CN100507605C - 海上地震勘测 - Google Patents

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CN100507605C CNB028059735A CN02805973A CN100507605C CN 100507605 C CN100507605 C CN 100507605C CN B028059735 A CNB028059735 A CN B028059735A CN 02805973 A CN02805973 A CN 02805973A CN 100507605 C CN100507605 C CN 100507605C
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Abstract

一种在海上地震勘测(200)中使用的方法，本方法至少生成一条穿越多条预定地震勘测路径(202)的航线。本方法包括生成多条穿越预定地质勘测路径(202)一个子集的航线。这些航线满足勘测的各约束，诸如引入(402)和引出(401)距离及最小的转弯半径(404)。对各航线生成的惩罚，包括：测线变更惩罚、危害惩罚、拖缆箭翎惩罚、和根据勘测测线优先权、勘测船(101)总的勘测距离和时间、维护要求、和最后位置的惩罚。根据这些惩罚，至少选出一条航线。

Description

海上地震勘测
技术领域
本发明涉及海上地震勘测，更具体说，是涉及生成穿过海上地震勘测各勘测测线的航线的系统和方法。
背景技术
海上地震勘测被石油公司用于对可能蕴含油或气的地质储油构造进行定位，和确定适当的钻探位置。一般说来，石油公司要为特定地质地区的探查，与政府协商。该公司的地质学家在这些地区内圈定最有希望的区域，然后设计勘测图，他们希望该勘测图能以最低的成本引出最有用的信息。根据用关心的特征来比较图的粗糙度，可以把勘测图表征为“2D”或“3D”的勘测图。一种典型的“2D”勘测图可以包括一百条直的勘测测线，长度范围从30到200km，排列在重叠的格子中；一种典型的“3D”勘测图可以包括相同数量但间隔更密的平行测线。
勘测是由航行器或船101，牵引着一条或多条海面下的拖缆102和一个或多个地震振源103进行的，如图1所示。每一震源103是压缩空气枪阵列，以规则的时间间隔发出强冲击波或地震脉冲。每一拖缆102都是一长的电缆，沿其长度方向分布着水听器。当船沿直的测线航行时，震源103发出的地震脉冲，通过水传播并被海底下的构造层向水面反射回去。每一拖缆102内各水听器检测的这些反射信号，到达每一水听器的信号，曾经沿不同的路径传播。通过对水听器检测的反射信号进行分析和相关，可以对船驶过的直的测线下海床的地质构造，绘制出曲线。一系列直的测线在关心的区域上形成网格，从该一系列直测线上测量的地震数据，可以生成海底特定区域的地质构造地图或模型。使用直的测线，是为了便于水听器阵列的数据分析。
典型的海上地震勘测图200包括一系列直测线202，如图2所示。船101牵引拖缆102和地震振源103，沿每一测线航行，收集地震数据。从一条测线的末端行驶至下一条测线的始端的过程，被称为测线变更。在测线变更时，不收集地震数据。因此重要的是，降低船101在勘测测线之间消耗在测线变更上的非生产性时间。但是，为改善生产率，穿过勘测测线的顺序和方向的规划，不是一项无足轻重的任务。存在庞大数量的沿该一系列测线的可能航线，船101可以从中选择任何一条。由于开始勘测某指定勘测测线时，必须保证拖缆102是直的，还由于具体的勘测航行器应使用最小的转弯半径，使这个问题变得复杂。此外，如果勘测地区是在潮汐区中或在浅水区中，那么，至关重要的是，要顾及局部海流和潮汐高度的改变，避免潜在的危险的危害。还有，船在特定时间的定位，例如，为了与一直升机相遇，可能是重要的。还有，在测线变更时，需要必要的时间进行维护或紧急修理。
当今，勘测航线是用手工规划的，结果，在某些方面，尤其是在航线方面，可能不是最佳的。因此，有必要提供一种系统和方法，以便在海上地震勘测中，生成一条穿过预定的地震勘测各测线的航线，或至少对航线规划的现有方法和系统的一种有用的替代。
发明内容
本发明提供一种海上勘测系统，包括：
一个或多个输入端，用于接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
一个或多个处理器，用于处理所述勘测数据；和
一个或多个海上勘测模块，用于使所述一个或多个处理器中的至少一个：
(i)处理所述勘测数据，以便产生穿过所述多个勘测路径的至少一个子集的多个航线，所述航线满足所述勘测约束；
(ii)产生对所述各航线相应的惩罚；
(iii)根据所述惩罚，选择所述航线的至少一个，以便提供穿过所述多个预定勘测路径的至少一个航线；及
(iv)产生展示所述至少一个航线的显示数据，
该海上勘测系统还包括一个显示器，用于显示所述显示数据，以便展示所述至少一个航线供海上勘测航行器沿着穿过，执行所述海上勘测。
本发明还提供一种海上勘测系统，包括：
一个或多个输入端，用于接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
一个或多个处理器，用于处理所述勘测数据；和
一个或多个海上勘测模块，用于使所述一个或多个处理器中的至少一个：
(a)产生多个部分航线，每个部分航线包含所述多个勘测路径的一个不同子集，所述部分航线满足所述勘测约束；
(b)对于每个部分航线，通过扩充该部分航线产生相应的扩充航线集合，以包含剩余勘测路径中的各自选择的勘测路径，所述扩充航线满足所述勘测约束；
(c)产生对所述扩充航线的惩罚；
(d)根据所述惩罚，选择所述扩充航线的一个子集；
(e)重复步骤(b)-(d)，使用所述扩充航线子集作为所述部分航线集合，以便提供穿过所述多个勘测路径的至少一个航线；及
(f)产生显示数据，用于输出在所述计算机系统的显示器上，所述显示数据展示所述至少一个航线供勘测航行器沿着穿过，执行所述海上勘测。
本发明还提供一种海上勘测系统，包括：
一个或多个输入端，用于接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
一个或多个处理器，用于处理所述勘测数据；和
一个或多个海上勘测模块，用于使所述一个或多个处理器中的至少一个：
产生穿过所述多个勘测路径的至少一个子集的多个航线，所述航线满足所述勘测约束；
产生对所述航线相应的惩罚；
根据所述惩罚，选择所述航线的至少一个；
从所选择的至少一个所述航线，产生穿过所述多个勘测路径的航线；及
根据所述航线的度量，评估所述勘测。
本发明提一种海上勘测过程，所述过程由计算机系统执行，并且包括：
在所述计算机系统的一个或多个输入端，接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
使用所述计算机系统的一个或多个处理器，处理所述勘测数据，以便：
(i)产生穿过所述多个勘测路径的至少一个子集的多个航线，所述航线满足所述勘测约束；
(ii)产生对所述航线的相应惩罚；
(iii)根据所述惩罚，选择所述航线的至少一个，以便提供穿过所述多个勘测路径的至少一个航线；及
(iv)产生显示数据，用于输出在所述计算机系统的显示器上，所述显示数据展示所述至少一个航线供勘测航行器沿着穿过，执行所述海上勘测。
本发明还提供一种海上勘测过程，所述过程由计算机系统执行，并且包括：
在所述计算机系统的一个或多个输入端，接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
使用所述计算机系统的至少一个处理器，处理所述勘测数据，以便：
(a)产生多个部分航线，每个部分航线包含所述多个勘测路径的一个不同子集，所述部分航线满足所述勘测约束；
(b)对于每个部分航线，通过扩充该部分航线产生相应的扩充航线集合，以包含剩余勘测路径中的各自选择的勘测路径，所述扩充航线满足所述勘测约束；
(c)产生对所述扩充航线的惩罚；
(d)根据所述惩罚，选择所述扩充航线的一个子集；
(e)重复步骤(b)-(d)，使用所述扩充航线子集作为所述部分航线集合，以便提供穿过所述多个勘测路径的至少一个航线；及
(f)产生显示数据，用于输出在所述计算机系统的显示器上，所述显示数据展示所述至少一个航线供勘测航行器沿着穿过，执行所述海上勘测。
本发明提供一种海上勘测评估过程，所述过程由计算机系统执行，并且包括：
在所述计算机系统的一个或多个输入端，接收海上勘测的勘测数据，所述勘测数据包含多个勘测路径和勘测约束；
使用所述计算机系统的至少一个处理器，处理所述勘测数据，以便：
生成穿过所述勘测路径的一个子集的多个航线，所述航线满足所述勘测约束；
生成对所述航线的相应惩罚；
根据所述惩罚，选择至少一条所述航线；
从选择的所述至少一条航线，生成穿过所述多条勘测路径的一条航线；和
根据所述航线的某种度量，评估所述勘测。
本发明提供一种海上勘测系统，包括用于执行各勘测步骤的组件。
本发明提供一种用于控制海上勘测的系统，包括：
与确定勘测航行器当前位置的定位系统连接的接口；和
海上勘测系统，包含为所述勘测航行器、根据所述当前穿过所述航线的位置生成导航数据的装置。
附图说明
下面参照附图，仅以举例方式说明本发明各优选实施例，附图中：
图1是牵引着地震振源和拖缆的地震勘测船的示意图；
图2是一系列预定地震勘测测线的规划图简图，同时画出勘测船；
图3是海上地震勘测规划系统一个优选实施例的方框图；
图4是勘测测线之间的勘测船，穿过测线变更的路径参数示意图；
图5和图6是由勘测规划系统生成的简图，表明两条通过示于图2勘测测线的航线；
图7是表明勘测中的箭翎的示意图；和
图8至10是勘测规划系统生成的屏幕显示举例。
具体实施方式
一种如图3所示的勘测规划系统(SPS)1，执行勘测规划过程，根据提供的勘测测线坐标及其他约束，确定大量可能的海上地震勘测航线的总开销，并从生成的航线集合，即那些穿过最短距离或要求最短时间的航线，确定效率最高的航线。下面说明的一种实现SPS1的装置，包括带有磁盘存储器3的标准计算机系统2，磁盘存储器3有软件模块提供的组件，软件模块由计算机系统2存储并执行，计算机系统2可以是运行Microsoft WindowsTM操作系统的个人计算机。本领域熟练人员显然知道，SPS1的组件可以分布在一个或多个不同的计算机系统上，这些计算机可以在不同的地方，以通信网络连接。还有，由SPS 1软件模块执行的步骤，至少有一些可以由硬件电路如专用集成电路(ASIC)执行。
作为文本文件向SPS1提供的勘测图，包括按WGS84或WGS90(World Geodetic System)格式的每一勘测测线的坐标，每一测线一对坐标对。文件中的第一坐标对，在测线的较北端，但如果该测线走向纯粹沿东西方向，则首先给出较东的坐标。每一勘测测线还给出一名字，作为文本文件对应测线的第一标记。SPS 1读取文本文件，然后生成勘测图200的显示，为规定测线的性质，如分配优先权给特定的勘测测线，提供选择各个勘测测线202的能力。可以修改已有的测线，也可以在勘测图200上增加新的测线。SPS 1还为规定许多参数提供下拉菜单和对话框，以便生成穿过勘测图200的勘测航线。
SPS 1利用用户规定的许多参数，从一条勘测测线的末端到下一条勘测测线的始端，编制效率最高的测线变更路径。当船101到达一勘测测线的末端时，它继续沿同一方向航行，直至拖缆102规定的长度通过该勘测测线的末端。该长度被称为测线末端(EOL)引出401，如在图4中所示。同样，船101在下一勘测测线始端之前，沿该测线方向行驶一段附加距离，以确保拖缆102规定的长度在通过该勘测测线始端之前是直的。该距离被称为测线始端(SOL)引入402。在EOL引出401的末端408与SOL引入402的始端410之间，船101的路径是由弯曲的EOL 405及SOL 406转弯段连接的直测线403，转弯段由船101的最小转弯半径404决定。SPS1生成一对话框，可使用户规定总的拖缆长度(头部到尾浮标)、最小转弯半径404、SOL引入402、和EOL引出401。SPS 1生成穿过勘测图的航线，需符合这些限制。
图5和图6画出两条航线，由SPS1为图2所示勘测测线202的集合200生成。一般说来，由于上述限制，不会采用连续沿两条相邻勘测测线的行驶。效率最高的航线也可以与船101的当前位置有关。此外，各航线可能受制于另外的约束，如指配给选择的勘测测线的优先权或特定方向、浅水中的潮汐危害(在低潮时，要求船避开这些地区)、和在选择的勘测测线间必要的维护时间。最后，由于水流的缘故，拖缆102沿勘测测线牵引时的取向，可能不与勘测测线的方向相同，导致拖缆102末端离开勘测测线，亦称“箭翎(feather)”，如图7中所示。当存在箭翎时，因为粘附在拖缆102上各水听器不能沿要求的勘测测线测量数据，所以箭翎在勘测数据中引进误差。
因此，有必要缩减箭翎，以改善勘测的质量。在勘测时，许多拖缆都用船牵引，所以对预期的箭翎的了解，同样是至关重要的。在这种情况下，箭翎决定覆盖勘测地区要求的通过遍数。这一点当覆盖区中的“空隙”被“填满”的勘测结束时特别重要。箭翎由水流和潮汐决定，按照水流和潮汐的取向，对勘测测线的勘测时间带来附加的约束。
SPS 1用航线搜索程序，生成准优化的勘测航线。该程序生成许多候选的航线，满足下面的一个或多个要求：
(i)最短的距离和/或时间；
(ii)按要求尽早照顾有优先权的测线；
(iii)在低潮时，避免潮汐危害；
(iv)在获取数据的同时，使遭遇的箭翎最小；
(v)留有必要的维护时间；和
(vi)向短期中有最大出产的航线设置可选择的偏移。
根据用户对这些因素重要性的规定，航线搜索程序通过向这些因素的每一个指配权重来处理这些因素。
SPS 1在计算机2上显示各候选航线，可供用户浏览、根据各种准则对各航线加以比较和分类。显示内容可以包括船101沿各航线的模拟运动，预计的潮汐和其他条件，下面还要说明。这样可以帮助用户考虑涉及的折衷方案，手工选择较佳的航线。例如，SPS1可以对某一勘测确定两条可能的航线：
航线1：在20/6完成有优先权的测线，在28/6完成勘测
航线2：在22/6完成有优先权的测线，在27/6完成勘测
可以选择两条航线之一作为最佳的航线，依赖于用户对勘测的需要。
庞大数量的可能路径，包括考虑某一勘测的所有可能路径的可能性。例如，在有n条测线的勘测中，每一测线可以沿两个方向的任一方向勘测，那么有n！2n条可能路径。对20条测线的勘测，有2.5×1024条可能路径。因此，程序只考察所有可能路径的一个子集。
搜索程序包括两种不同的搜索程序：短的搜索程序和卷须搜索程序。卷须是指包含由EOL引出401、EOL转弯405、直的403、SOL转弯406、和SOL引入402各段连结起来的勘测测线。短的搜索程序从测线末端(EOL)点408搜索数量为x个最接近的新(即，未访问的)的SOL点410，并对这些点的每一个，生成所有可能的路径，直至n步。最佳的z条路径存储在缓存器中。执行时间近似与xn成正比。短的搜索程序用于寻找短期的路径，并为卷须搜索建立种子路径集合。
卷须搜索通过只搜索有希望的路径的一个子集，在任何数量的测线上生成路径。如上所述，该搜索用短的搜索程序作种子，且得到的z条部分路径被扩充，每次一条平行的勘测测线。在每一扩充步骤中，每一路径被扩充至数量为y个最接近的相邻的未被访问的SOL点410。每一扩充招致与时间有关的惩罚，这段时间是穿过EOL点408与新的SOL点410之间需要的时间，加上依赖于时间的、与SOL点410有关的偏移因素，下面还要说明。只保留有最低累计惩罚的z条路径，并继续扩充，直至完成勘测测线的集合。对有N条测线的勘测，执行时间近似与zyN成正比。直至生成z条完整路径。
搜索程序用写在软件模块中的面向目标语言C++实现。这些程序及支持模块的源代码，在下面的附录中给出。搜索是在从勘测规定的数据导出的数据集合上执行的。软件模块定义许多目标类和方法，说明如下。
SEACHDATA类目标，每一个用于存储TurnList和Bias一个完整的集合，用点号码作下标。点是指地震勘测测线的端点。对每一测线的每一端点，指配唯一的点号码。
TurnList是TURNLIST目标的表，用EOL点号码作下标，这里TURNLIST类目标代表可从EOL点使用的转弯。TurnList包括两种数据成员，用转弯等级作下标：SOL，转弯下标阵列，和Duration，对应的转弯时间阵列。等级一词表示根据时间对转弯分等级，较短时间的转弯比较长的转弯有较低(即较好)的等级。
BiasList是BIAS目标表，用SOL点号码作下标，这里BIAS类目标表示加在SOL点的惩罚，并用于使搜索向着或离开SOL点偏移。与测线在特定时间开始有关的惩罚(可以是有效的奖励)，根据箭翎、测线、或优先权数据来计算。如果在不适宜的时间到达SOL(例如，当测线上的箭翎预计超过预定的极限时)，加于转弯时间的惩罚使该路径比其他路径更小竞争性。类的数据成员包括TimeBias和FixedBias，TimeBias是代表按30分钟时间间隔依赖于时间的偏移的整数集合，FixedBias代表固定的偏移，如测线优先权或被游离的测线。方法GetBias(长整数Time)在指定的时间，返回某一SOL固定的且依赖于时间的偏移之和。
TENDRIL类目标代表某一勘测的完整的或部分的路径，并包括如下数据成员：
Path         表示点的序列下标的整数阵列
Visited      指示已经被本卷须访问的点的布尔值阵列
Step         给出迄今已访问的点数的整数
Time         给出从路径开始的重叠时间的长整数
Score        给出转弯时间加偏移的路径的长整数
pPoints      指向SEARCHDATA目标的指针
TENDRIL类目标在搜索时使用下述方法：
GrowTendrilTo(整数n)尝试把卷须扩充一条测线，转向第n个最接近的SOL。如果该SOL已经被本卷须访问，GrowTendrilTo()返回0，否则返回新的Score值。
PruneTendril()删除卷须最后访问的测线。
这些方法自动更新Path、Visited、Step、Time、和Score。
相同Step的卷须，可以根据它们的Score比较。较低的Score一般表示该卷须已经有较短的测线变更，但也可以表示已完成的优先权测线、良好的箭翎伸出，等等。
InsertMaintenance(长n，长t)
在卷须路径最先的n条测线内，排定最短时间(t分钟)的转弯。如果转弯比指定的已有转弯更长，那么不作变更；否则，把最长的转弯扩充至指定的时间。
这一功能称为在Short Search(短的搜索程序)时随后的n条测线。
TENDRILBUFFER目标保持有关相同步数的卷须的表。仅有的数据成员是Tendril，它就是卷须表。TENDRILBUFFER目标使用的方法是：InsertTendril(TENDRIL NewTendril)，它在缓存器上增加一卷须，代替有坏分数的卷须。
TENDRILSET类监督并管理搜索过程。TendrilSet有如下的数据成员：
SearchData      SEARCHDATA目标表示各转弯和各偏移
Buffer1       TENDRILBUFFER目标。
Buffer2       TENDRILBUFFER目标。
pBestBuffer   指向Buffer1或Buffer2二者之一的指针。
pWorkBuffer   指向Buffer1或Buffer2二者之一的指针。
NumStep       表示要完成的测线数的整数。
NumTendrils   表示卷须数的整数。
MaxShoots     来自任何一个EOL的新的SOL最大数目。
MaxRank       尝试从任何一个EOL来的最大转弯等级。
TENDRILSET    类使用如下方法：
ShortSearch()生成指定但有限数量步骤的种子路径的一个集合。
TendrilSearch()生成由ShortSearch()方法从种子路径生成的任何数量步骤的路径的一个集合。
GrowAllTendrils()是被TendrilSearch()调用的主要功能。它使WorkBuffer中每一Tendril自身又扩充至邻近的点数，把得到的已扩充的卷须提交给BestBuffer。
SortBestTendrils()是把得到的测线按考绩顺序分类的简单分类。
可以用各种参数影响搜索行为。其中一些参数影响SearchData目标的构造，一些参数影响搜索本身。影响搜索的最重要因素是维持Tendril的数目，NumTendrils。Tendril数越大，路径的散布越大和搜索的“长视野”越远。
MaxShoots限制从每一EOL点上每一卷须的生长数。例如，如果MaxShoots＝4，那么(最多)每一卷须将生长至四个最接近的未被访问的SOL点。这一参数作用于搜索的“散布”、限定卷须集合“成扇状散布”的速率。
MaxRank限制在每一点上试图转弯的Rank。例如，如果MaxRank是30，从任何一点尝试的转弯，没有比等级30更高。
A、B、C、D、E、和F，影响用于生成种子路径的ShortSearch(短搜索)。
“A”定义从开始位置可以尝试多少可用的选择；
“B”定义从第一次被访问的测线末端可以尝试多少可用的选择；
“C”定义从第二次被访问的测线末端可以尝试多少可用的选择；如此类推。
乘积A.B.C.D.E.F决定短的搜索有多长。
对涉及依赖时间的条件或维护的复杂搜索，这些值可以增加，以给出更大范围的被考察的潜在路径。
在Tendril Search中，大量路径有效地彼此竞争。在完全没有偏移的搜索中，一个SOL的吸引力只依赖于它要多长时间才能从当前的EOL到达它，以分钟计。加于一个SOL上的偏移因子，使选择的吸引力比其他点或其他时间更大或更小。负的偏移使点更具吸引力，反之亦然。
Priority bias定义给予有优先权测线的优势。如果一条测线被标记有优先权，则从与它的两个潜在SOL点有关的固定偏移值中减去该值。这样使该点对Tendril Search更具吸引力，造成该测线在结果的路径中更早出现。该值直接键入搜索对话框。
Isolation bias表示让搜索访问被游离的测线。虽然它可以有效地访问先前路径中一条被游离的测线，但由于卷须间先天短视的竞争，它可能被忽略。游离的偏移通过从它的固定偏移中，减去与绕该点最短的转弯成正比的部分，使被游离的测线更具吸引力(因而更可能被访问)。其效果是使所有绕SOL的转弯都一样地更具吸引力。该百分比部分在SPS 1生成的搜索对话框中被称为foresightparameter。
与时间有关的偏移，改变了在特定时间从一条测线开始的可能性。它们用Time Bias Function计算，并用于计及潮汐、优先权、或其他与时间有关的因素。与时间有关的偏移按半小时时间间隔计算，并在搜索前以整数存储在SOL的TimeBias集合中。
Feather Bias用于计算特定的SOL和时间，在勘测该测线(shooting of the line)时，通过确定伸出的箭翎超过箭翎极限多少弧分，来计算特定的SOL和时间。结果被乘以Feather BiasWeighting，给出Time Bias Function的箭翎分量。
Tidal Bias用于在测线与潮汐危害(暗礁、浅水、等等)重叠的地方计算测线。如果在指定的SOL时间穿过时会引起有效的潮汐危害，则要加上Tidal Bias。Tidal Bias乘以Tidal Bias Weighting，给出Tidal Bias Function的潮汐分量。
Priority Bias用于计算具有指定“之前”时间的测线，通过对SOL在指定时间之前的奖励和在指定时间之后的惩罚，给出优先权分量。
SPS 1能够与船101的船上导航及定位系统(如全球定位系统(GPS))对接，以获得周期性更新的关于船的位置和取向、箭翎、及勘测进程的信息。这样，当船101穿过通过勘测图的航线时，SPS1生成船101当前位置的精确的“现场”显示，如图8所示。船101以黑的三角形802显示，而状态窗804显示当前勘测测线标识符、船101的定位、预期的箭翎条件、潮汐条件、及已经完成全部勘测的百分比。通过使用下拉菜单，用户可以指定过去或将来的某一时间，于是SPS 1提供该指定日期和时间的类似显示。在测线变更转弯时，及在测线变更的直线段时，航行器的预期位置由勘测测线上航行器速度的输入值决定。关于船当前位置及选择的勘测航线的知识，同样能使SPS 1生成对船101导航的导航数据。
SPS 1包括为用户设置的许多更多的显示选项。如在图9所示，沿每一勘测测线的预测箭翎条件可以用沿每一勘测测线的有色的楔902显示。可以显示潮汐性质窗904，给出表明潮汐条件的曲线图，包括当前潮汐条件的数值，及先前和将来24小时潮汐条件变化的曲线表示。白天时间和晚上时间用白的906和黑的908区域表示，区域下的斜线区910代表海洋。
在规划勘测航线时，沉没危害是一项重要的考虑。如图10所示，SPS 1显示在预期沉没危害1002、1004之上的净空。安全的危害表示有足够的净空可以安全地通过，以黄色圆圈1002显示，不安全的危害表示不安全地通过，以橘黄色圆圈1004显示。潮汐性质显示904，向用户提供相应日期和时间的相对潮汐条件指示。
SPS 1能让用户根据使用的航行器及设备配置，决定新的勘测设计可能完成的时间。因此，用户可以在勘测设计阶段或投标阶段，在勘测时间和费用上比较不同的航行器及设备配置。
本领域熟练人员显然知道，在不违背如本文参照附图所作说明的本发明的范围下，可以有许多变化。
附录
int  CTENDRILSET::ShortSearch()
{
     //Generates a set of paths6lines long
     //can be more by adding extra loops
     //pBestBuffer is a pointer to a TENDRILBUFFER where the search
     //results will be stored
     //reset the best buffer
     pBestBuffer->ClearBuffer()；
     //pBestBuffer contains NumTendrils blank tendrils
     //integers a，b，c，d，e，f in loops represent turn rank numbers
     //for example，a＝2，b＝1，c＝4，d＝5，e＝0，f＝3
     //will create a tendril that attempts to
     //take the 3rd｀closest′SOL Point from the current location
     //then the 2nd｀closest′SOL Point to the location at end of step 1
     //then the 5th｀closest，SOL Point to the location at end of step 2
     //then the 6th｀closest′SOL Point to the location at end of step 3
     //then the 1st｀closest′SOL Point to the location at end of step 4
     //then the 4th｀closest′SOL Point to the location at end of step 5
     //the following set of loops builds a tendril for all possible
     //paths within the parameters，
     //if an SOL Point has already VISITED by this tendril，the
     //tendril is aborted when Tendril.GrowTendrilTo(n)returns 0.
     A＝8；B＝6；C＝6；D＝6；E＝6；F＝4；
     for(int a＝0；a<A；a++)//atany FIRST TURN 8 choices attempted
     for(int b＝0；b<B；b++)
     for(int c＝0；c<c；c++)//these are
     for(int d＝0；d<D；d++)
     for(int e＝0；e<E；e++)
     for(int f＝0；f<F；f++)//at any SIXTH TURN 4 choices attempted
     {
            //createanew，blank Tendril as a local variable
            CTENDRIL Tendril；
            //resetit
            Tendril.ClearTendril()；
            //grow Tendril to the athclosest SOL
            if(Tendril.GrowTendril To(a))
              //if 1st step′s choice a was valid
              if(Tendril.GrowTendrilTo(b))
                 //if 2nd step′s choice b was valid
                 if(Tendril.GrowTendrilTo(c))
                   //if 3rd step′s choice c was valid
                   if(Tendril.GrowTendrilTo(d))
                     //if 4th step′s choice d was valid
                     if(Tendril.GrowTendrilTo(e))
                       //if 5th step′s choice e was valid
                       if(Tendril.GrowTendrilTo(f))
                         //if thetendril made it to step 6
                         //attempt to add the Tendril to best buffer
                         pBestBuffer->Insert(Tendril)；
{
//pBestBuffer now contains NumTendrils good starting paths 6 lines long
    return(12)//12 is the current stepnumber-12 points(6 lines)visited
}
    //nb：calls to InsertMaintenance removed for clarity
    //eg
    //if Nth step′s choice X was valid
    //      if(MaintainBefore＝N)
    //            InsertMaintenance(N，MaintenanceTime)
    //
void  CTENDRILSET::TendrilSearch()
{
      //build the point set and turn ranking database
      //using info in the survey de finition
      SearchPoints.CreateTurnSet(
Figure C02805973D0021163515QIETU
SURVEYDEFINITION)；
      //calculate time dependent bias look up table for all points
      SearchPoints.CreateBiasSet(
Figure C02805973D0021163515QIETU
SURVEYDEFINITION)；
      //perform a Short Search to build seed tendrils
      StepNumber＝ShortSearch()；
      //keep growing Tendrils one step at a time until
      //desired number of steps performed
      while(StepNumber<NumSteps)
            StepNumber＝GrowAllTendrils()；
      //sort the tendrils into order of rank
      SortBestTendrils()；
      //pBestBuffer now contains a set of tendrils of length NumSteps
      //that represent quasi optimal paths
}
int  CTENDRILSET::GrowAllTendrils()
{
     //last stepsresults are at pBestBuffer，so swap thetwo pointers
     swap(pBestBuffer，pWorkBuffer)；
     //pBestBuffer：empty
     //pWorkBuffer：contains the best tendrils from the previous step
     //grow all the TENDRILS to a restricted number of adjacent points
     //extended TENDRILS are submitted for inclusion in pBestBuffer
     for(int Counter＝0；Counter<NumTendrils；Counter++)
     {
           //NewRank is the Rank number of the turn being attempted
           int NewRank＝0；
           //New Shoots counts number of successful attempts
           int NewShoots＝0；
           do
           {
                  //note GrowTendrilTo method returns 0 if turn was invalid
                  //for example when the attempted turns SOL POINT has already
                  //been visited by this tendril
                  //attempt to make turn of rank[choice]
                  if(pWorkBuffer->Tendril[Counter].GrowTendrilTo(NewRank)>0)
                  //if the shoot was grown succes sfully，
                  {
                         //offer the now extended tendril to Best
                         pBestBuffer->Insert(pWorkBuffer->Tendril[Counter])；
                         //undo the turn ready for the next attempt
                         pWorkBuffer->Tendril[Counter].PruneTendril()；
                         //a shoot was grown，so
                         NewShoo ts++；
                  }
                  //allgrowths successful or not use a choice so
                  NewRank++；
           }
           while((NewShoots<Maxshoots)
Figure C02805973D0022163316QIETU
(NewRank<MaxRank))；
           //reset the working tendril so that it can be reused
           pWorkBuffer->Tendril[Counter].ClearTendril()；
     }
     //pBestBuffer：NUMTENDRILS unsorted best tendrils with STEP N+1
     //pWorkBuffer：Empty
     return(pBestBuffer->Tendril[0].Step)
}
longint CTENDRIL::GrowTendrilTo(int nextchoice)
{
        //causes a tendril to extend itself by taking
        //theturn of rank nextchoice.
        //eg next choice＝2 will attempt the 3rd shortest line change
        //if the pointto be turned to has been visited，returns 0
        //otherwise returnsthe new accumulated tendril score
        //Get a pointer to this Tendrils current EOL point′sturn list
        TURNLIST＊TurnList＝＊pPoints->TurnList[CurrentPoint()]；
        //NewSOLPoint is the index ofthe next SOL POINT
        int NewSOLPoint＝TurnList->SOL[nextchoice]；
        //if this new SOL point hasalready been visited，abort thistendril
        if(Visited(NewSOLPoint))return(0)；
        //Find this new turns duration from thecurrent EOL point′s Turn List
        int TurnDuration＝TurnList->Duration[nextchoice]；
        //Add the turn duration to the tendrils current timeto get the new SOL time
        Time+＝TurnDuration；
        //GetBias(CurrentTime)returns the sum of the fixed bias
        //and thetime dependent bias associated withthis SOL time-
        //ifnow is a bad time to travelto the newSOLPoint，eg due to high feather
        //GetBias will return a high value，penalizing this tendril
        //find bias associated with the new sOL point and time
        int Bias＝pPoints->BiasList[NewSOLPoint].GetBias(CurrentTime)；
        int NewStep    ＝Step+1；
        //Pathis an array of EOL/SOL indexes，represents the PATH of the tendril
        Path[NewStep]＝NewSOLPoint；
        //markthe SOLPoint as visited by this tendril
        SetVisited(NewSOLPoint，true)；
        //add the cost of the turn
        Score＝Score+TurnDuration+FixedBias+TimeBias；
        //addthe duration of the new Line
        Time+＝LineDuration[NewSOLPoint]；
        //the new EOL is the SOL index XOR 1，the opposite end of the Line
        int NewEOLPoint        ＝NewSOLPoint＾1；
    NewStep++；
    path[NewStep]              ＝NewEOLPoint；
    SteP                       ＝Newstep；
    Setvisited(NewEOLPoint，true)；
    return(Score)；
    //note：the storage of tendrils is inefficient(representing both ends of aline
    //in the path is actually redundant and may be refined)
                                       }

Claims (33)

1.一种海上勘测系统，包括：
接收装置，用于接收勘测规定数据，该勘测规定数据代表用于海上勘测的多个预定勘测线路；
航线发生器，用于处理所述勘测规定数据，以便产生路径数据，该路径数据代表穿过所述多个预定勘测线路的至少一个子集的多个航线，所述航线满足预定的约束；还用于处理所述路径数据，以便产生对所述各航线的相应惩罚；并且用于处理所述路径数据和所述惩罚，以便根据所述惩罚，选择所述航线的至少一个。
2.一种海上勘测系统，包括：
接收装置，用于接收勘测规定数据，该勘测规定数据代表用于海上勘测的多个预定勘测线路；
航线发生器，用于：
(a)处理所述勘测规定数据，以便产生部分路径数据，该部分路径数据代表多个部分航线，每个部分航线包含所述多个预定勘测线路的一个不同子集，所述部分航线满足预定约束；
(b)处理所述部分路径数据和所述勘测规定数据，以便为由所述部分路径数据所代表的每个部分航线产生扩充路径数据，该扩充路径数据代表相应扩充航线的一个集合，每个所述扩充航线包含所述部分航线和剩余的预定勘测线路中的各自选择的勘测线路，所述扩充航线满足预定约束；
(d)处理所述扩充路径数据，以便产生对所述扩充航线的惩罚；
(e)处理所述扩充路径数据和产生的对所述扩充航线的惩罚，以便选择所述扩充路径数据的一部分，该扩充路径数据代表基于所述惩罚的所述扩充航线的一个子集；和
(f)重复步骤(b)-(d)，使用所述扩充路径的所述选择的部分作为所述部分路径数据，由此使用扩充航线的所述子集作为部分航线的所述集合。
3.按照权利要求2的系统，其中每个部分航线包含相同数量的所述勘测路径。
4.按照权利要求2的系统，其中所述重复步骤(b)-(d)的步骤，包括重复所述步骤，直至每一条所述扩充航线包含所述多个预定勘测线路的所有成员。
5.按照权利要求2的系统，其中所述重复步骤(b)-(d)的步骤，包括重复所述步骤，直至所述扩充航线集合包含了除预定数量的所述多个预定勘测线路外的所有勘测线路，并且其中所述航线产生器适于处理所述扩充路径数据和所述勘测规定数据，以便为由所述扩充路径数据所表示的每一条扩充航线，产生代表一些勘测航线的勘测路径数据，这些勘测航线通过进一步扩充所述航线，使之包含穿过所述多个预定勘测线路的剩余成员的一些部分航线，从而穿过所述多个预定勘测线路，所述一些部分航线满足预定约束；
处理所述勘测路径数据，以便生成与每一所述勘测航线有关的惩罚；和
处理所述勘测路径数据和所述惩罚，以便根据与每一所述勘测航线有关的惩罚，选择所述勘测航线的一个子集。
6.按照权利要求2的系统，其中所述航线产生器适于选择所选择的各个所述多个预定勘测线路，这是根据该部分航线的端点与所述各预定勘测线路的端点之间的距离来选择的。
7.按照权利要求2的系统，其中所述航线产生器适于通过以下方式产生代表多个部分航线的所述部分路径数据：
处理所述勘测规定数据，以便从一个预定点选择多个开始点，每一开始点与所述勘测线路相应的一条对应；
处理所述勘测规定数据，以便从每一所述开始点，生成初始路径数据，它代表一些部分航线并穿过预定数量的所述勘测线路，所述部分航线满足预定约束；
产生对所述各部分航线的惩罚；和
处理所述初始路径数据和所产生的惩罚，以便产生代表所述部分航线的所选择的一个子集的所述部分路径数据，所述子集是根据所述惩罚选择的。
8.按照权利要求1的系统，其中所述航线产生器适于：
产生代表穿过所述多个预定勘测线路的航线的勘测路径数据，所述航线包含所选择的至少一条所述航线；
并且该系统还包括：
显示产生器，用于产生显示数据，以便显示用于比较的所述航线；和
接收装置，用于接收航线选择数据，以便根据所述比较，选择至少一条航线。
9.按照权利要求1的系统，其中所述约束包括：引入、引出、和转弯约束。
10.按照权利要求1的系统，其中所述惩罚，包括对所述部分航线的路径分量的惩罚。
11.按照权利要求1的系统，其中所述惩罚，包括对勘测路径之间的线路变更的惩罚。
12.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤，包括根据时间、距离、和定位中的至少一种，生成惩罚。
13.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤包括，根据对所述预定勘测线路选择的路径的各个预定优先权，生成惩罚。
14.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤，包括对相应的危害，生成一种或多种惩罚。
15.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤，包括生成一种或多种与时间有关的惩罚。
16.按照权利要求15的系统，其中所述与时间有关的惩罚，包括箭翎偏移惩罚。
17.按照权利要求15的系统，其中所述与时间有关的惩罚，包括箭翎伸出惩罚。
18.按照权利要求15的系统，其中所述与时间有关的惩罚，包括对至少一种潮汐危害的惩罚。
19.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤，包括基于勘测完成定位，生成一种或多种惩罚。
20.按照权利要求1的系统，其中所述生成惩罚的步骤，包括根据维护要求，生成一种或多种惩罚。
21.按照权利要求1的系统，包括用于在选择的航线上确定勘测航行器未来时间的位置的装置。
22.按照权利要求21的系统，包括产生代表所述航行器在所述航线上的模拟运动的显示数据。
23.按照权利要求21的系统，包括用于为所述航行器确定在所述时间的潮汐高度的装置。
24.按照权利要求23的系统，包括用于在所述时间确定所述航行器与至少一种危害之间的净空的装置。
25.按照权利要求21的系统，包括用于确定在所述时间的水流的装置。
26.按照权利要求25的系统，包括用于确定在所述时间的拖缆箭翎值的装置。
27.按照权利要求23的系统，包括用于显示潮汐数据的装置。
28.一种海上勘测评估系统，包括：
接收装置，用于接收勘测规定数据，该勘测规定数据包含用于海上勘测的多个预定勘测线路；
航线发生器，用于：
产生路径数据，该路径数据代表穿过所述多个预定勘测线路的子集的多个航线，所述航线数据满足预定约束；
产生对所述各航线的相应惩罚；
处理所述路径数据和所述惩罚，以便根据所述惩罚，选择至少一条所述航线；
产生勘测路径数据，它代表来自选择的所述多条航线中的至少一条航线的穿过所述多条预定勘测线路的一条航线；和
产生所述航线的一个度量，用于评估所述海上勘测。
29.按照权利要求28的系统，其中所述度量包括勘测持续时间和勘测费用中的至少一种。
30.按照权利要求28的系统，所述航线产生器适于产生用于多个勘测的度量，并且根据所述度量，选择所述勘测之一。
31.按照权利要求30的系统，其中所述勘测至少在航行器配置、拖缆配置、和勘测图之一上有差别。
32.按照权利要求31的系统，包括：
用于接收勘测航行器定位数据的接口；
与确定勘测航行器当前位置的定位系统连接的接口；和
为所述勘测航行器、根据所述当前穿过所述航线的位置生成导航数据的装置，
其中所述定位系统是GPS系统。
33.按照权利要求1-32之一的系统，其中所述海上勘测包含海上地震勘测。
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