может привести к существенным трудностям при выделении предвестника цунами на комбинационных частотах в прибрежной зоне из-за возможных проявлений влияния местных микросейсм в широком частотном диапазоне, служащих естественным фоном, который определяет порог чувствительности сейсмографов.Registration of the T phase using pump waves in the known method [14] can lead to significant difficulties in isolating the tsunami precursor at combination frequencies in the coastal zone due to possible manifestations of the influence of local microseisms in a wide frequency range, which serve as a natural background that determines the sensitivity threshold seismographs.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение достоверности исследований и расширение функциональных возможностей способа оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана за счет повышения информативности. Поставленная цель достигается тем, что в способе оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана, включающем транспортировку к области исследования диагностического модуля, последовательное с временными заданными интервалами отделение от него нескольких комплектов спускаемых капсул, снабженных измерительной аппаратурой, включая радиозонд, количество которых удовлетворяет условию заполнения исследуемой области, измерение с помощью радиозондов во время их спуска и после приземления или приводнения параметров атмосферы, земной поверхности и океана, передачу информации от радиозондов на пункты приема, при этом на каждом i-м радиозонде измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана преобразуют в цифровые коды, формируют цифровое сообщение, содержащее i-й номер радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана, в цифровой форме, генерируют высокочастотное колебание на частоте wi, манипулируют его по фазе цифровьм сообщением и сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией усиливают по мощности и излучают в эфир, а на каждом пункте приема осуществляют последовательный поиск и преобразование сигналов по частоте, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, осуществляют его частотное детектирование, в результате которого выделяют короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы сложного сигнала с фазовой манипуляцией, формируют с их помощью разнополярное напряжение в прямом и обратном коде, пропорциональное цифровому сообщению, регистрируют и анализируют его, в результате чего определяют i-й номер радиозонда и значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана, в состав комплектов спускаемых капсул дополнительно включают дрейфующие и подводные измерительные станции, перед размещением капсул с измерительной аппаратурой выполняют мониторинг исследуемой области по фондовой и/или архивной информации, с формированием базы данных на пункте приема, включающей информацию о рельефе дна, стационарных гидродинамических процессах, результаты дистанционных аэрокосмических зондирований, характеристики состояний природной среды и техногенных объектов хозяйственной деятельности, характеристики геофизических полей, с формированием электронных карт; дрейфующие измерительные станции, снабженные спутниковых каналом радиосвязи и гидроакустическим каналом связи, размещают на водной поверхности; подводные измерительные станции, снабженные гидроакустическим каналом связи, размещают на нескольких горизонтах по глубине и на дне морской акватории; измерительные станции на дне морской акватории размещают вдоль береговой линии, на континентальных окраинах и на поверхности континентального шельфа в точках с явно выраженным рельефом поверхности (впадины, поднятия, подводные хребты, равнинные участки) в радиальном и аксиальном направлениях от установленных заранее базовых точек с известными геодезическими и географическими координатами; посредством измерительных дрейфующих и подводных измерительных станций выполняют ионизирующие, электромагнитное, акустическое и спин-протонное зондирования водной и земной среды, с последующим восстановлением и картированием рельефа среды, при этом излучение и прием сигналов выполняют по методике многократных перекрытий или одинаковых зондирований, выделяют флуктуации аномальных сигналов на фоновых уровнях естественной среды, выполняют сравнительный анализ стационарного и динамического процессов, выявляют аномальные области, строят прогноз развития ситуации путем построения параметрических моделей парных сравнений; при появлении в процессе регистрации сигналов новых аномальных точек корректируют прогноз на основе адаптивных методов оценок прогнозирования; на основании прогноза развития аномальных процессов в области исследований определяют степень рисков, влияющих на объекты хозяйственной деятельности, расположенные в области исследования, методом экспертных оценок, выраженных ранжировками, при этом выполняется проверка согласованности ранжировок посредством коэффициентов ранговой корреляции Кендалла и Спирмена, коэффициента ранговой конкордации Кендалла и Бэбингтона Смита и параметрической модели парных сравнений Терстоуна, Бредли-Терри-Льюса, и непараметрических моделей теории люсианов; посредством подводных измерительных станций регистрируют сигналы сейсмического происхождения, выполняют съемку геомагнитного и гравитационного полей, определяют прочностные характеристики грунта дна путем измерения коэффициентов сопротивления и трения; при акустическом зондировании морского дна регистрируют характеристики искажений формы отраженного сигнала, по которому судят о материале и размерах подводного объекта; спектральный анализ сейсмических волн выполняют как для объемных волн фаз РР и S, так и для поверхностных волн Лява, Релея и Стоунли; при картировании рельефа местности выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of research and expand the functionality of the method of operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean by increasing the information content. This goal is achieved by the fact that in the method of operational research of the atmosphere, the earth’s surface and the ocean, including transporting to the research area of the diagnostic module, sequentially at temporary predetermined intervals, separating from it several sets of launch capsules equipped with measuring equipment, including a radio probe, the number of which satisfies the filling condition of the studied area, measurement with the help of radiosondes during their descent and after landing or landing of atmospheric parameters of the sphere, the earth’s surface and the ocean, the transmission of information from radiosondes to reception points, while on each i-th radiosonde the measured values of j parameters of the atmosphere, the earth’s surface and the ocean are converted into digital codes, a digital message containing the i-th number of the radiosonde and measured the values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean, in digital form, generate a high-frequency oscillation at a frequency wi, manipulate it in phase with a digital message, and the generated complex signal with phase shift manipulation is amplified by m power and emit on the air, and at each point of reception a sequential search and conversion of signals by frequency is carried out, a complex signal with phase shift keying at an intermediate frequency is isolated, its frequency detection is carried out, as a result of which short unipolar pulses are emitted, corresponding to moments of an abrupt change in the phase of a complex signal with phase manipulation, they form using them a bipolar voltage in the forward and reverse code proportional to the digital message, register and analyze they are set, as a result of which the i-th number of the radiosonde and the values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean are determined, drift and underwater measuring stations are additionally included in the sets of descent capsules; before placing the capsules with measuring equipment, the studied area is monitored by the stock and / or archival information, with the formation of a database at the reception point, including information about the bottom topography, stationary hydrodynamic processes, the results of remote aerospace probes studies, characteristics of environmental conditions and technogenic objects of economic activity, characteristics of geophysical fields, with the formation of electronic maps; drifting measuring stations equipped with a satellite radio channel and a hydro-acoustic communication channel are placed on a water surface; underwater measuring stations equipped with a hydro-acoustic communication channel are placed at several horizons in depth and at the bottom of the sea; measuring stations at the bottom of the sea are placed along the coastline, on the continental margins and on the surface of the continental shelf at points with a pronounced surface topography (depressions, elevations, underwater ridges, plain areas) in the radial and axial directions from previously established base points with known geodetic and geographic coordinates; using measuring drift and underwater measuring stations, ionizing, electromagnetic, acoustic and spin-proton soundings of the aquatic and terrestrial environments are performed, followed by restoration and mapping of the relief of the medium, while the radiation and reception of signals are performed according to the method of multiple overlapping or identical soundings, and fluctuations of anomalous signals are distinguished at the background levels of the natural environment, they perform a comparative analysis of stationary and dynamic processes, identify abnormal areas, SNF forecast of the situation development by building parametric models pairwise comparisons; when new abnormal points appear during the registration process, the forecast is adjusted based on adaptive methods for forecasting estimates; Based on the forecast of the development of anomalous processes in the field of research, the degree of risks affecting the objects of economic activity located in the field of study is determined by the method of expert assessments expressed by rankings, and the consistency of the rankings is checked using the Kendall and Spearman rank correlation coefficients, the Kendall rank concordance coefficient and Babington Smith and Thurstone, Bradley-Terry-Lews parametric paired comparisons, and nonparametric theory models Lucians; using underwater measuring stations, signals of seismic origin are recorded, geomagnetic and gravitational fields are taken, strength characteristics of the bottom soil are determined by measuring drag and friction coefficients; during acoustic sounding of the seabed, the characteristics of distortions in the shape of the reflected signal are recorded, which are used to judge the material and dimensions of the underwater object; spectral analysis of seismic waves is performed both for body waves of the PP and S phases, and for the surface waves of Love, Rayleigh, and Stoneley; when mapping the terrain, conjugate topographic and navigation raster maps.

Совокупность новых отличительных признаков, а именно: в состав комплектов спускаемых капсул включают дрейфующие и подводные измерительные станции, перед размещением капсул с измерительной аппаратурой выполняют мониторинг исследуемой области по фондовой и/или архивной информации, с формированием базы данных на пункте приема, включающей информацию о рельефе дна, стационарных гидродинамических процессах, результаты дистанционных аэрокосмических зондирований, характеристики состояний природной среды и техногенных объектов хозяйственной деятельности, характеристики геофизических полей, с формированием электронных карт; дрейфующие измерительные станции, снабженные спутниковым каналом радиосвязи и гидроакустическим каналом связи, размещают на водной поверхности; подводные измерительные станции, снабженные гидроакустическим каналом связи, размещают на нескольких горизонтах по глубине и на дне морской акватории; измерительные станции на дне морской акватории размещают вдоль береговой линии, на континентальных окраинах и на поверхности континентального шельфа в точках с явно выраженным рельефом поверхности (впадины, поднятия, подводные хребты, равнинные участки) в радиальном и аксиальном направлениях от установленных заранее базовых точек с известными геодезическими и географическими координатами; посредством измерительных дрейфующих и подводных измерительных станций выполняют ионизирующие, электромагнитное, акустическое и спин-протонное зондирования водной и земной среды, с последующим восстановлением и картированием рельефа среды, при этом излучение и прием сигналов выполняют по методике многократных перекрытий или одинаковых зондирований, выделяют флуктуации аномальных сигналов на фоновых уровнях естественной среды, выполняют сравнительный анализ стационарного и динамического процессов, выявляют аномальные области, строят прогноз развития ситуации путем построения параметрических моделей парных сравнений; при появлении в процессе регистрации сигналов новых аномальных точек корректируют прогноз на основе адаптивных методов оценок прогнозирования; на основании прогноза развития аномальных процессов в области исследований определяют степень рисков, влияющих на объекты хозяйственной деятельности, расположенные в области исследования, методом экспертных оценок, выраженных ранжировками, при этом выполняется проверка согласованности ранжировок посредством коэффициентов ранговой корреляции Кендалла и Спирмена, коэффициента ранговой конкордации Кендалла и Бэбингтона Смита и параметрической модели парных сравнений Терстоуна, Бредли-Терри-Льюса, и непараметрических моделей теории люсианов; посредством подводных измерительных станций регистрируют сигналы сейсмического происхождения, выполняют съемку геомагнитного и гравитационного полей, определяют прочностные характеристики грунта дна путем измерения коэффициентов сопротивления и трения; при акустическом зондировании морского дна регистрируют характеристики искажений формы отраженного сигнала, по которому судят о материале и размерах подводного объекта; спектральный анализ сейсмических волн выполняют как для объемных волн фаз РР и S, так и для поверхностных волн Лява, Релея и Стоунли; при картировании рельефа местности выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт, позволяет повысить достоверность исследований и расширить функциональные возможности способа за счет избыточности измерений и использования измерительной аппаратуры, основанной на разных принципах действия, а также за счет восстановления рельефа исследуемых природных средств, использования фондовой (архивной) информации о характеристиках исследуемой области с учетом характеристик субъектов хозяйственной деятельности (добычные платформы и морские терминалы и т.д.).A set of new distinguishing features, namely: the set of capsules for launching include drifting and underwater measuring stations, before placing the capsules with measuring equipment, they monitor the studied area by stock and / or archival information, with the formation of a database at the reception point, including information about the relief bottom, stationary hydrodynamic processes, the results of remote aerospace sounding, characteristics of environmental conditions and industrial facilities Noah activity characteristics of geophysical fields, the formation of electronic maps; drifting measuring stations equipped with a satellite radio channel and a hydro-acoustic communication channel are placed on a water surface; underwater measuring stations equipped with a hydro-acoustic communication channel are placed at several horizons in depth and at the bottom of the sea; measuring stations at the bottom of the sea are placed along the coastline, on the continental margins and on the surface of the continental shelf at points with a pronounced surface topography (depressions, elevations, underwater ridges, plain areas) in the radial and axial directions from previously established base points with known geodetic and geographic coordinates; using measuring drift and underwater measuring stations, ionizing, electromagnetic, acoustic and spin-proton soundings of the aquatic and terrestrial environments are performed, followed by restoration and mapping of the relief of the medium, while the radiation and reception of signals are performed according to the method of multiple overlapping or identical soundings, and fluctuations of anomalous signals are distinguished at the background levels of the natural environment, they perform a comparative analysis of stationary and dynamic processes, identify abnormal areas, SNF forecast of the situation development by building parametric models pairwise comparisons; when new abnormal points appear during the registration process, the forecast is adjusted based on adaptive methods for forecasting estimates; Based on the forecast of the development of anomalous processes in the field of research, the degree of risks affecting the objects of economic activity located in the field of study is determined by the method of expert assessments expressed by rankings, and the consistency of the rankings is checked using the Kendall and Spearman rank correlation coefficients, the Kendall rank concordance coefficient and Babington Smith and Thurstone, Bradley-Terry-Lews parametric paired comparisons, and nonparametric theory models Lucians; using underwater measuring stations, signals of seismic origin are recorded, geomagnetic and gravitational fields are taken, strength characteristics of the bottom soil are determined by measuring drag and friction coefficients; during acoustic sounding of the seabed, the characteristics of distortions in the shape of the reflected signal are recorded, which are used to judge the material and dimensions of the underwater object; spectral analysis of seismic waves is performed both for body waves of the PP and S phases, and for the surface waves of Love, Rayleigh, and Stoneley; when mapping the terrain, pairing of topographic and navigation raster maps is performed, it allows to increase the reliability of research and expand the functionality of the method due to the redundancy of measurements and the use of measuring equipment based on different principles of operation, as well as by restoring the relief of the studied natural means, using stock (archived ) information on the characteristics of the study area, taking into account the characteristics of business entities (mining e platform and marine terminals, etc.).

Способ реализуется следующим образом. Предварительно выполняют целевой мониторинг объекта исследований (точечного, группового, площадного или протяженного) и оперативной акватории, на которой возможно проявление нежелательных явлений природного или техногенного характера, оказывающих отрицательное воздействие на объект хозяйственной деятельности (акватория месторождения углеводородов, трассы морских трубопроводов и зоны их берегового примыкания, морские транспортные коммуникации, районы рыболовства, портовые акватории, морские платформы и терминалы в районах газоконденсатных месторождений), и определяют варианты по его защите. В результате целевого мониторинга объединяют в единое виртуальное пространство набор информационных блоков и локальных баз данных.The method is implemented as follows. Targeted monitoring of the research object (point, group, areal or extended) and the operational water area is preliminarily performed, on which the manifestation of undesirable natural or technogenic phenomena that have a negative impact on the economic activity object (the water area of the hydrocarbon field, offshore pipelines and areas of their coastal adjoining , maritime transport communications, fishing areas, port water areas, offshore platforms and terminals in gas areas condensate field) and define options for its protection. As a result of targeted monitoring, a set of information blocks and local databases are combined into a single virtual space.

Предварительный целевой мониторинг объекта исследований включает:Preliminary target monitoring of the research object includes:

- анализ гидрометеорологических и навигационно-гидрографических данных,- analysis of hydrometeorological and navigation-hydrographic data,

- сбор и анализ материала об объекте хозяйственной деятельности (ОХД) и районе его размещения,- collection and analysis of material about the economic activity object (OCD) and the area of its location,

- составление перечня мероприятий для обеспечения эксплуатационной безопасности ОХД,- compilation of a list of measures to ensure operational safety of storage facilities,

- составление покомпонентных, моноэлементных и интегральных картосхем,- compilation of exploded, mono-element and integrated circuit diagrams,

- выявление приоритетных зон мониторинга,- identification of priority monitoring zones,

- установление сети мониторинга и контролируемых параметров. Информационные блоки и локальные базы данных содержат характеристики рельефа дна, гидрофизические и гидродинамические характеристики акватории, сведения о инженерно-геологических условиях района ОХД, характеристику навигационно-гидрографического обеспечения района, характеристику интенсивности судоходства и информацию об оценке особых природных явлений, влияющих на эффективность эксплуатации ОХД.- Establishment of a monitoring network and controlled parameters. The information blocks and local databases contain the characteristics of the bottom topography, hydrophysical and hydrodynamic characteristics of the water area, information on the engineering and geological conditions of the OCD area, a description of the navigation and hydrographic support of the region, a description of the intensity of shipping and information on the assessment of special natural phenomena that affect the efficiency of the operation of the OCD.

База данных ОХД и прилегающих акваторий включает следующие блоки: инженерно-технический, гидрометеорологический, гидрографический и навигационный.The database of CDD and adjacent water areas includes the following blocks: engineering, hydrometeorological, hydrographic and navigation.

Инженерно-технический блок содержит базу данных о расположении сооружений и систем обеспечения деятельности ОХД; перечень физических параметров ОХД, носящих излучающие свойства (акустическое, электромагнитное поле и др.); сведения о возможных аварийных ситуациях на ОХД, функционировании систем и средств обеспечения жизнедеятельности ОХД и персонала; сведения о способах прокладки трубопроводов, технические характеристики основного оборудования; сведения об опасных природно-техногенных процессах, развитие которых может повлечь за собой разрушение инженерных сооружений. Эти сведения содержатся в виде многослойных схем и карт ГИС-формата на пункте приема.The engineering and technical unit contains a database of the location of structures and systems for supporting the activities of storage facilities; a list of the physical parameters of the OCD carrying the radiating properties (acoustic, electromagnetic field, etc.); information about possible emergency situations at the storage depot, the functioning of systems and means of ensuring the vital functions of the storage depot and personnel; information about pipelines laying methods, technical characteristics of the main equipment; information about dangerous natural and technological processes, the development of which may entail the destruction of engineering structures. This information is contained in the form of multilayer diagrams and GIS-format maps at the reception point.

На схемах развития опасных (для инженерных сооружений) процессов и явлений выделяются опасные литодинамические, геокриологические, геодинамические, физико-химические и другие процессы и явления.On the development schemes of hazardous (for engineering structures) processes and phenomena, dangerous lithodynamic, geocryological, geodynamic, physicochemical and other processes and phenomena are identified.

Гидрометеорологический блок включает фондовые (архивные) и оперативные материалы об изменениях уровня моря, экстремальных ветрах и волнениях, скорости и направлении течений, определяемые посредством дрейфующих станций, размещенных на морской акватории;The hydrometeorological block includes stock (archival) and operational materials about changes in sea level, extreme winds and waves, speed and direction of currents, determined by means of drifting stations located in the sea area;

сведения о сроках появления и исчезновения различных генераций дрейфующего льда и припая, границах их распространения, морфологии, характеристиках сплоченности ледовых полей, динамике дрейфующего льда (в том числе айсбергов) и припая при нахождении ОХД в бассейне морей арктического региона. В данном блоке рассчитываются возможные варианты снижения эффективности ОХД под влиянием гидрометеорологических факторов, с выполнением численных экспериментов на моделях; определяются зоны стамухообразования, зоны навалов льда на берег; оценивается экзарация морского льда и абразия (термоабразия) берегов.information on the timing of the appearance and disappearance of various generations of drifting ice and landfast ice, the boundaries of their distribution, morphology, the characteristics of the cohesion of ice fields, the dynamics of drifting ice (including icebergs) and landfast ice when OCD is located in the sea basin of the Arctic region. In this block, possible options for decreasing the efficiency of DCD under the influence of hydrometeorological factors are calculated, with the implementation of numerical experiments on models; zones of stamukha formation, zones of bulk ice on the shore are determined; The exacration of sea ice and the abrasion (thermal abrasion) of the coasts are estimated.

Инженерно-гидрологический блок содержит результаты промеров глубин, гидролокационной съемки, магнитометрии, подводных фотографирования и телеметрии, необходимые для выявления особенностей подводного рельефа; инженерно-гидрографические схемы участков с указанием размеров форм и углов наклона поверхностей; выделенные зоны возможного развития гравитационных процессов, виды ландшафтов в зоне воздействия проектируемых сооружений. Также в указанном блоке осуществляется прогноз возможного изменения ландшафтов, обусловленный перепланировкой поверхности морского дна и созданием новых форм микрорельефа.The hydrological engineering block contains the results of depth measurements, sonar surveys, magnetometry, underwater photography and telemetry, necessary to identify the features of the underwater terrain; engineering and hydrographic diagrams of the plots indicating the sizes of the shapes and the angles of inclination of the surfaces; highlighted zones of the possible development of gravitational processes, types of landscapes in the zone of influence of the designed structures. Also in this block, a forecast of possible changes in landscapes is carried out, due to the redevelopment of the surface of the seabed and the creation of new forms of microrelief.

Навигационный блок содержит сведения о действующих в районе расположения ОХД характеристиках радионавигационного поля, системах движения судов, рекомендованных путях движения судов на акватории и подходах к морским терминалам.The navigation block contains information on the characteristics of the radio navigation field operating in the area where the OCD is located, ship traffic systems, recommended ship traffic routes in the water area and approaches to marine terminals.

Ввиду того, что активные литодинамические процессы широко распространены практически на любых акваториях, доминируя в прибрежной зоне, на мелководьях и в зонах развития выраженного подводного рельефа, то реальную сложность для безопасной эксплуатации ОХД может представлять как интенсивное осадконакопление, способное нарушить функционирование систем механизмов и сооружений, так и искусственный интенсивный размыв, обусловленный вибрацией от функционирования агрегатов и механизмов, результатом которого может стать подмыв опор подводных инженерных сооружений с вероятностью их обрушения. Особенностью данного вида опасных процессов и явлений является возможность резкого трудно предсказуемого опасного изменения литодинамического режима именно вследствие создания на дне подводных инженерных сооружений, которые представляют собой препятствия для подводных течений и потоков наносов.Due to the fact that active lithodynamic processes are widespread in almost all water areas, dominating in the coastal zone, in shallow waters and in areas of development of a pronounced underwater relief, the real difficulty for the safe operation of the water storage system can be intense sedimentation that can disrupt the functioning of systems of mechanisms and structures, and artificial intensive erosion caused by vibration from the functioning of aggregates and mechanisms, the result of which may be washing out the supports engineering structures with the probability of their collapse. A feature of this type of hazardous processes and phenomena is the possibility of a sharp, difficult to predict dangerous change in the lithodynamic regime precisely due to the creation of underwater engineering structures at the bottom, which are obstacles for underwater currents and sediment flows.

При этом на схеме опасных литодинамических процессов и явлений выделяются зоны интенсивного развития и аккумуляции донных отложений, зоны интенсивного размыва, показываются направления господствующих придонных течений, оцениваются объемы и направления потоков наносов.At the same time, zones of intensive development and accumulation of bottom sediments, zones of intense erosion are highlighted in the diagram of dangerous lithodynamic processes and phenomena, directions of dominant bottom currents are shown, volumes and directions of sediment flows are estimated.

Для данной схемы выделяется отдельный ГИС-слой. Структурно информация, сформированная в базе данных на пункте приема, подразделяется на:A separate GIS layer is allocated for this scheme. Structurally, the information generated in the database at the point of reception is divided into:

- территориально-обобщенную информацию,- geographically-generalized information,

- объектно-идентифицирующую информацию,- object-identifying information,

- информацию о состоянии природной среды,- information on the state of the environment,

- дополнительную информацию.- Additional information.

Блок территориально-обобщенной информации содержит пространственную (картографическую) и атрибутивную (описательную) информацию о местонахождении и основных характеристиках ОХД на континентальном шельфе РФ, а также об основных транспортных маршрутах. Базой этого блока является цифровая карта М:2500000.The territorial-generalized information block contains spatial (cartographic) and attributive (descriptive) information about the location and main characteristics of the storage facilities on the continental shelf of the Russian Federation, as well as about the main transport routes. The base of this unit is a digital card M: 2500000.

Блок объектно-идентифицирующей информации содержит данные, характеризующие исследуемый объект и участок ОХД. Базой этого блока является цифровая карта М 1:10000.The object-identifying information block contains data characterizing the object under study and the section of the CD. The base of this unit is a digital card M 1: 10000.

Информация данного блока включает:The information in this block includes:

- вид объекта и его основные характеристики,- type of object and its main characteristics,

- сведения об операторе проекта,- information about the project operator,

- вид минерального ресурса, добываемого на данном участке,- type of mineral resource mined in this area,

- данные о технологической установке,- data on the technological installation,

- степень опасности объекта,- the degree of danger of the object,

- пути и средства транспортировки.- ways and means of transportation.

Блок информации о состоянии природной среды содержит данные о характеристиках окружающей среды в районе и явлениях. В состав данных о природной среде входят:The block of information on the state of the environment contains data on the environmental characteristics in the area and phenomena. The composition of environmental data includes:

а). графическая информация:but). graphic information:

- рельеф дна,- bottom topography,

- гидродинамическая картина,- hydrodynamic picture,

- состав осадочного слоя,- composition of the sedimentary layer,

- карты дистанционного зондирования.- remote sensing cards.

б). атрибутивная информация:b) attributive information:

- текущие характеристики природной среды в контрольных областях и базовых точках,- current environmental characteristics in the control areas and base points,

- данные о наличии и развитии опасных явлений в геологической среде,- data on the presence and development of hazardous phenomena in the geological environment,

- данные планово-высотного контроля.- data of planning and altitude control.

Блок дополнительной информации содержит информацию о:The additional information block contains information about:

- смежных видах хозяйственной деятельности (помимо недропользования, например, о зонах рыболовства, путях судоходства, трубопроводных системах и т.п.);- related types of economic activity (in addition to subsoil use, for example, on fishing zones, shipping routes, pipeline systems, etc.);

- особо охраняемых территориях (заповедных зонах, путях миграции морских животных и т.п.).- specially protected areas (conservation areas, migration routes of marine animals, etc.).

Формирование информационной базы приемного пункта для участков континентального шельфа, на которых расположены ОХД, проводится на основе существующей информации (архивной).Formation of the information base of the reception point for the continental shelf sections on which the storage facilities are located is carried out on the basis of existing information (archival).

Оценки эксплуатационной безопасности ОХД и возможности принятия конкретных корректирующих действий выполняются путем анализа временной динамики процессов и явлений в масштабах изучаемого региона, используя данные, полученные от диагностических модулей, оснащенных капсулами с измерительной аппаратурой, которые размещаются на водной и земной поверхностях на разных горизонтах глубин, на морском дне и в атмосфере на разных горизонтах высот, с заданным распределением в пространстве.Assessments of the operational safety of the storage system and the possibility of taking specific corrective actions are carried out by analyzing the temporal dynamics of processes and phenomena on the scale of the studied region, using data obtained from diagnostic modules equipped with capsules with measuring equipment, which are located on water and earth surfaces at different depths, at the seabed and in the atmosphere at different altitude horizons, with a given distribution in space.

Посредством измерительной аппаратуры (радиозонд, гидроакустический зонд, датчики измерения температуры воздуха, морской воды, земной поверхности, атмосферного и гидростатического давления, деформации земной поверхности, технические средства формирования, излучения и приема зондирующих сигналов (ионизирующих, электромагнитных, акустических, протонных), размещенной на измерительных станциях, определяют параметры геофизических полей природного и искусственного происхождения. При этом диагностические модули содержат комплекты капсул, представляющие собой радиозонды, размещаемые в атмосфере с использованием парашютных систем, на водной (дрифтеры) и земной поверхностях, на нескольких горизонтах глубины (ныряющие буи), на дне (автономные донные станции и подводные обсерватории). Капсулы, размещенные на водной поверхности, в атмосфере и на земной поверхности снабжены спутниковыми каналами связи с приемным пунктом. Помимо этого капсулы, находящиеся в водной среде, снабжены гидроакустическими каналами связи, что позволяет зарегистрированную информацию (сигналы) оперативно транслировать на приемный пункт посредством капсулы, находящийся на водной поверхности и снабженной, помимо гидроакустического канала связи, также и спутниковым каналом связи.Through measuring equipment (radiosonde, sonar probe, sensors for measuring air temperature, sea water, earth surface, atmospheric and hydrostatic pressure, deformation of the earth surface, technical means of generating, emitting and receiving sounding signals (ionizing, electromagnetic, acoustic, proton) located on measuring stations determine the parameters of geophysical fields of natural and artificial origin, while the diagnostic modules contain sets of capsules , representing radio probes placed in the atmosphere using parachute systems, on the water (drifters) and the earth's surface, at several depth horizons (diving buoys), on the bottom (autonomous bottom stations and underwater observatories). the atmosphere and on the earth’s surface are equipped with satellite communication channels with a receiving point.In addition, capsules located in the aquatic environment are equipped with hydro-acoustic communication channels, which allows recorded information (signals) a broadcast to a receiving point through the capsule, located on the water surface and provided with, in addition to the sonar communications channel, and also a satellite communication channel.

Капсулы от поверхности до дна размещают с образованием веерной зоны. При этом каждая капсула, находящаяся на поверхности, может принимать по гидроакустическому каналу связи сигналы от восьми других капсул, находящихся в толще водной среды.Capsules from the surface to the bottom are placed with the formation of a fan zone. Moreover, each capsule located on the surface can receive signals from eight other capsules located in the thickness of the aquatic environment via the sonar channel.

Принцип работы радиозондов аналогичен принципу работы, описанному в прототипе [3].The principle of operation of radiosondes is similar to the principle of operation described in the prototype [3].

Формирование, регистрация и обеспечение гидроакустического канала связи осуществляется посредством соответствующих гидроакустических средств.Formation, registration and provision of a hydro-acoustic communication channel is carried out by means of appropriate hydro-acoustic means.

Аналогами измерительных датчиков капсул, размещенных в толще водной среды, являются измерительные датчики, описанные в аналоге [1].Analogs of the measuring sensors of capsules located in the thickness of the aquatic environment are measuring sensors described in the analogue [1].

Спин-протонное зондирование основано на детектировании механизмов спин-фононных взаимодействий в морской среде методом когерентного импульсного протонного спинового эха, который является одним из современных и перспективных методов квантовой радиофизики и относится к методам неразрушающего контроля [17].Spin-proton sounding is based on the detection of the mechanisms of spin-phonon interactions in the marine environment by the method of coherent pulsed proton spin echo, which is one of the modern and promising methods of quantum radiophysics and relates to non-destructive testing [17].

Главное преимущество данного метода заключается в четкой физической концепции квантово-механических представлений о структуре вещества. Вся информация о структуре среды и явлениях, происходящих в ней, отображена в динамике прецессии спинов резонирующих поляризованных атомных ядер и детектируется методом протонного спинового эха, с учетом механизмов спин-фононных взаимодействий. Исследование структуры молекулы воды, динамики ее изменения в результате взаимодействия воды с природными и антропогенными объектами и явлениями дает возможность для изучения физической сути различных природных и антропогенных процессов (микроструктуры морской воды, динамики океанских течений, взаимодействия океана и атмосферы, поиск и обнаружение затонувших объектов, динамических характеристик магистральных трубопроводов и морских терминалов). Проблема исследования структуры воды, как и вообще жидкого состояния вещества, - одна из наиболее сложных в современной физике конденсированного состояния. Морская вода по составу и своей структуре является сложной гетерогенной и многофазной системой. Исследования показали, что многофазовые состояния морской воды обладают различными временами корреляции молекул жидкости и, соответственно, разными временами релаксации, которые зависят от интенсивности межфазового обмена. Благодаря уникальной энергетической чувствительности, почти достигшей в настоящее время квантового предела - постоянной Планка h=4·10-15 эВ/Гц, данный квантовый радиофизический метод все более широко используется для самых различных измерений, требующих предельных разрешения и чувствительности. Импульсная мультиплексная логика измерений позволяют выделить фазы с разной подвижностью молекул и временами жизни протона в данной фазе, что исключительно важно для решения вышеуказанных задач. А использование эффектов механизма спин-фононных взаимодействий, т.е. поглощение энергии ультразвукового излучения отдельными фазами, составляющими гетерогенную систему, позволяет усилить или подавить остальные составляющие, что существенно повышает селективность и чувствительность метода. Определение номинальных условий распространения различных физических полей в пограничном слое океан - атмосфера, а также в толще морских и океанических вод позволяет реализовать задачу поиска и обнаружения утечек при эксплуатации подводных магистральных трубопроводов и реализовать квантовую измерительную сигнатурную систему анализа и контроля оперативной подводной обстановки в области исследований.The main advantage of this method is a clear physical concept of quantum-mechanical ideas about the structure of matter. All information on the structure of the medium and the phenomena occurring in it is reflected in the dynamics of the precession of spins of resonating polarized atomic nuclei and is detected by the proton spin echo method, taking into account the mechanisms of spin-phonon interactions. The study of the structure of the water molecule, the dynamics of its change as a result of the interaction of water with natural and anthropogenic objects and phenomena makes it possible to study the physical essence of various natural and anthropogenic processes (microstructure of sea water, dynamics of ocean currents, the interaction of the ocean and atmosphere, search and detection of sunken objects, dynamic characteristics of trunk pipelines and offshore terminals). The problem of studying the structure of water, as well as the liquid state of matter in general, is one of the most complex in modern condensed matter physics. The composition and structure of sea water is a complex heterogeneous and multiphase system. Studies have shown that multiphase conditions of sea water have different times of correlation of liquid molecules and, accordingly, different relaxation times, which depend on the intensity of interphase exchange. Due to the unique energy sensitivity that has almost reached the quantum limit at present - the Planck constant h = 4 · 10 -15 eV / Hz, this quantum radiophysical method is increasingly used for a wide variety of measurements requiring extreme resolution and sensitivity. The pulsed multiplex measurement logic allows one to distinguish phases with different mobility of molecules and proton lifetimes in a given phase, which is extremely important for solving the above problems. And the use of the effects of the mechanism of spin-phonon interactions, i.e. the absorption of energy of ultrasonic radiation by the individual phases that make up the heterogeneous system allows you to strengthen or suppress the remaining components, which significantly increases the selectivity and sensitivity of the method. Determination of the nominal propagation conditions of various physical fields in the ocean-atmosphere boundary layer, as well as in the thickness of sea and ocean waters, allows realizing the task of detecting and detecting leaks during operation of underwater trunk pipelines and implementing a quantum measuring signature analysis and control system for operational underwater conditions in the field of research.

При этом осуществляется измерение геометрических размеров и соотношений, статистических, динамических и других физических характеристик контролируемых и наблюдаемых объектов (стационарных и подвижных), а также производится регистрация сигнатур: характерных полей, создаваемых этими объектами (электромагнитных, радиационных, магнитных), и приравненных к ним (полям) сигналов (акустических, сейсмических и др.), выявление химических и биологических агентов и состава конструкционных материалов объектов и их элементов.At the same time, the geometric dimensions and relationships, the statistical, dynamic and other physical characteristics of controlled and observed objects (stationary and moving) are measured, and the signatures are recorded: the characteristic fields created by these objects (electromagnetic, radiation, magnetic), and equivalent to them (fields) of signals (acoustic, seismic, etc.), identification of chemical and biological agents and the composition of structural materials of objects and their elements.

Измерительная аппаратура капсул, размещенных в водной среде и на земной поверхности (в прибрежной зоне), также включает датчик ионизирующего излучения, посредством которого в зоне, представляющей интерес (например, береговые изломы, магистральные трубопроводы и другие подводные сооружения), облучают пучком ионов подводный объект, регистрируют ионы, прошедшие через объект, детектором, на основе сигналов которого получают изображение, которое получают по распределению пробегов ионов [18]. На приемном пункте по информации, полученной от диагностических модулей, с учетом информационных данных предварительного целевого мониторинга выполняют сравнительный анализ стационарного и динамического процессов, выявляют аномальные области, строят прогноз развития ситуации путем построения параметрических моделей парных сравнений; при появлении в процессе регистрации сигналов новых аномальных точек корректируют прогноз на основе адаптивных методов оценок прогнозирования; на основании прогноза развития аномальных процессов в области исследований определяют степень рисков, влияющих на объекты хозяйственной деятельности, расположенные в области исследования, методом экспертных оценок, выраженных ранжировками, при этом выполняется проверка согласованности ранжировок с помощью коэффициентов ранговой корреляции Кендалла и Спирмена, коэффициента ранговой конкордации Кендалла и Бэбингтона Смита, и параметрической модели парных сравнений Терстоуна, Бредли-Терри-Льюса, и непараметрических моделей теории люсианов [19], что позволяет проводить точечное и интервальное оценивание параметров, проверять значимость их отличия от 0 в непараметрической постановке, строить доверительные границы для прогноза. Основными процедурами обработки прогностических экспертных оценок являются проверка согласованности, кластер-анализ полученных результатов исследований.The measuring equipment of capsules placed in the aquatic environment and on the earth’s surface (in the coastal zone) also includes an ionizing radiation sensor, through which an underwater object is irradiated with an ion beam in the zone of interest (for example, coastal fractures, main pipelines and other underwater structures) , the ions passing through the object are recorded by a detector, based on the signals of which an image is obtained, which is obtained by the distribution of the ranges of the ions [18]. At the reception point, based on the information received from the diagnostic modules, taking into account the information from preliminary target monitoring, a comparative analysis of stationary and dynamic processes is performed, anomalous areas are identified, a forecast of the situation development is made by constructing parametric models of pairwise comparisons; when new abnormal points appear during the registration process, the forecast is adjusted based on adaptive methods for forecasting estimates; Based on the forecast of the development of anomalous processes in the field of research, the degree of risks affecting the objects of economic activity located in the field of study is determined by the method of expert assessments expressed by rankings, and the consistency of the rankings is checked using the Kendall and Spearman rank correlation coefficients, the Kendall rank concordance coefficient and Babington Smith, and the parametric pairwise comparisons of Thurstone, Bradley-Terry-Lews, and nonparametric models of the theory of Xi'an [19], which allows for point and interval estimation of parameters to check the significance of their differences from 0 to nonparametric setting, building confidence limits for the forecast. The main processing procedures for prognostic expert assessments are consistency checking, cluster analysis of research results.

При этом размещают средства регистрации гидроакустических сигналов, представляющие собой широкополосные донные сейсмографы, непосредственно на границе вода - грунт в прибрежной зоне и на удалении от прибрежной зоны, а также на разных горизонтах по глубине, с использованием для установки автономных донных станций, подводных обсерваторий, заякоренных платформ. Аналогом широкополосных сейсмографов являются широкополосные сейсмографы типа ЭХП-17, ЭХП-20.At the same time, hydroacoustic signals recording means, which are broadband bottom seismographs, are placed directly at the water-ground boundary in the coastal zone and at a distance from the coastal zone, as well as at different depth horizons, using autonomous bottom stations, underwater observatories, anchored platforms. The analogue of broadband seismographs are broadband seismographs such as EHP-17, EHP-20.

На береговых станциях, размещенных вдоль береговой линии континентального шельфа, устанавливают широкополосные сейсмографы типа "G.Streckeisen Messgeratebau" (Швейцария) и "Guralp" (Англия) типа STS-1 и CMG-3. Выполняют регистрацию гидроакустических сигналов с выделением фаз типа РР, S, и Т. При этом регистрируют сейсмические шумы на частотах 0,008-20 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц, давление волн на дно на частотах 0,01-0,01 Гц.Broadband seismographs of the G.Streckeisen Messgeratebau type (Switzerland) and Guralp (England) type STS-1 and CMG-3 are installed at coastal stations located along the coastline of the continental shelf. Hydroacoustic signals are recorded with phases of the PP, S, and T type being separated. In this case, seismic noise is recorded at frequencies of 0.008-20 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz, wave pressure at the bottom at frequencies of 0.01-0 , 01 Hz.

Сигнал Т фазы, принятый в береговом клине, определяется в диапазоне частот 34…75 Гц при частоте квантования 160 Гц методом псевдодифференциального параболического уравнения, обеспечивающего выделение звуковых полей в двумерном неоднородном океане с переменными рельефом дна и профилем скорости звука с заданной точностью для любого диапазона углов скольжения локальных нормальных волн, с учетом взаимодействия между ними. Так как наблюдаемый сигнал S(t) является суммой сигналов от последовательно возбуждаемых слоев, то, представляя сигнал в виде вектора столбца временных отсчетов и обозначая через S векторы-столбцы сигналов от последовательно возбуждаемых слоев, имеем S(S1, S2,…, Sn), (a1, a2,…, an), ai - суть амплитуды рассеивателей. В качестве решающей статистики используют сумму квадратов амплитуд, имеющую максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Оценку получают методом наименьших квадратов, так как система линейных уравнений является неопределенной.The phase T signal received in the coastal wedge is determined in the frequency range 34 ... 75 Hz at a quantization frequency of 160 Hz using the pseudo-differential parabolic equation, which provides sound fields in a two-dimensional inhomogeneous ocean with variable bottom topography and sound velocity profile with a given accuracy for any angle range slip of local normal waves, taking into account the interaction between them. Since the observed signal S (t) is the sum of signals from successively excited layers, representing the signal as a vector of a column of time samples and denoting column vectors of signals from sequentially excited layers by S, we have S (S 1 , S 2 , ..., S n ), (a 1 , a 2 , ..., a n ), a i - the essence of the amplitude of the scatterers. As the decisive statistics, the sum of the squared amplitudes is used, which has the maximum value for the signal of the expected structure. The estimate is obtained by the least squares method, since the system of linear equations is uncertain.

Выполняя оценку для каждого момента времени, получают ее временную зависимость. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения звукового поля. При построении графика решающей статистики абсцисса глобального максимума соответствует времени прихода совокупного рассеянного сигнала. Определяют приход акустической волны сейсмического происхождения по величине сдвига частоты рассеянного излучения, при этом посредством средств регистрации, размещенных в ближней зоне от очага землетрясения, на внешних станциях приема и обработки сигналов, выполняют анализ низкочастотных составляющих рассеянного сигнала, качестве опорных квазигармонических высокочастотных сигналов используя шумы судоходства, а посредством средств регистрации, размещенных в прибрежной зоне, определяют момент появления и направление прихода сейсмоакустических волн путем узкополосной фильтрации и спектрального анализа. Выделение фаз типа РР, S и Т осуществляют путем узкополосной фильтрации посредством рекурсивных фильтров Баттерфорта, при этом входную фильтрацию осуществляют посредством рекурсивных фильтров с целочисленными коэффициентами, а сигналы с частотой дискретизации 100 Гц и ниже подвергают фильтрации с коэффициентами в виде чисел с плавающей запятой. Регистрацию гидроакустических сигналов осуществляют посредством широкополосных донных сейсмографов с не менее чем тремя сейсмическими каналами, при этом сигналы анализируются тремя независимыми детекторами, а сигнал обнаружения вырабатывается при совпадении сигналов тревоги, по крайней мере, в двух каналах из трех. Выполняют спектральный анализ как объемных волн фаз РР и S, так и поверхностных волн Лява, Релея и Стоунли.Performing an assessment for each point in time, get its time dependence. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of the sound field. When plotting the critical statistics of the abscissa of the global maximum, it corresponds to the time of arrival of the total scattered signal. The arrival of an acoustic wave of seismic origin is determined by the magnitude of the frequency shift of the scattered radiation, while using the recording means located in the near zone of the earthquake source, at external signal receiving and processing stations, the low-frequency components of the scattered signal are analyzed as reference quasi-harmonic high-frequency signals using shipping noise , and by means of registration tools located in the coastal zone, determine the moment of occurrence and direction of arrival of the seismic acoustic waves by the narrowband filtering and spectral analysis. Phase separation of the PP, S, and T phases is carried out by narrow-band filtering using Butterford recursive filters, while the input filtering is performed by recursive filters with integer coefficients, and signals with a sampling frequency of 100 Hz and below are filtered with coefficients in the form of floating point numbers. Acoustic signals are recorded by means of broadband bottom seismographs with at least three seismic channels, the signals being analyzed by three independent detectors, and the detection signal is generated when the alarms coincide in at least two out of three channels. Spectral analysis of both the body waves of the PP and S phases and the surface waves of Love, Rayleigh, and Stoneley is performed.

При регистрация сейсмических сигналов на дне одним из важных направлений использования широкополосных донных сейсмографов является исследование микросейсмических шумов, возбуждаемых морскими и океаническими волнами. Микросейсмы проявляются в широком диапазоне частот и служат естественным фоном, который определяет порог чувствительности сейсмографов. Регистрация характерных микросейсм выполняется с периодом около 6 секунд, кроме того, выявляются микросейсмы с периодами 20 и 100 секунд, что позволяет выделить как объемные Р и S волны, так и поверхностные волны Лява (колебания в диапазоне частот 0,0125-0,05 Гц), Релея и Стоунли (1-10 Гц). На береговых станциях волну Релея регистрируют на нулевой моде.When registering seismic signals at the bottom, one of the important areas of using broadband bottom seismographs is the study of microseismic noise excited by sea and ocean waves. Microseisms appear in a wide range of frequencies and serve as a natural background that determines the sensitivity threshold of seismographs. The characteristic microseisms are recorded with a period of about 6 seconds, in addition, microseisms with periods of 20 and 100 seconds are detected, which allows you to select both volume P and S waves and Love surface waves (oscillations in the frequency range 0.0125-0.05 Hz ), Rayleigh and Stoneley (1-10 Hz). At coast stations, the Rayleigh wave is recorded in the zero mode.

Аналогами подводных станций являются устройства, приведенные в источниках [20-27]. В общем случае подводные станции, кроме корпуса и конструктивных элементов (каркасная ферма, якорь-балласт, радиолокационные отражатели, маячки, автономный блок питания и т.д.), содержат измерительную аппаратуру, включающую спектроанализатор, блок контроля радиоактивного загрязнения, модем кабельной линии связи, блок регистрации и управления, аппаратуру гидроакустического управления, гидрофизический модуль, гидрохимический модуль, донный сейсмометр, блок управления датчиком магнитного поля, катушку прецессии, коммутационную коробку, блок автономного гидроакустического размыкателя, средства хранения информации.Analogs of underwater stations are the devices cited in the sources [20-27]. In general, underwater stations, in addition to the hull and structural elements (frame truss, ballast anchor, radar reflectors, beacons, autonomous power supply, etc.), contain measuring equipment, including a spectrum analyzer, a radioactive contamination control unit, a cable communication line modem , registration and control unit, hydroacoustic control equipment, hydrophysical module, hydrochemical module, bottom seismometer, magnetic field sensor control unit, precession coil, junction box, lok autonomous sonar breaker, storage media.

Основные технические характеристики спектроанализатора: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм на 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.The main technical characteristics of the spectrum analyzer are: a spectral range of 0.52-0.78 microns, a passband of 0.54 nm by 0.783 microns, a positioning accuracy of 0.2 nm in the spectrum, and a number of spectral channels of 4096.

Блок контроля радиационного загрязнения предназначен для определения in situ содержания в морской воде гамма-излучающих радионуклидов как техногенного, так и естественного происхождения.The radiation pollution control unit is designed to determine in situ the content of gamma-emitting radionuclides in man-made seawater of both technogenic and natural origin.

Модем кабельной линии связи предназначен для передачи зарегистрированных параметров на диспетчерскую станцию.The cable line modem is designed to transmit the registered parameters to the control station.

Блок регистрации и управления подводным комплексом предназначен для сбора информации от датчиков подводной обсерватории, привязки ее к системе точного времени, сжатия и передачи по кабельной линии связи через модем кабельной линии связи или для записи информации на жесткий магнитный диск в автономном режиме. Аппаратура гидроакустического телеуправления предназначена для управления режимами работы и тестирования подводной обсерватории, а также подачи сигнала на всплытие радиобуев. Аппаратура гидроакустического управления состоит из двух частей. Аппаратура, входящая в состав диспетчерской станции и осуществляющая передачу команд управления на расстоянии до 8 километров, предназначена для управления режимами работы путем передачи гидроакустических команд управления, приема квитанций от подводной обсерватории, подтверждающих выполнение команд, измерения дальности до подводной обсерватории.The registration and control unit for the underwater complex is designed to collect information from the sensors of the underwater observatory, bind it to the exact time system, compress and transmit via a cable communication line through a cable line modem, or to record information on a hard magnetic disk offline. The equipment for hydroacoustic telecontrol is designed to control the operating modes and testing of the underwater observatory, as well as supply a signal for the ascent of beacons. The sonar control equipment consists of two parts. The equipment, which is part of the dispatch station and transmitting control commands at a distance of up to 8 kilometers, is designed to control operating modes by transmitting hydroacoustic control commands, receiving receipts from the underwater observatory, confirming the execution of commands, measuring the distance to the underwater observatory.

Подводная часть аппаратуры гидроакустического управления, размещенная в подводной обсерватории, обеспечивает прием и декодирование гидроакустических команд управления режимами работ подводной обсерватории и передачу квитанций, подтверждающих выполнение команд, а также подачу команд на всплытие радиобуев, сообщающих о превышении тех или иных параметров, измеряемых подводной обсерватории при работе в автономном и кабельном режимах.The underwater part of the hydroacoustic control equipment, located in the underwater observatory, provides reception and decoding of hydroacoustic commands for controlling the operating modes of the underwater observatory and the transmission of receipts confirming the execution of commands, as well as the issuance of commands for the ascent of beacons reporting the excess of certain parameters measured by the underwater observatory at work in standalone and cable modes.

Гидрофизический модуль предназначен для выполнения измерений следующих величин:The hydrophysical module is designed to perform measurements of the following quantities:

- температуры,- temperature

- давления,- pressure

- электропроводимости,- electrical conductivity,

- вектора скорости течения (трехосный акустический измеритель течений),- current velocity vectors (triaxial acoustic current meter),

- ориентации платформы обсерватории (величины крен-дифферент).- Observatory platform orientation (roll-trim values).

Донный сейсмометр предназначен для обеспечения непрерывного сейсмического мониторинга морского дна в широком частотном и динамическом диапазонах. Он включает в себя сейсмические датчики, сейсмоакустический датчик, блок пространственной ориентации.The bottom seismometer is designed to provide continuous seismic monitoring of the seabed in a wide frequency and dynamic ranges. It includes seismic sensors, seismic acoustic sensor, spatial orientation unit.

Трехкомпонентные сейсмические датчики (две горизонтальные и одна вертикальная компоненты) предназначены для преобразования скорости колебаний грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазонах.Three-component seismic sensors (two horizontal and one vertical components) are designed to convert the speed of soil vibrations into an electrical signal in the corresponding dynamic and frequency ranges.

Трехкомпонентный сейсмоакустический датчик предназначен для преобразования третьей производной колебания грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазонах. Основные технические характеристики датчика: количество сейсмоакустических каналов 3, частотный диапазон 20-1000 Гц, динамический диапазон в полосе 1/3 октавы и центральной частотой 30 Гц не менее 60 дБ, амплитуда выходного сигнала не более ±105, амплитуда контрольного сигнала при токе нагрузки 4 мА не более ±5 В. Датчик пространственной ориентации предназначен для определения точного положения в пространстве всех сейсмодатчиков.A three-component seismic-acoustic sensor is designed to convert the third derivative of soil vibrations into an electrical signal in the corresponding dynamic and frequency ranges. The main technical characteristics of the sensor: the number of seismic-acoustic channels 3, the frequency range of 20-1000 Hz, the dynamic range in the 1/3 octave band and the central frequency of 30 Hz is not less than 60 dB, the amplitude of the output signal is not more than ± 105, the amplitude of the control signal at a load current of 4 mA not more than ± 5 V. The spatial orientation sensor is designed to determine the exact position in space of all seismic sensors.

В качестве датчика используется модуль электрического компаса ТСМ-2 фирмы "Precision Navigation", представляющий из себя трехосный феррозондовый магнитометр и электронный блок, выполненные на одной плате. В конкретном исполнении может быть применен магнитометр АКМ-1 с цезиевым датчиком, не требующим пространственной ориентации, а также пленочные магниточувствительные датчики (0,001-0,005 нТл). Блок гидрохимических измерений представляет собой устройство, предназначенное для классификации загрязнений морской воды по спектральным характеристикам и молекулярному составу, аналогами которого являются устройства, приведенные в источниках [28-31]. Средства регистрации и управления диспетчерской станции включают в себя:As a sensor, the TCM-2 electric compass module of Precision Navigation company is used, which is a three-axis flux-gate magnetometer and an electronic unit made on one board. In a specific design, an AKM-1 magnetometer with a cesium sensor that does not require spatial orientation, as well as magnetically sensitive film sensors (0.001-0.005 nT) can be used. The block of hydrochemical measurements is a device designed to classify seawater pollution by spectral characteristics and molecular composition, the analogues of which are given in the sources [28-31]. Dispatcher registration and management tools include:

- персональный компьютер, совместимый с IBM PC,- personal computer compatible with IBM PC,

- приемник спутниковой навигационной системы GPS,- receiver of satellite navigation system GPS,

- блок автономного гидроакустического размыкателя,- block autonomous sonar disconnector,

- аппаратуру гидроакустического телеуправления.- equipment for sonar telecontrol.

Минимальная конфигурация персонального компьютера включает:The minimum configuration of a personal computer includes:

- процессор - Pentium 166 МГц,- processor - Pentium 166 MHz,

- ОЗУ - 32 Мбайт,- RAM - 32 MB,

- плату SVGA с памятью 1 Мбайт,- SVGA card with 1 MB memory,

- дополнительную плату с двумя последовательными портами с FIFO памятью (UART16550 - совместимая).- An additional board with two serial ports with FIFO memory (UART16550 - compatible).

Средства регистрации и управления используются для обработки информации, полученной с подводной обсерватории. Программно-математическое обеспечение указанных средств предназначено для проверки всех измерительных каналов подводной обсерватории и блока регистрации и управления через последовательный порт RS-485, привязки к системе единого времени внутренних часов блока регистрации и управления посредством аппаратуры гидроакустического телеуправления и приемника GPS, осуществления привязки к географическим координатам посредством аппаратуры гидроакустического телеуправления, получения информации по результатах тестовых проверок после установки подводной обсерватории на дно.Registration and control tools are used to process information received from the underwater observatory. The software and mathematical means of these tools are designed to check all the measuring channels of the underwater observatory and the registration and control unit via the RS-485 serial port, to bind the internal clock of the registration and control unit to the single-time system using hydroacoustic telecontrol equipment and a GPS receiver, and to make geo-referencing by means of hydroacoustic telecontrol equipment, obtaining information on the results of test checks after installation Sheep underwater observatory to the bottom.

Блок автономного гидроакустического размыкателя предназначен для управления работой размыкателя балласта, необходимого для проведения спускоподъемных работ подводной обсерватории.The autonomous sonar disconnector block is designed to control the operation of the ballast disconnector necessary for hoisting operations of the underwater observatory.

Алгоритм основного режима работы диспетчерской станции заключается в обеспечении связи между подводным комплексом и диспетчерской станцией, которая осуществляется через оптоволоконный глубоководный кабель по методу доступа с временным разделением абонентов. Каждая подводная обсерватория имеет свой адрес. В этом случае сеть диспетчерских станций работает в симплексном режиме. К одной диспетчерской станции одновременно возможно подключение через глубоководный кабель до 16-ти подводных обсерваторий, работающих в автономном необслуживаемом режиме.The algorithm of the main operating mode of the dispatch station is to provide communication between the underwater complex and the dispatch station, which is carried out through a fiber optic deep-sea cable using the access method with time division of subscribers. Each underwater observatory has its own address. In this case, the network of control stations operates in simplex mode. Up to 16 underwater observatories operating in stand-alone maintenance-free mode can simultaneously be connected to one dispatching station through a deep-sea cable.

Количество измерительных каналов в каждой подводной обсерватории зависит от решаемой задачи в конкретном месте постановки подводной обсерватории. В принципе, максимальное количество цифровых измерительных каналов может быть до 30, а аналоговых - до 6.The number of measuring channels in each underwater observatory depends on the problem to be solved at a particular location of the underwater observatory. In principle, the maximum number of digital measuring channels can be up to 30, and analog - up to 6.

Управляющий компьютер диспетчерской станции и программно-математическое обеспечение реального времени предназначены для управления оборудованием подводной обсерватории, диагностирования ее неисправностей, приема данных, получаемых с подводной обсерватории, и размещения получаемых данных на устройствах накопления информации. Функционирование всего аппаратно-программного комплекса определяется файлом конфигурации, который создается специальной программой и задает наличие подводных обсерваторий, тип используемых геофизических каналов, параметры каналов, а также наличие или отсутствие аппаратуры синхронизации времени (приемник GPS).The control station’s control computer and real-time software and hardware are designed to control the equipment of the underwater observatory, diagnose its malfunctions, receive data received from the underwater observatory, and place the received data on information storage devices. The functioning of the entire hardware and software complex is determined by the configuration file, which is created by a special program and sets the presence of underwater observatories, the type of geophysical channels used, channel parameters, as well as the presence or absence of time synchronization equipment (GPS receiver).

При запуске программы регистрации считывается конфигурация всей сети подводной обсерватории и производится привязка времени по Гринвичу с точностью до нескольких десятков микросекунд и расчет поправок к частоте кварца компьютера для поддержания функционирования комплекса в случае кратковременного отказа приемника GPS. Синхронизация времени осуществляется каждую секунду от приемника GPS.When the registration program starts, the entire network of the underwater observatory is read and the Greenwich time is referenced to within a few tens of microseconds and the corrections are calculated to the quartz frequency of the computer to maintain the functioning of the complex in the event of a short-term GPS receiver failure. Time synchronization is carried out every second from the GPS receiver.

Вслед за синхронизацией происходит опрос, программирование, синхронизация и запуск оборудования отдельных подводных обсерваторий. Запрашивается состояние оборудования каждой подводной обсерватории (ее исправность, наличие каналов, исправность каналов и т.д.). В случае возникших проблем на экран выдается соответствующее сообщение (оно также записывается в файл протокола функционирования). В блок регистрации и управления подводной обсерватории передается программа работы для каждого измерительного канала, частота опроса и коэффициент усиления.Following synchronization, there is a survey, programming, synchronization and start-up of equipment of individual underwater observatories. The state of equipment of each underwater observatory is requested (its serviceability, availability of channels, serviceability of channels, etc.). In case of problems, an appropriate message is displayed on the screen (it is also recorded in the operation protocol file). The program of work for each measuring channel, the polling frequency and the gain are transmitted to the registration and control unit of the underwater observatory.

Перед запуском каждый блок управления и регистрации синхронизируется по времени компьютера диспетчерской станции (в дальнейшем синхронизация проводится каждые 10 сек). При синхронизации учитывается время прохождения сигнала от компьютера диспетчерской станции до синхронизируемого блока регистрации и управления. После этого блок регистрации и управления запускается и начинает сбор данных с измерительных каналов. Блок регистрации и управления в каждой подводной обсерватории работает независимо и всю информацию сжимает и складывает в буферную память. Управляющий компьютер диспетчерской станции циклически запрашивает у соответствующего блока регистрации и управления данные о зарегистрированных датчиками сигналов и, в случае их наличия, принимает их и записывает в свои буфера в оперативной памяти. После накопления достаточного количества данных для канала они переписываются в файл, соответствующий типу канала. Обычно эти файлы расположены на другом компьютере и доступны по локальной сети, хотя для кратковременных экспериментов система может быть сконфигурирована таким образом, что будет использоваться локальный диск. При кратковременных разрывах связи (до 10 мин) данные не теряются в силу наличия у каждого блока регистрации и управления достаточно большого собственного буфера. В процессе обмена данными оператором может быть проведена калибровка любого измерительного канала, входящего в состав сети диспетчерской станции. При возникновении нештатных ситуаций (разрыв связи с подводной обсерваторией, его поломка, отказ отдельных каналов, либо восстановления вышеперечисленного), а также некоторых штатных ситуаций (возникновение события или запуск калибровки соответствующего измерительного канала) выдается сообщение на экран, включающее время по Гринвичу наступления ситуации, имена подводных обсерваторий и канала и само сообщение. Сообщения также записываются в буфер размером 100 строк и в файл протокола. Буфер может быть просмотрен оператором в любое время.Before starting, each control and registration unit is synchronized by the time of the dispatch station computer (in the future, synchronization is performed every 10 seconds). During synchronization, the signal transit time from the control room computer to the synchronized registration and control unit is taken into account. After that, the registration and control unit starts up and starts collecting data from the measuring channels. The registration and control unit in each underwater observatory works independently and compresses and stores all information in a buffer memory. The control computer of the dispatching station cyclically requests data from the corresponding registration and control unit for the signals registered by the sensors and, if available, receives them and writes them to their buffers in the main memory. After accumulating a sufficient amount of data for the channel, they are overwritten into a file corresponding to the type of channel. Usually these files are located on another computer and are accessible on a local network, although for short-term experiments the system can be configured in such a way that a local disk will be used. With short-term communication breaks (up to 10 min), data is not lost due to the presence of each unit of registration and control of a sufficiently large own buffer. In the process of exchanging data, the operator can calibrate any measuring channel that is part of the control station network. In case of emergency situations (disconnection from the underwater observatory, its breakdown, failure of individual channels, or restoration of the above), as well as some normal situations (the occurrence of an event or the start of calibration of the corresponding measuring channel), a message is displayed on the screen, including the GMT time of the onset of the situation, names of the underwater observatories and the channel and the message itself. Messages are also written to a buffer of 100 lines and to the log file. The buffer can be viewed by the operator at any time.

Измерительные датчики подводной обсерватории после ее постановки на дно функционируют по прямому назначению. Зарегистрированные датчиками сигналы записываются на средства хранения информации, при сеансах связи передаются на диспетчерскую станцию, где выполняется полный анализ оценки сейсмического и гидродинамического состояния исследуемых районов, по результатам которого делается прогноз о возможных сейсмических и экологических последствиях природного и техногенного характера.The measuring sensors of the underwater observatory, after being placed at the bottom, function for their intended purpose. The signals recorded by the sensors are recorded on the information storage means, during communication sessions they are transmitted to a dispatch station, where a complete analysis of the assessment of the seismic and hydrodynamic state of the studied areas is carried out, based on which a forecast is made about possible seismic and environmental consequences of a natural and technogenic nature.

При реализации заявляемого способа, также используется устройство, основанное на детектировании механизмов спин-фононных взаимодействий в морской среде методом когерентного импульсного протонного спинового эха, который является одним из современных и перспективных методов квантовой радиофизики и относится к методам неразрушающего контроля. Главное преимущество данного метода заключается в четкой физической концепции квантово-механических представлений о структуре вещества. Вся информация о структуре среды и явлениях, происходящих в ней, отображена в динамике прецессии спинов резонирующих поляризованных атомных ядер и детектируется методом протонного спинового эха, с учетом механизмов спин-фононных взаимодействий. Исследование структуры молекулы воды, динамики ее изменения в результате взаимодействия воды с природными и антропогенными объектами и явлениями дает возможность для изучения физической сути различных природных и антропогенных процессов (микроструктуры морской воды, динамики океанских течений, взаимодействия океана и атмосферы, поиск и обнаружение затонувших объектов, динамических характеристик магистральных трубопроводов и морских терминалов). Проблема исследования структуры воды, как и вообще жидкого состояния вещества, одна из наиболее сложных в современной физике конденсированного состояния. Морская вода по составу и своей структуре является сложной гетерогенной и многофазной системой. Исследования показали, что многофазовые состояния морской воды обладают различными временами корреляции молекул жидкости и, соответственно, разными временами релаксации, которые зависят от интенсивности межфазового обмена. Благодаря уникальной энергетической чувствительности, почти достигшей в настоящее время квантового предела - постоянной Планка h=4·10-15 эВ/Гц, данный квантовый радиофизический метод все более широко используется для самых различных измерений, требующих предельных разрешения и чувствительности. Импульсная мультиплексная логика измерений позволяют выделить фазы с разной подвижностью молекул и временами жизни протона в данной фазе, что исключительно важно для решения технической задачи заявляемого способа.When implementing the proposed method, a device is also used based on the detection of the mechanisms of spin-phonon interactions in the marine environment by the method of coherent pulsed proton spin echo, which is one of the modern and promising methods of quantum radiophysics and relates to non-destructive testing methods. The main advantage of this method is a clear physical concept of quantum-mechanical ideas about the structure of matter. All information on the structure of the medium and the phenomena occurring in it is reflected in the dynamics of the precession of spins of resonating polarized atomic nuclei and is detected by the proton spin echo method, taking into account the mechanisms of spin-phonon interactions. The study of the structure of the water molecule, the dynamics of its change as a result of the interaction of water with natural and anthropogenic objects and phenomena makes it possible to study the physical essence of various natural and anthropogenic processes (microstructure of sea water, dynamics of ocean currents, the interaction of the ocean and atmosphere, search and detection of sunken objects, dynamic characteristics of trunk pipelines and offshore terminals). The problem of studying the structure of water, as well as the liquid state of matter in general, is one of the most complex in modern condensed matter physics. The composition and structure of sea water is a complex heterogeneous and multiphase system. Studies have shown that multiphase conditions of sea water have different times of correlation of liquid molecules and, accordingly, different relaxation times, which depend on the intensity of interphase exchange. Due to the unique energy sensitivity that has almost reached the quantum limit at present - the Planck constant h = 4 · 10 -15 eV / Hz, this quantum radiophysical method is increasingly used for a wide variety of measurements requiring extreme resolution and sensitivity. Pulse multiplexing measurement logic allows you to select phases with different mobility of molecules and proton lifetimes in this phase, which is extremely important for solving the technical problem of the proposed method.

Использование эффектов механизма спин-фононных взаимодействий, т.е. поглощение энергии ультразвукового излучения отдельными фазами, составляющими гетерогенную систему, позволяет усилить или подавить остальные составляющие, что существенно повышает селективность и чувствительность метода, установить номинальные условия распространения различных физических полей в пограничном слое океан - атмосфера, а также же в толще морских и океанических вод, и, кроме того, позволяет усовершенствовать систему контроля при обнаружении утечек в процессе эксплуатации магистральных трубопроводов и, в конечном итоге, создать квантовую измерительную сигнатурную систему анализа и контроля оперативной обстановки в регионе. Устройство, посредством которого реализуется заявляемый способ, представляет собой зонд протонного спинового эха, снабженный спектрометром протонного спинового эха и блоком обработки спин-релаксационных параметров, аналог которого описан в источнике [17].Using the effects of the mechanism of spin-phonon interactions, i.e. the absorption of energy of ultrasonic radiation by the individual phases that make up the heterogeneous system allows you to strengthen or suppress the remaining components, which significantly increases the selectivity and sensitivity of the method, to establish nominal conditions for the propagation of various physical fields in the boundary layer of the ocean - atmosphere, as well as in the thickness of sea and ocean waters, and, in addition, it allows to improve the monitoring system in case of leak detection during the operation of trunk pipelines and, ultimately, with create a quantum measuring signature system for analysis and control of the operational situation in the region. The device by which the inventive method is implemented is a proton spin echo probe equipped with a proton spin echo spectrometer and a spin-relaxation parameter processing unit, an analog of which is described in the source [17].

При использовании данного устройства также решается задача обеспечения безопасной эксплуатации газонефтяных месторождений, расположенных на акваториях Северного Ледовитого океана, при наличии айсберговой опасности. При этом устройство может быть установлено как непосредственно на поверхности айсберга в телескопическом устройстве, управляемом по радиоимпульсам, так и размещено в морской среде с плавательного средства, или на низколетящем летательном аппарате, например на вертолете или запускаемом с судна беспилотном комплексе ледовой разведки типа «Дозор» [32].When using this device, the task of ensuring the safe operation of gas and oil fields located in the waters of the Arctic Ocean in the presence of an iceberg hazard is also solved. In this case, the device can be installed either directly on the iceberg surface in a telescopic device controlled by radio pulses, or placed in a marine environment from a floating vehicle, or on a low-flying aircraft, for example, on a helicopter or an unmanned Dozor ice reconnaissance complex launched from a ship [32].

Посредством блока обработки спин-релаксационных параметров выполняют детектирование молекулярных спиновых взаимодействий протонов морской воды в жидкой (омываемой айсберг) и твердой фазах.By means of a processing unit for spin-relaxation parameters, molecular spin interactions of protons of sea water in the liquid (washed by an iceberg) and solid phases are detected.

Определяют τ - время и l - длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии или импульса. Параметры τ и l, которые характеризуют затухание во времени и пространстве взаимного влияния молекул, т.е. корреляцию, рассчитывают на основании зависимостей:Determine τ - time and l - length of the correlation of dynamic variables describing the energy or momentum fluxes. The parameters τ and l, which characterize the attenuation in time and space of the mutual influence of molecules, i.e. correlation calculated based on the dependencies:

tp=L/D2, где D - коэффициент диффузии, tp - температура, tp=τ(L/l1)2, L - объем, tp=L/c, с - коэффициент температурной проводимости [33]. Так как время протонной спин-решетчатой релаксации морской воды изменяется в зависимости от температуры [34, 35], то посредством разности температур воздуха, морской воды и ледяного образования определяется объем айсберга и его внешняя конфигурация.t p = L / D 2 , where D is the diffusion coefficient, t p is the temperature, t p = τ (L / l 1 ) 2 , L is the volume, t p = L / c, s is the coefficient of thermal conductivity [33] . Since the time of proton spin-lattice relaxation of sea water varies with temperature [34, 35], the volume of the iceberg and its external configuration are determined by the difference in air temperature, sea water and ice formation.

Длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины до подошвы ледяного образования, определяют в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных взаимодействий в морской воде.The correlation length of dynamic variables describing the energy and / or momentum flux from the top to the bottom of the ice formation is determined in the radial, axial and tangential directions by detecting the mechanisms of spin-phonon interactions in sea water.

Томографическое восстановление изображения исследуемого айсберга или торосистого ледового образования выполняют на уровне решетки льда - тридимита, что позволяет выявить трещины и изломы, анализ которых позволит принять наиболее правильное решение по транспортировке или разрушению айсберга при угрозе нарушения безопасной эксплуатации морских нефтегазовых терминалов месторождений.Tomographic image reconstruction of the studied iceberg or ice hummock is performed at the level of the ice lattice - tridymite, which allows to identify cracks and fractures, the analysis of which will make the most correct decision on the transportation or destruction of the iceberg in case of a threat to the safe operation of offshore oil and gas terminals.

Для исследований параметров среды используется весь спектр существующих датчиков: радиолокационных, геофизических (акустических, сейсмических, магнитных), радиоактивных излучений, оптоэлектронной и радиолокационной съемки, с перекрытием всего электромагнитного спектра. При этом осуществляется измерение геометрических размеров и соотношений, статистических, динамических и других физических характеристик контролируемых и наблюдаемых объектов (стационарных и подвижных), а также, производится регистрация сигнатур: характерных полей, создаваемых этими объектами (электромагнитных, радиационных, магнитных) и приравненных к ним (полям) сигналов (акустических, сейсмических и др.), выявление химических и биологических агентов и состава конструкционных материалов объектов и их элементов.To study the parameters of the environment, the whole range of existing sensors is used: radar, geophysical (acoustic, seismic, magnetic), radioactive radiation, optoelectronic and radar surveys, with the overlapping of the entire electromagnetic spectrum. At the same time, the geometric dimensions and relationships, the statistical, dynamic and other physical characteristics of controlled and observed objects (stationary and moving) are measured, and the signatures are recorded: the characteristic fields created by these objects (electromagnetic, radiation, magnetic) and equivalent to them (fields) of signals (acoustic, seismic, etc.), identification of chemical and biological agents and the composition of structural materials of objects and their elements.

В состав измерительной аппаратуры также включены эхолот, предназначенный для поиска продуктов гидросферы и их количественной оценки, а также для профилирования дна, гидролокатор бокового обзора, предназначенный для съемки рельефа дна, поиска и количественной оценки продуктов биосферы, высокоточный профилограф, предназначенный для точного профилирования рельефа дна, и низкочастотный параметрический профилограф, предназначенный для профилирования придонных осадков. Аналогами данных устройств являются устройства, приведенные в источнике [36], обеспечивающие определение скорости звука на нескольких горизонтах диапазона глубин, а также амплитуды отраженного i-м слоем дна акустического импеданса и определение величины относительного (межслойного) коэффициента отражения R: Ri=|ZiZi-1|/(Zi+Zi+1), где Zi и Zi+1 импедансы i-го слоя и предыдущего.The measuring equipment also includes an echo sounder designed to search for hydrosphere products and quantify them, as well as to profile the bottom, a side-scan sonar designed to capture the bottom topography, search and quantify biosphere products, and a high-precision profilograph designed to accurately profile the bottom topography , and a low-frequency parametric profilograph designed for profiling bottom sediments. The analogs of these devices are the devices shown in the source [36], which provide the determination of the speed of sound at several horizons of the depth range, as well as the amplitudes of the acoustic impedance reflected by the ith layer of the bottom and the determination of the relative (interlayer) reflection coefficient R: R i = | Z i Z i-1 | / (Z i + Z i + 1 ), where Z i and Z i + 1 are the impedances of the ith layer and the previous one.

Посредством гидроакустических средств получают абсолютные коэффициенты отражения слоя, импеданс слоя, коэффициент затухания акустической энергии в слое, коэффициент акустической восприимчивости слоя, коэффициент шероховатости слоя, распределение кажущейся плотности в толще донного грунта. Преимущество предлагаемого способа перед известными техническими решениями аналогичного назначения состоит в обеспечении регистрации сигналов геофизических полей, обусловленных как изменениями характеристик природной среды, так и воздействиями ОХД в исследуемой области. Предлагаемый способ может быть реализован на основе серийно выпускаемых измерительных средств, средств вычислительной техники, стандартных интерфейсах и апробированных алгоритмах обработки информации, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».By means of hydroacoustic means, absolute layer reflection coefficients, layer impedance, acoustic energy attenuation coefficient in the layer, layer acoustic susceptibility coefficient, layer roughness coefficient, apparent density distribution in the thickness of the bottom soil are obtained. The advantage of the proposed method over the well-known technical solutions of a similar purpose is to ensure the registration of signals of geophysical fields, due to both changes in the characteristics of the natural environment and the effects of OCD in the studied area. The proposed method can be implemented on the basis of commercially available measuring tools, computer equipment, standard interfaces and proven information processing algorithms, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition “industrial applicability”.

Источники информацииInformation sources

1. RU 2254600 C1, 20.06.2005.1. RU 2254600 C1, 20.06.2005.

2. RU 2041476 C1, 09.08.1995.2. RU 2041476 C1, 08/09/1995.

3. RU 2295142 C1, 10.03.2007.3. RU 2295142 C1, 03/10/2007.

4. RU 2156958 C1, 27.09.2000.4. RU 2156958 C1, 09/27/2000.

5. DE 2455341 A1, 26.05.1976.5. DE 2455341 A1, 05.26.1976.

6. RU 2066468 C1, 10.09.1996.6. RU 2066468 C1, 09/10/1996.

7. RU 1251694 C, 30.07.1994.7. RU 1251694 C, 07.30.1994.

8. RU 1787273 A3, 07.01.1993.8. RU 1787273 A3, 01/07/1993.

9. SU 1787276 A3, 07.01.1993.9.SU 1787276 A3, 01/07/1993.

10. SU 1787275 A3, 07.01.1993.10. SU 1787275 A3, 01/07/1993.

11.SU 1787274 A3, 07.01.1993.11.SU 1787274 A3, 01/07/1993.

12. RU 2030769 C1, 10.03.1995.12. RU 2030769 C1, 03/10/1995.

13. RU 2030766 C1, 10.03.1995.13. RU 2030766 C1, 03/10/1995.

14. RU 2292569 C1, 27.01.2007.14. RU 2292569 C1, 01/27/2007.

15. Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами и родственных явлений в океане. - М.: Янус - К, 2005. 360 с.15. Levin B.V., Nosov M.A. Physics of tsunamis and related phenomena in the ocean. - M.: Janus - K, 2005.360 s.

16. Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1993, 325 с.16. Rabinovich A.B. Long gravitational waves in the ocean: capture, resonance, radiation. - St. Petersburg: Gidrometeoizdat, 1993, 325 p.

17. Зверев С.Б. Новый метод исследования динамики вод океана / Труды Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, т.3, Владивосток, 1990, с.160-172.17. Zverev S.B. A new method for studying the dynamics of ocean waters / Transactions of the Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, vol. 3, Vladivostok, 1990, p. 160-172.

18. US 3980885 А, 14.09.1976.18. US 3980885 A, 09/14/1976.

19. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. - М.: Радио и связь, 1982, 432 с.19. Kofman A. Introduction to the theory of fuzzy sets. - M .: Radio and communications, 1982, 432 p.

20. RU 2270464 C1, 20.02.2006.20. RU 2270464 C1, 02.20.2006.

21. RU 2276388 C1, 10.05.2006.21. RU 2276388 C1, 05/10/2006.

22. RU 2294000 C1, 20.02.2007.22. RU 2294000 C1, 02.20.2007.

23. EP 0519031 A1, 23.12.1992.23. EP 0519031 A1, 12.23.1992.

24. EP 0516662 A1, 09.12.1992.24. EP 0516662 A1, 12/9/1992.

25. NO 911639 A, 26.10.1992.25.NO 911 639 A, 10.26.1992.

26. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. Океанология: средства и методы океанологических исследований. - М.: Наука, 2005.26. Smirnov G.V., Eremeev V.N., Ageev M.D. and other Oceanology: means and methods of oceanological research. - M.: Science, 2005.

27. Ковчин И.С. Автономные океанографические средства измерений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991.27. Kovchin I.S. Autonomous oceanographic measuring instruments. - L .: Gidrometeoizdat, 1991.

28. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию под ред. Дытнерского Ю.Н. - М.: Химия, 1983.28. The main processes and apparatuses of chemical technology: Design Manual, ed. Dytnersky Yu.N. - M.: Chemistry, 1983.

29. Химико-аналитические комплексы фирмы Agilent Technologies (US), http://www.chem.agilent.com.29. Chemical analytical complexes of the company Agilent Technologies (US), http://www.chem.agilent.com.

30. Химико-аналитические комплексы фирмы SR1 Instruments (US), http://www.perichrom.com.30. Chemical analytical complexes of the company SR1 Instruments (US), http://www.perichrom.com.

31. Химико-аналитические комплексы ЗАО "Хроматэк" (RU), http://www.chromatec.ru.31. Chemical analytical complexes of CJSC Chromatek (RU), http://www.chromatec.ru.

32. Робот исследует льды / Пресс-Регион Плюс, №1, С. - Пб., 2009, с.4.32. A robot explores ice / Press Region Plus, No. 1, S. - Pb., 2009, p. 4.

33. Большая Советская Энциклопедия под ред. Прохорова A.M. 3-е издание, т.21. - М.: Советская Энциклопедия, 1975, с.1854.33. Great Soviet Encyclopedia, ed. Prokhorova A.M. 3rd edition, vol. 21. - M .: Soviet Encyclopedia, 1975, p. 1854.

34. Попов Н.И., Федоров К.Н., Орлов В.М. Морская вода. - М.: Наука, 1979, с.261.34. Popov N.I., Fedorov K.N., Orlov V.M. Sea water. - M .: Nauka, 1979, p. 261.

35. Мельниченко Н.А. Влияние основных компонентов морской воды на ее структурные особенности / Океанология, 1975, том 15, вып.5, с.839-841.35. Melnichenko N.A. The influence of the main components of sea water on its structural features / Oceanology, 1975, Volume 15, Issue 5, pp. 839-841.

36. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Гидроакустические параметрические системы. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004, 400 с.36. Voronin V.A., Tarasov S.P., Timoshenko V.I. Hydroacoustic parametric systems. - Rostov-on-Don: Rostizdat, 2004, 400 p.

37. Walker D.A. and Bernard E.N. Comparison of T-Phase Spectra and Tsunami. Amplitudes for Tsunamigenic and Other Earthquakes. J. Geophys. Res., 98, № C7, p.12557-12565, 1993.37. Walker D.A. and Bernard E.N. Comparison of T-Phase Spectra and Tsunami. Amplitudes for Tsunamigenic and Other Earthquakes. J. Geophys. Res., 98, No. C7, p. 12557-12565, 1993.

38. Okal E.A. Seismic parameters controlling far-field tsunami amplitudes: a review. Nat. Hazards, 1, p.69-96, 1988.38. Okal E.A. Seismic parameters controlling far-field tsunami amplitudes: a review. Nat. Hazards, 1, p. 69-96, 1988.

Claims (1)

Способ оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана, включающий транспортировку к области исследования диагностического модуля, последовательное, с временными заданными интервалами, отделение от него нескольких комплектов спускаемых капсул, снабженных измерительной аппаратурой, включая радиозонд, количество которых удовлетворяет условию заполнения исследуемой области, измерение с помощью радиозондов во время их спуска и после приземления или приводнения параметров атмосферы, земной поверхности и океана, передачу информации от радиозондов на пункты приема, при этом на каждом i-м радиозонде измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана преобразуют в цифровые коды, формируют цифровое сообщение, содержащее i-й номер радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана в цифровой форме, генерируют высокочастотное колебание на частоте ωi, манипулируют его по фазе цифровым сообщением, и сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией усиливают по мощности и излучают в эфир, а на каждом пункте приема осуществляют последовательный поиск и преобразование сигналов по частоте, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, осуществляют его частотное детектирование, в результате которого выделяют короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы сложного сигнала с фазовой манипуляцией, формируют с их помощью разнополярное напряжение в прямом и обратном коде, пропорциональное цифровому сообщению, регистрируют и анализируют его, в результате чего определяют i-й номер радиозонда и значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана, отличающийся тем, что в состав комплектов спускаемых капсул включают дрейфующие и подводные измерительные станции, перед размещением капсул с измерительной аппаратурой выполняют мониторинг исследуемой области по фондовой и/или архивной информации, с формированием базы данных на пункте приема, включающей информацию о рельефе дна, стационарных гидродинамических процессах, данные дистанционных аэрокосмических зондирований, характеристики состояния природной среды и техногенных объектов хозяйственной деятельности, характеристики геофизических полей, с формированием электронных карт; дрейфующие измерительные станции, снабженные спутниковым каналом радиосвязи и гидроакустическим каналом связи, размещают на водной поверхности; подводные измерительные станции, снабженные гидроакустическим каналом связи, размещают на нескольких горизонтах по глубине и на дне морской акватории; измерительные станции на дне морской акватории размещают вдоль береговой линии, на континентальных окраинах и на поверхности континентального шельфа в точках с явно выраженным рельефом поверхности (впадины, поднятия, подводные хребты, равнинные участки), в радиальном и аксиальном направлениях от установленных заранее базовых точек с известными геодезическими и географическими координатами; посредством измерительных дрейфующих и подводных измерительных станций выполняют ионизирующие, электромагнитное, акустическое и спин-протонное зондирования водной и земной среды, с последующим восстановлением и картированием рельефа среды, при этом излучение и прием сигналов выполняют по методике многократных перекрытий или одинаковых зондирований, выделяют флуктуации аномальных сигналов на фоновых уровнях естественной среды, выполняют сравнительный анализ стационарного и динамического процессов, выявляют аномальные области, строят прогноз развития ситуации путем построения параметрических моделей парных сравнений; при появлении в процессе регистрации сигналов новых аномальных точек корректируют прогноз на основе адаптивных методов оценок прогнозирования; на основании прогноза развития аномальных процессов в области исследований определяют степень рисков, влияющих на объекты хозяйственной деятельности, расположенные в области исследования, методом экспертных оценок, выраженных ранжировками, при этом выполняется проверка согласованности ранжировок посредством коэффициентов ранговой корреляции Кендалла и Спирмена, коэффициента ранговой конкордации Кендалла и Бэбингтона Смита, и параметрической модели парных сравнений Терстоуна, Бредли-Терри-Льюса, и непараметрических моделей теории люсианов; посредством подводных измерительных станций регистрируют сигналы сейсмического происхождения, выполняют съемку геомагнитного и гравитационного полей; определяют прочностные характеристики грунта дна путем измерения коэффициентов сопротивления и трения; при акустическом зондировании морского дна регистрируют характеристики искажений формы отраженного сигнала, по которому судят о материале и размерах подводного объекта; спектральный анализ сейсмических волн выполняют как для объемных волн фаз РР и S, так и для поверхностных волн Лява, Релея и Стоунли, при картировании рельефа местности выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт. A method for operational research of the atmosphere, the earth’s surface, and the ocean, including transporting a diagnostic module to the study area, sequentially, with time given intervals, separating from it several sets of launch capsules equipped with measuring equipment, including a radio probe, the number of which satisfies the condition for filling the studied area, measuring using radiosondes during their descent and after landing or landing parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean, before I receive information from radiosondes to reception points, while on each i-th radiosonde the measured values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean are converted into digital codes, a digital message is generated containing the ith number of the radiosonde and the measured values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean in digital form, generate a high-frequency oscillation at the frequency ωi, manipulate it in phase with a digital message, and the generated complex signal with phase manipulation is amplified in power and radiated into the air, and on each To the reception channel, a signal is searched and converted sequentially by frequency, a complex signal is extracted with phase shift keying at an intermediate frequency, its frequency detection is performed, as a result of which short unipolar pulses are emitted, which correspond to moments of an abrupt change in the phase of a complex signal with phase shift keying, and they form a bipolar the voltage in the forward and reverse codes proportional to the digital message is recorded and analyzed, as a result of which it is determined the i-th number of the radiosonde and the values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean, characterized in that the set of launch capsules include drifting and underwater measuring stations, before placing the capsules with measuring equipment, the studied area is monitored by stock and / or archive information, with the formation of a database at the reception point, including information about the bottom topography, stationary hydrodynamic processes, data from remote aerospace soundings, state characteristics at one environment and man-made objects of economic activity, the characteristics of geophysical fields, the formation of electronic maps; drifting measuring stations equipped with a satellite radio channel and a hydro-acoustic communication channel are placed on a water surface; underwater measuring stations equipped with a hydro-acoustic communication channel are placed at several horizons in depth and at the bottom of the sea; measuring stations at the bottom of the sea are placed along the coastline, on the continental margins and on the surface of the continental shelf at points with a pronounced surface topography (depressions, elevations, underwater ridges, plain areas), in the radial and axial directions from previously established base points with known geodetic and geographical coordinates; using measuring drift and underwater measuring stations, ionizing, electromagnetic, acoustic and spin-proton soundings of the aquatic and terrestrial environments are performed, followed by restoration and mapping of the relief of the medium, while the radiation and reception of signals are performed according to the method of multiple overlapping or identical soundings, and fluctuations of anomalous signals are distinguished at the background levels of the natural environment, they perform a comparative analysis of stationary and dynamic processes, identify abnormal areas, SNF forecast of the situation development by building parametric models pairwise comparisons; when new abnormal points appear during the registration process, the forecast is adjusted based on adaptive methods for forecasting estimates; Based on the forecast of the development of anomalous processes in the field of research, the degree of risks affecting the objects of economic activity located in the field of study is determined by the method of expert assessments expressed by rankings, and the consistency of the rankings is checked using the Kendall and Spearman rank correlation coefficients, the Kendall rank concordance coefficient and Babington Smith, and the parametric paired comparisons of Thurstone, Bradley-Terry-Lews, and nonparametric theory models lusianite; using underwater measuring stations, signals of seismic origin are recorded, and geomagnetic and gravitational fields are recorded; determine the strength characteristics of the bottom soil by measuring the coefficients of resistance and friction; during acoustic sounding of the seabed, the characteristics of distortions in the shape of the reflected signal are recorded, which are used to judge the material and dimensions of the underwater object; Spectral analysis of seismic waves is performed both for body waves of the PP and S phases, and for the surface waves of Love, Rayleigh, and Stoneley; when mapping the terrain, conjugate topographic and navigation raster maps.
RU2010109954/28A 2010-03-16 2010-03-16 Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean RU2436134C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109954/28A RU2436134C1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109954/28A RU2436134C1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010109954A RU2010109954A (en) 2011-09-27
RU2436134C1 true RU2436134C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=44803452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010109954/28A RU2436134C1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436134C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524045C2 (en) * 2012-08-16 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method for determination of geographic position of observed area of observation equipment being moved relative to spacecraft, system for its implementation and device for arranging emitters on observation equipment
RU2531024C1 (en) * 2013-06-03 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of remote earth probing (reb)
RU2643790C1 (en) * 2016-12-08 2018-02-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of earth surface relief measurement
RU2681671C1 (en) * 2017-10-23 2019-03-12 Открытое акционерное общество "Авангард" Computer system for remote control of navigation complexes for arctic automated environmental monitoring
WO2022051471A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-10 The Johns Hopkins University Estimating magnetic field using a network of satellites

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЗЛОВ С.А. Концептуальные основы инженерно-геологических исследований Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции. - Нефтегазовое дело, 2006, вып.1. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524045C2 (en) * 2012-08-16 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method for determination of geographic position of observed area of observation equipment being moved relative to spacecraft, system for its implementation and device for arranging emitters on observation equipment
RU2531024C1 (en) * 2013-06-03 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of remote earth probing (reb)
RU2643790C1 (en) * 2016-12-08 2018-02-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of earth surface relief measurement
RU2681671C1 (en) * 2017-10-23 2019-03-12 Открытое акционерное общество "Авангард" Computer system for remote control of navigation complexes for arctic automated environmental monitoring
WO2022051471A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-10 The Johns Hopkins University Estimating magnetic field using a network of satellites

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010109954A (en) 2011-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Galvan et al. The 2009 Samoa and 2010 Chile tsunamis as observed in the ionosphere using GPS total electron content
RU2431868C1 (en) Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method
Rolland et al. Detection and modeling of Rayleigh wave induced patterns in the ionosphere
Sun et al. Ionospheric F2 region perturbed by the 25 April 2015 Nepal earthquake
RU2433425C2 (en) Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method
Essen et al. On the generation of secondary microseisms observed in northern and central Europe
RU2617525C1 (en) Anchored profiling underwater observatory
Chadwell et al. Plate motion at the ridge‐transform boundary of the south Cleft segment of the Juan de Fuca Ridge from GPS‐Acoustic data
Zhao et al. Ionospheric and geomagnetic disturbances caused by the 2008 Wenchuan earthquake: A revisit
Wang et al. Review on recent progress in near-field tsunami forecasting using offshore tsunami measurements: Source inversion and data assimilation
RU2436134C1 (en) Method for rapid investigation of atmosphere, earth&#39;s surface and ocean
Taweesintananon et al. Distributed acoustic sensing of ocean-bottom seismo-acoustics and distant storms: A case study from Svalbard, Norway
Farghal et al. The potential of using fiber optic distributed acoustic sensing (DAS) in earthquake early warning applications
US10520615B1 (en) Fluid resonant seismic surveying
RU2456644C2 (en) Geochemical exploration method
RU2304794C2 (en) Mode of hydrometeorologoacouctic observation over an area of water
Lognonné et al. Seismic waves in the ionosphere
Kato et al. Developments of GNSS buoy for a synthetic geohazard monitoring system
RU2545159C1 (en) Anchored profiling underwater observatory
RU2738589C1 (en) Method for determining tsunami hazard
RU2748132C1 (en) Method for detecting the possibility of a tsunami
RU2457514C1 (en) Method of determining tsunami precursor
RU2468395C1 (en) Underwater observatory
Srivastava et al. GNSS TEC‐based detection and analysis of acoustic‐gravity waves from the 2012 Sumatra double earthquake sequence
Sobisevich et al. Geohydroacoustic noise monitoring of under-ice water areas of northern seas