JP2018185206A - Submarine geological exploration system, submarine geological exploration method, and submarine geological exploration program - Google Patents

Submarine geological exploration system, submarine geological exploration method, and submarine geological exploration program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently acquire three-dimensional data on submarine geology by using a single oscillation reception cable.SOLUTION: A submarine geological exploration system includes: a towing body 10; a single oscillation reception cable 20 which is towed by the towing body 10, and to which a plurality of underwater geophones 21 are provided; a plurality of non-blasting type oscillation sources 31, 32, 33, 41, 42, 43 which are arranged in a manner to avoid parallel array to the oscillation reception cable 20 in a planar view, and which output sound waves with waveforms different from each other; and a synthetic wave sorting part 50 for sorting synthetic waves received by the underwater geophones 21 by the waveform into the oscillation sources 31, 32, 33, 41, 42, 43.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、海底地質探査システム、海底地質探査方法および海底地質探査プログラム、より詳しくは、水中の振源から発振され海底で反射した音波に基づいて海底地質(海底構造)を探査するための海底地質探査システム、海底地質探査方法および海底地質探査プログラムに関する。   The present invention relates to a seafloor geological exploration system, a seafloor geological exploration method, and a seafloor geological exploration program. The present invention relates to a geological exploration system, a submarine geological exploration method, and a submarine geological exploration program.

従来の海底地質探査システムでは、探査効率を上げるために、複数本の受振ケーブル(ストリーマーケーブルとも呼ばれる。)が使用される。図13に示すように、従来の海底地質探査システム100は、調査船110と、複数本の受振ケーブル120と、エアガン130と、先端にパラベイン150が設けられたワイヤー140とを有している。   In conventional submarine geological exploration systems, a plurality of receiving cables (also called streamer cables) are used to increase exploration efficiency. As shown in FIG. 13, the conventional seafloor geological exploration system 100 has a survey ship 110, a plurality of vibration receiving cables 120, an air gun 130, and a wire 140 provided with a parabein 150 at the tip.

各受振ケーブル120には、所定間隔で水中受振器121が設けられている。受振ケーブル120は、S/N比を確保するために、長いもので数kmの長さを有し、水深10〜20m程度の浅海用のものでも数百mの長さを有する。受振ケーブル120は、各々、調査船110に設けられたウインチに巻回されて船内に収納される。海底地質探査を行う際、受振ケーブル120はウインチから巻き出され、水中に投入され曳航される。   Each vibration receiving cable 120 is provided with an underwater vibration receiver 121 at a predetermined interval. In order to ensure the S / N ratio, the vibration receiving cable 120 is long and has a length of several kilometers, and even a shallow water cable having a depth of about 10 to 20 m has a length of several hundreds of meters. Each of the vibration receiving cables 120 is wound around a winch provided in the survey ship 110 and stored in the ship. When performing seabed geological exploration, the vibration receiving cable 120 is unwound from the winch, put into the water and towed.

エアガン130は、複数の振源で組まれたアレイを有し、これらの振源を同時に爆破する(より詳しくは、チャンバーに蓄えられた高圧の空気を瞬間的に放出する)ことでパルス状の音波を発生させる。音波の大きさを調整するために、エアガン130は、図13に示すように複数設けられる。これらのエアガン130は、同じ波形の音波を出力する。   The air gun 130 has an array composed of a plurality of sources, and blasts these sources at the same time (more specifically, instantaneously releases the high-pressure air stored in the chamber). Generate sound waves. In order to adjust the magnitude of the sound wave, a plurality of air guns 130 are provided as shown in FIG. These air guns 130 output sound waves having the same waveform.

なお、非特許文献1には、疑似ランダム波を発振する圧電素子型振源を利用した陸上の地盤探査法(音響トモグラフィ地盤探査法)が記載されている。この方法では、一方のボーリング孔の底部に圧電素子型振源を配置し、他方のボーリング孔に複数の受振器を配置する。そして、圧電素子型振源をボーリング孔内部で上方に移動させながら、地盤を伝播した波形を受振器で観測する。この方法によれば、発振波と受振波との相互相関を算出することで、地盤構造を反映した波形が得られる。   Non-Patent Document 1 describes a land exploration method on land (acoustic tomography ground exploration method) using a piezoelectric element type vibration source that oscillates a pseudo-random wave. In this method, a piezoelectric element type vibration source is disposed at the bottom of one boring hole, and a plurality of geophones are disposed in the other boring hole. Then, while the piezoelectric element type vibration source is moved upward in the borehole, the waveform propagated through the ground is observed by the geophone. According to this method, a waveform reflecting the ground structure can be obtained by calculating the cross-correlation between the oscillation wave and the received wave.

榊原 淳一 著、「音響トモグラフィ地盤探査法(1) 原理・手法編」、公益社団法人 物理探査学会 物理探査ニュース(Geophysical Exploration News)、2014年4月、No.22、P.5−6Shinichi Sugawara, “Acoustic tomography ground exploration method (1) Principle and method”, Geophysical Exploration News, Geophysical Exploration News, April 2014, No. 22, P.I. 5-6

前述のように、従来の海底地質探査システムでは、探査効率を上げるために複数本の受振ケーブルが使用される。このため、海底地質探査システムのコストが高くなるとともに、受振ケーブルの修理対応等のメンテナンスコストも高くなるという問題がある。   As described above, the conventional submarine geological exploration system uses a plurality of receiving cables in order to increase exploration efficiency. For this reason, there is a problem that the cost of the seafloor geological exploration system becomes high and the maintenance cost for repairing the vibration receiving cable also becomes high.

また、受振ケーブルを収納するためのウインチが受振ケーブルの数だけ船内に並ぶため、調査船が大型化するという問題もある。   In addition, since there are as many winches for storing the receiving cables as there are receiving cables, there is a problem that the survey ship is enlarged.

また、海底地質探査中に、潮流の影響を受けて受振ケーブル同士が絡まってしまうという問題もある。   Another problem is that the receiving cables are entangled under the influence of tidal currents during seabed geological exploration.

また、水深の浅い海域において調査船が旋回する際に受振ケーブル同士が絡まり易いことから、浅海域での探査が困難であるという問題もあった。   Another problem is that it is difficult to conduct exploration in shallow water because the receiving cables tend to get entangled when the survey ship turns in shallow water.

本発明は、上記の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、単一の受振ケーブルを用いて海底地質にかかる三次元データを効率良く取得することができる海底地質探査システム、海底地質探査方法および海底地質探査プログラムを提供することである。   The present invention has been made on the basis of the above recognition, and its purpose is to provide a submarine geological exploration system and a submarine geology capable of efficiently acquiring three-dimensional data relating to the submarine geology using a single receiving cable. To provide exploration methods and submarine geological exploration programs.

本発明に係る海底地質探査システムは、
曳航体と、
前記曳航体に曳航され、複数の水中受振器が設けられた単一の受振ケーブルと、
前記受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置され、互いに異なる波形の音波を出力する非爆破型の複数の振源と、
前記水中受振器が受振した合成波を前記各振源に対応する複数の反射波に分離する合成波分離部と、
を備えることを特徴とする。
The submarine geological exploration system according to the present invention is
A towed body,
A single receiving cable towed by the towed body and provided with a plurality of underwater geophones;
A plurality of non-blasting vibration sources that are arranged so as not to be arranged in parallel with each other in plan view with respect to the vibration receiving cable, and that output sound waves having different waveforms from each other,
A synthesized wave separating unit that separates the synthesized wave received by the underwater geophone into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources;
It is characterized by providing.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記複数の振源は、前記曳航体に曳航される発振ケーブルに設けられるようにしてもよい。
In the submarine geological exploration system,
The plurality of vibration sources may be provided on an oscillation cable towed by the towing body.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記複数の振源は、前記曳航体に曳航され、平面視して前記曳航体から離れるにつれて互いに離間するように広がる一対の発振ケーブルに設けられるようにしてもよい。
In the submarine geological exploration system,
The plurality of vibration sources may be provided on a pair of oscillation cables that are towed by the towed body and spread away from each other as they move away from the towed body in plan view.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記曳航体には、当該曳航体から張り出すように設けられ、剛性を有する張出曳航部が設けられ、
前記複数の振源は、前記張出曳航部から垂下されたケーブルに設けられるようにしてもよい。
In the submarine geological exploration system,
The towing body is provided so as to project from the towing body, and is provided with an overhanging towing part having rigidity,
The plurality of vibration sources may be provided on a cable suspended from the overhanging towing unit.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記振源から発振される音波は、周波数、位相および振幅のうち少なくともいずれか一つが連続的あるいはランダムに変化する非パルス波であり、
前記振源は、第1の非パルス波を発振した後、前記第1の非パルス波の発振時間よりも短い時間だけ遅延させて第2の非パルス波を発振するようにしてもよい。
In the submarine geological exploration system,
The sound wave oscillated from the vibration source is a non-pulse wave in which at least one of frequency, phase and amplitude changes continuously or randomly,
The oscillation source may oscillate the first non-pulse wave and then oscillate the second non-pulse wave by delaying by a time shorter than the oscillation time of the first non-pulse wave.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記非パルス波は、位相が連続的に変化する擬似ランダム波、または周波数が連続的に変化するスイープ波でもよい。
In the submarine geological exploration system,
The non-pulse wave may be a pseudo-random wave whose phase changes continuously or a sweep wave whose frequency changes continuously.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記複数の振源は、圧電素子、超磁歪素子、水中スピーカー、電磁バイブレータ、または油圧式バイブレータにより構成されてもよい。
In the submarine geological exploration system,
The plurality of vibration sources may be configured by piezoelectric elements, giant magnetostrictive elements, underwater speakers, electromagnetic vibrators, or hydraulic vibrators.

また、前記海底地質探査システムにおいて、
前記曳航体は、船または水中探査機であってもよい。
In the submarine geological exploration system,
The towed body may be a ship or an underwater probe.

本発明に係る海底地質探査方法は、
曳航体に曳航される単一の受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置された非爆破型の複数の振源が、互いに異なる波形の音波を出力し、
前記受振ケーブルに設けられた複数の水中受振器が、前記各振源から出力され、海底面または地層境界面で反射された音波が合成された合成波を受振し、
合成波分離部が、前記合成波を前記各振源に対応する複数の反射波に分離する、
ことを特徴とする。
The seabed geological exploration method according to the present invention is:
A plurality of non-blasting sources arranged so as not to be arranged in parallel in a plan view with respect to a single receiving cable towed by a towed body output sound waves having different waveforms,
A plurality of underwater geophones provided in the geophone cable are output from the respective vibration sources, and receive a synthesized wave obtained by synthesizing a sound wave reflected from the sea bottom or a boundary between the layers,
A combined wave separation unit separates the combined wave into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources;
It is characterized by that.

本発明に係る海底地質探査プログラムは、
コンピュータを、
曳航体に曳航される単一の受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置された非爆破型の複数の振源から出力された互いに異なる波形の音波が海底面または地層境界面で反射され合成された合成波を、前記各振源に対応する複数の反射波に分離する合成波分離手段として機能させる。
The seabed geological exploration program according to the present invention is
Computer
Sound waves with different waveforms output from multiple non-blasting sources arranged so as not to be parallel to each other in plan view with respect to a single receiving cable towed by a towed body The combined wave reflected and combined in step 1 is made to function as a combined wave separating means for separating the combined wave into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources.

本発明に係る海底地質探査システムは、受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置され、互いに異なる波形の音波を出力する非爆破型の複数の振源と、水中受振器が設けられた単一の受振ケーブルとを備え、合成波分離部により、水中受振器が受振した合成波を各振源に対応する複数の反射波に分離する。これにより、本発明によれば、単一の受振ケーブルを用いて海底地質にかかる三次元データを効率良く取得することができる。   The seafloor geological exploration system according to the present invention is provided with a plurality of non-blasting sources that output sound waves having different waveforms and are arranged in parallel with the receiving cable in a plan view, and an underwater receiving device. The combined wave received by the underwater receiver is separated into a plurality of reflected waves corresponding to each source by the combined wave separation unit. Thereby, according to this invention, the three-dimensional data concerning seabed geology can be efficiently acquired using a single receiving cable.

本発明の第1の実施形態に係る海底地質探査システムの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the seabed geological exploration system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る海底地質探査システムの概略を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an outline of a seabed geological exploration system according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る海底地質探査方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the seabed geological exploration method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る海底地質探査システムの簡略図である。1 is a simplified diagram of a seafloor geological exploration system according to a first embodiment. (a)は振源S1から発振された音波の反射波の時間波形図であり、(b)は振源S2から発振された音波の反射波の時間波形図である。(A) is a time waveform diagram of the reflected wave of the sound wave oscillated from the vibration source S1, and (b) is a time waveform diagram of the reflected wave of the sound wave oscillated from the vibration source S2. 水中受振器R1、R2およびR3で観測された合成波の時間波形図である。It is a time waveform figure of the synthetic wave observed with underwater geophone R1, R2, and R3. (a)は振源S1に対応するパルス波の時間波形図であり、(b)は振源S2に対応するパルス波の時間波形図である。(A) is a time waveform diagram of a pulse wave corresponding to the vibration source S1, and (b) is a time waveform diagram of a pulse wave corresponding to the vibration source S2. 第1の実施形態に係る海底地質探査システムによる測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result by the seafloor geological exploration system which concerns on 1st Embodiment. 遅延発振について説明するための海底地質探査システムの簡略図である。It is a simplified diagram of a seafloor geological exploration system for explaining delayed oscillation. 振源S1から発振された音波の反射波の時間波形図(左側)と、振源S1から遅延発振された音波の反射波の時間波形図(右側)である。FIG. 4 is a time waveform diagram (left side) of a reflected wave of a sound wave oscillated from the vibration source S1 and a time waveform diagram (right side) of a reflected wave of a sound wave delayed from the vibration source S1. 水中受振器R1、R2およびR3で観測された合成波の時間波形図である。It is a time waveform figure of the synthetic wave observed with underwater geophone R1, R2, and R3. 本発明の第2の実施形態に係る海底地質探査システムの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the seabed geological exploration system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の海底地質探査システムの概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the conventional seabed geological exploration system.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付す。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has an equivalent function in each figure.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る海底地質探査システム1の構成について、図1および図2を参照して説明する。
(First embodiment)
The configuration of the seabed geological exploration system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

海底地質探査システム1は、図1および図2に示すように、曳航体10と、単一の受振ケーブル20と、一対の発振ケーブル30,40と、複数の振源31,32,33,41,42,43と、合成波分離部50と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the seafloor geological exploration system 1 includes a towed body 10, a single receiving cable 20, a pair of oscillation cables 30 and 40, and a plurality of vibration sources 31, 32, 33, and 41. , 42, 43, and a combined wave separation unit 50.

曳航体10は、本実施形態では、船(調査船とも呼ばれる。)である。調査船の種類やサイズは特に限定されないが、石油調査などでは1万〜1万5千トン程度の大型船を用いることもある。   In this embodiment, the towed body 10 is a ship (also called a survey ship). The type and size of the survey ship are not particularly limited, but a large ship of about 10,000 to 15,000 tons may be used in an oil survey or the like.

なお、曳航体10は、水中を航行する水中探査機であってもよい。水中探査機として、自律型無人潜水機(Autonomous Underwater Vehicle:AUV)、遠隔操作無人探査機(Remotely Operated Vehicle)等が挙げられる。   In addition, the towed body 10 may be an underwater probe that navigates underwater. Examples of the underwater probe include an autonomous underwater vehicle (AUV) and a remotely operated unmanned vehicle (Remotely Operated Vehicle).

受振ケーブル20は、曳航体10に曳航されるケーブルである。この受振ケーブル20には、音波を受振する複数の水中受振器21が設けられている。水中受振器21は、例えば、音圧変化を電圧変化などに変換するハイドロフォンである。複数の水中受振器21は、図1に示すように等間隔で設けられてもよいし、あるいは不等間隔で設けられてもよい。水中受振器21間の間隔は、所望の水平分解能などを考慮して決められる。   The vibration receiving cable 20 is a cable towed by the towed body 10. The vibration receiving cable 20 is provided with a plurality of underwater vibration receivers 21 for receiving sound waves. The underwater geophone 21 is, for example, a hydrophone that converts a sound pressure change into a voltage change. The plurality of underwater geophones 21 may be provided at regular intervals as shown in FIG. 1 or may be provided at irregular intervals. The distance between the underwater geophones 21 is determined in consideration of the desired horizontal resolution.

なお、水中受振器21が設けられた受振ケーブル20として、ストリーマーケーブルや、A/D変換器を内蔵したデジタルストリーマーを適用してもよい。また、受振ケーブル20は、曳航体10に直接接続される場合に限らず、比較的高密度のケーブル(リード・イン・セクション)を介して曳航体10に接続されてもよい。   Note that a streamer cable or a digital streamer incorporating an A / D converter may be applied as the vibration receiving cable 20 provided with the underwater vibration receiving device 21. The vibration receiving cable 20 is not limited to being directly connected to the towed body 10 but may be connected to the towed body 10 via a relatively high-density cable (lead-in section).

発振ケーブル30,40は、曳航体10に曳航されるケーブルである。図1に示すように、発振ケーブル30,40の先端には、パラベイン(水中凧)35,45がそれぞれ設けられている。パラベイン35,45は、曳航体10の航行に伴う水流を受けると、曳航体10の幅方向外側に、曳航体10から離れるように移動する。このため、一対の発振ケーブル30,40は、曳航体10に曳航された状態において、平面視して曳航体10から離れるにつれて互いに離間するように広がる。なお、発振ケーブル30,40として、前述のワイヤー140を用いてもよい。   The oscillation cables 30 and 40 are cables towed by the towed body 10. As shown in FIG. 1, parabein (underwater bottles) 35 and 45 are provided at the ends of the oscillation cables 30 and 40, respectively. When receiving the water flow accompanying the navigation of the towed body 10, the paravines 35 and 45 move away from the towed body 10 outward in the width direction of the towed body 10. For this reason, the pair of oscillating cables 30 and 40 expands so as to be separated from each other as they are separated from the towed body 10 in a plan view while being towed by the towed body 10. Note that the wire 140 described above may be used as the oscillation cables 30 and 40.

複数の振源31,32,33,41,42,43は、図1に示すように、翼状に広がる一対の発振ケーブル30,40に設けられている。より具体的には、振源31,32,33は発振ケーブル30に設けられ、振源41,42,43は発振ケーブル40に設けられている。   As shown in FIG. 1, the plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43 are provided in a pair of oscillation cables 30 and 40 that spread in a wing shape. More specifically, the vibration sources 31, 32, and 33 are provided in the oscillation cable 30, and the vibration sources 41, 42, and 43 are provided in the oscillation cable 40.

なお、振源の配置は、図1に示す配置に限るものではない。   The arrangement of the vibration sources is not limited to the arrangement shown in FIG.

また、振源の数は、6個に限るものではなく、複数であれば任意の個数でよい。例えば、発振ケーブル30に振源31のみが設けられ、発振ケーブル40に振源41のみが設けられてもよい。また、発振ケーブル30,40に予備の振源を設けてもよい。   Further, the number of vibration sources is not limited to six, and may be any number as long as it is plural. For example, only the vibration source 31 may be provided in the oscillation cable 30, and only the vibration source 41 may be provided in the oscillation cable 40. Further, a spare vibration source may be provided in the oscillation cables 30 and 40.

また、複数の振源31,32,33,41,42,43は、水中受振器21で観測されるデータ品質の均一性を保つ観点から、ほぼ同じ深さに配置されてもよい(図4参照)。換言すれば、曳航中の各振源の深度(曳航深度)がほぼ一定であるようにしてもよい。   Further, the plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43 may be arranged at substantially the same depth from the viewpoint of maintaining the uniformity of the data quality observed by the underwater geophone 21 (FIG. 4). reference). In other words, the depth (towing depth) of each source during towing may be substantially constant.

振源31,32,33,41,42,43は、非爆破型の振源であり、連続波を発生させることが可能である。これらの振源は、圧電素子(ピエゾ素子)、超磁歪素子、水中スピーカー、電磁バイブレータ、または油圧式バイブレータ等により構成される。   The vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43 are non-blast type vibration sources, and can generate a continuous wave. These vibration sources include a piezoelectric element (piezo element), a giant magnetostrictive element, an underwater speaker, an electromagnetic vibrator, a hydraulic vibrator, or the like.

圧電素子、超磁歪素子および水中スピーカーは、周波数、位相および振幅の制御が容易であるため、非パルス波を出力することが可能である。本願において、「非パルス波」とは、周波数、位相および振幅のうち少なくともいずれか一つが連続的あるいはランダムに変化する波のことである。非パルス波の例として、位相が連続的に変化する擬似ランダム波や、周波数が連続的に変化するスイープ波がある。疑似ランダム波を発振する擬似ランダム波振源として、圧電素子や超磁歪素子を用いることができる。なお、非パルス波は疑似ランダム波やスイープ波に限らず、例えば、水中スピーカーから音楽を非パルス波として発振してもよい。   Since the piezoelectric element, the giant magnetostrictive element, and the underwater speaker can easily control the frequency, phase, and amplitude, it is possible to output a non-pulse wave. In the present application, a “non-pulse wave” is a wave in which at least one of frequency, phase, and amplitude changes continuously or randomly. Examples of non-pulse waves include a pseudo-random wave whose phase changes continuously and a sweep wave whose frequency changes continuously. A piezoelectric element or a giant magnetostrictive element can be used as a pseudo-random wave source that oscillates a pseudo-random wave. The non-pulse wave is not limited to a pseudo-random wave or a sweep wave, and for example, music may be oscillated as a non-pulse wave from an underwater speaker.

また、圧電素子、超磁歪素子、水中スピーカー等は、エアガンよりも高い周波数の音波を発振するため、エアガンに比べて垂直分解能(深度方向の分解能)を向上させることができる。例えば、振源の周波数が200Hz、地層中における音波の平均速度が2000m/秒である場合、音波の波長は10mとなる。一般的に、垂直分解能は波長の1/4であることから、この場合の垂直分解能は2.5mとなる。したがって、2.5mの層厚の地層まで識別できる。   In addition, since the piezoelectric element, the giant magnetostrictive element, the underwater speaker, and the like oscillate sound waves having a higher frequency than the air gun, the vertical resolution (resolution in the depth direction) can be improved as compared with the air gun. For example, when the frequency of the vibration source is 200 Hz and the average speed of sound waves in the formation is 2000 m / sec, the wavelength of sound waves is 10 m. In general, the vertical resolution is ¼ of the wavelength, so the vertical resolution in this case is 2.5 m. Therefore, it is possible to identify up to 2.5 m thick formation.

複数の振源31,32,33,41,42,43は、互いに異なる波形の音波を発振する。各振源から出力された音波は海底に向けて同時並行的に伝播する。互いに異なる波形として、例えば疑似ランダム波が用いられる。この疑似ランダム波は、単一周波数の正弦波をベースとして位相変調により生成される連続波である。疑似ランダム波の場合、振源から発振される発振波と、水中受振器により受振される受振波との相互相関を算出する処理(相互相関処理)により、正弦波の周波数に依存した波長を有するパルス波が得られる。   The plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43 oscillate sound waves having different waveforms. Sound waves output from each source propagate in parallel toward the seabed. For example, pseudo-random waves are used as different waveforms. This pseudo-random wave is a continuous wave generated by phase modulation based on a single-frequency sine wave. In the case of a pseudo-random wave, it has a wavelength that depends on the frequency of the sine wave by a process (cross-correlation process) that calculates the cross-correlation between the oscillation wave oscillated from the oscillation source and the oscillation wave received by the underwater geophone. A pulse wave is obtained.

なお、振源31,32,33,41,42,43から発振される音波は、互いに異なる波形であれば、疑似ランダム波に限らず、疑似ランダム波以外の非パルス波を用いてもよい。   Note that the sound waves oscillated from the vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43 are not limited to pseudo-random waves as long as they have different waveforms, and non-pulse waves other than pseudo-random waves may be used.

また、互いに異なる波形の音波は、振源31,32,33,41,42,43から同時に発振されてもよいし、あるいは、時間差を付けて発振されてもよい。   The sound waves having different waveforms may be oscillated simultaneously from the vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43, or may be oscillated with a time difference.

前述のように、複数の振源31,32,33,41,42,43は、翼状に広がる発振ケーブル30,40に設けられている。このため、図1に示すように、隣り合う振源同士を結ぶ線(仮想線)は、平面視して、受振ケーブル20と平行にならない。すなわち、複数の振源31,32,33,41,42,43は、受振ケーブル20に対して平面視で平行に並ばないように配置される。これにより、海底地質データを面的に取得することができる。   As described above, the plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43 are provided on the oscillation cables 30, 40 that spread in a wing shape. For this reason, as shown in FIG. 1, a line (virtual line) connecting adjacent vibration sources is not parallel to the vibration receiving cable 20 in plan view. That is, the plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43 are arranged so as not to be arranged in parallel with the vibration receiving cable 20 in plan view. Thereby, the seabed geological data can be acquired in a plane.

なお、探査面積の観点からは、振源間を結ぶ線が受振ケーブル20と直交するのが最も有利である。一方、空間的高分解能探査の観点からは、振源間を結ぶ線と受振ケーブル20とが交差する角度は小さい方がよい。   From the viewpoint of the exploration area, it is most advantageous that the line connecting the vibration sources is orthogonal to the vibration receiving cable 20. On the other hand, from the viewpoint of spatial high resolution exploration, the angle at which the line connecting the vibration sources and the vibration receiving cable 20 intersect is preferably small.

合成波分離部50は、水中受振器21が受振した合成波を各振源31,32,33、41,42,43に対応する複数の反射波に分離する。ここで、「合成波」は、各振源から出力され、海底面または地層境界面で反射された音波が合成された波のことである。本実施形態では6個の振源が設けられているので、合成波は6つの反射波を合成した波となる。合成波分離部50は、水中受振器21が受振した合成波を6つの反射波に分離する。   The synthesized wave separation unit 50 separates the synthesized wave received by the underwater geophone 21 into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, and 43. Here, the “synthetic wave” is a wave obtained by synthesizing the sound wave output from each source and reflected by the sea bottom or the boundary of the stratum. Since six vibration sources are provided in this embodiment, the combined wave is a wave obtained by combining six reflected waves. The synthesized wave separation unit 50 separates the synthesized wave received by the underwater geophone 21 into six reflected waves.

より詳しくは、合成波分離部50は、水中受振器21が受振した合成波の波形信号を入力すると、水中受振器21が受振した受振波(合成波)と、振源31から出力された発振波との相互相関を算出する相互相関処理を行い、当該発振波の反射波を取得する。他の振源(振源32,33,41,42,43)についてもそれぞれ同様に相互相関処理を行う。これらの処理により、合成波は、各振源に対応する複数の反射波に分離される。合成波分離部50は、このような合成波の分離処理を各水中受振器21について行う。   More specifically, when the synthesized wave separation unit 50 receives a waveform signal of a synthesized wave received by the underwater geophone 21, the synthesized wave received by the underwater geophone 21 and the oscillation output from the source 31. A cross-correlation process for calculating a cross-correlation with the wave is performed, and a reflected wave of the oscillation wave is acquired. The cross-correlation process is similarly performed for the other sources (sources 32, 33, 41, 42, and 43). By these processes, the synthesized wave is separated into a plurality of reflected waves corresponding to each vibration source. The synthesized wave separation unit 50 performs such synthesized wave separation processing on each underwater geophone 21.

本実施形態では、合成波分離部50は、曳航体10に設けられたコンピュータ上で動作するプログラムにより実現される。このコンピュータは、各振源31,32,33,41,42,43および各水中受振器21に接続されており、各振源に制御信号を送信したり、各水中受振器が受振した波形データを受信する。   In the present embodiment, the synthesized wave separation unit 50 is realized by a program that operates on a computer provided in the towed body 10. This computer is connected to each vibration source 31, 32, 33, 41, 42, 43 and each underwater geophone 21 and transmits a control signal to each oscillation source or waveform data received by each underwater geophone. Receive.

なお、合成波分離部50は、受振ケーブル20内に設けられてもよいし、あるいは陸上の解析局に設けられてもよい。前者の場合、合成波分離部50は、例えば、デジタルストリーマーのA/D変換器を構成するICチップ上で動作するプログラムにより実現される。後者の場合、合成波分離部50は、例えば、解析局に設けられたコンピュータ上で動作するプログラムにより実現される。なお、陸上のコンピュータと曳航体10とを無線通信で接続し、リアルタイムで相互相関処理を行ってもよい。   The combined wave separation unit 50 may be provided in the vibration receiving cable 20 or may be provided in a land analysis station. In the former case, the synthesized wave separation unit 50 is realized by, for example, a program that operates on an IC chip constituting an A / D converter of a digital streamer. In the latter case, the synthesized wave separation unit 50 is realized by, for example, a program that operates on a computer provided in the analysis station. Note that the land computer and the towed body 10 may be connected by wireless communication to perform cross-correlation processing in real time.

<海底地質探査方法>
次に、本実施形態に係る海底地質探査システム1の動作について、図3のフローチャートおよび図4〜図8を参照して説明する。なお、以下では簡単のため、図4に示すように、振源が2つ(S1,S2)であり、水中受振器が3つ(R1,R2,R3)の場合について説明する。なお、図4において、振源S1と振源S2は、紙面垂直方向に異なる位置に配置されている。
<Submarine geological exploration method>
Next, the operation of the seafloor geological exploration system 1 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and FIGS. In the following, for the sake of simplicity, a case where there are two vibration sources (S1, S2) and three underwater geophones (R1, R2, R3) will be described as shown in FIG. In FIG. 4, the vibration source S1 and the vibration source S2 are arranged at different positions in the direction perpendicular to the paper surface.

複数の振源S1,S2が、互いに異なる波形の音波を出力する(ステップS11)。振源S1,S2は、前述のように、曳航体10に曳航される単一の受振ケーブル20に対して平面視で平行に並ばないように配置された非爆破型の振源である。   The plurality of vibration sources S1 and S2 output sound waves having different waveforms (step S11). As described above, the vibration sources S1 and S2 are non-blasting sources that are arranged so as not to be parallel to the single receiving cable 20 towed by the towed body 10 in plan view.

図4に示すように、振源S1,S2から発振された音波は海底に向かって伝播し、海底面や地層境界面で反射する。図5(a)は、振源S1から発振された音波の反射波の時間波形図であり、図5(b)は振源S2から発振された音波の反射波の時間波形図である。図5(a)および図5(b)は、水中受振器R1,R2,R3ごとの波形を示している。図5(a)および図5(b)において、縦軸のt軸は、音波が振源から出力されてから水中受振器で受振されるまでの時間(すなわち、深度)を示している。なお、t軸については、以降に説明する時間波形図についても同様である。   As shown in FIG. 4, the sound waves oscillated from the vibration sources S1 and S2 propagate toward the seabed and are reflected at the seabed and the boundary between the strata. FIG. 5A is a time waveform diagram of the reflected wave of the sound wave oscillated from the vibration source S1, and FIG. 5B is a time waveform diagram of the reflected wave of the sound wave oscillated from the vibration source S2. Fig.5 (a) and FIG.5 (b) have shown the waveform for every underwater geophone R1, R2, R3. 5 (a) and 5 (b), the t-axis of the vertical axis indicates the time (ie, depth) from when the sound wave is output from the vibration source to when it is received by the underwater receiver. The same applies to the time waveform diagrams described below for the t-axis.

複数の水中受振器R1,R2,R3が、各振源S1,S2から出力され、海底面または地層境界面で反射された音波が合成された合成波を受振する(ステップS12)。本ステップにおいて、水中受振器R1,R2,R3は、図5(a)および図5(b)が示す波形を受振するのではなく、実際には、図6に示す合成波を受振する。すなわち、水中受振器R1,R2,R3は、振源S1およびS2からそれぞれ発振された音波が加算された波を受振する。   A plurality of underwater geophones R1, R2, and R3 receive a synthesized wave that is output from each of the sources S1 and S2, and is synthesized with a sound wave that is reflected on the sea floor or the boundary between the layers (step S12). In this step, the underwater geophones R1, R2, and R3 do not receive the waveforms shown in FIGS. 5A and 5B, but actually receive the synthesized wave shown in FIG. In other words, the underwater geophones R1, R2, and R3 receive waves to which the sound waves oscillated from the vibration sources S1 and S2 are added.

その後、合成波分離部50が、合成波を各振源S1,S2に対応する複数の反射波に分離する(ステップS13)。具体的には、合成波の波形信号が合成波分離部50に送信され、合成波分離部50は相互相関処理を実行する。これにより、合成波は、図7(a)および図7(b)に示すように、振源S1および振源S2にそれぞれ対応する2つの反射波(ショット記録)に分離される。図7(a)は振源S1に対応するパルス波の時間波形図を示し、図7(b)は振源S2に対応するパルス波の時間波形図を示している。   Thereafter, the combined wave separation unit 50 separates the combined wave into a plurality of reflected waves corresponding to the vibration sources S1 and S2 (step S13). Specifically, the waveform signal of the synthesized wave is transmitted to the synthesized wave separation unit 50, and the synthesized wave separation unit 50 executes cross-correlation processing. As a result, the synthesized wave is separated into two reflected waves (shot recording) respectively corresponding to the vibration source S1 and the vibration source S2, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). FIG. 7A shows a time waveform diagram of a pulse wave corresponding to the vibration source S1, and FIG. 7B shows a time waveform diagram of a pulse wave corresponding to the vibration source S2.

図8は、本実施形態に係る海底地質探査システム1による測定結果の一例を示している。より詳しくは、駿河湾の内浦湾内をほぼ東西方向(W−E)に航行して得られた結果を示している。なお、ここでは振源としてピエゾ素子を用いた。図8に示すように、海底面F1、地層境界面F2および地層境界面F3の各面間の層厚の変化が高い垂直分解能で明瞭に観測されている。また、賀茂沖層群内の反射波群(領域G)や土肥沖層群頂部の反射波(領域H)も明瞭に観測されている。   FIG. 8 shows an example of measurement results obtained by the seabed geological exploration system 1 according to the present embodiment. More specifically, the results obtained by navigating in the Uchiura Bay of Suruga Bay almost in the east-west direction (WE) are shown. Here, a piezoelectric element was used as the vibration source. As shown in FIG. 8, changes in the layer thickness among the sea bottom surface F1, the formation boundary surface F2, and the formation boundary surface F3 are clearly observed with high vertical resolution. In addition, the reflected wave group (region G) in the Kamo-oki group and the reflected wave (region H) at the top of the Toi-oki group are clearly observed.

なお、本実施形態では発振ケーブルとして発振ケーブル30および40の2本が設けられていたが、発振ケーブルの本数はこれに限るものではない。また、発振ケーブル30,40は、曳航体10とは別の曳航体により曳航されてもよい。   In the present embodiment, two oscillation cables 30 and 40 are provided as the oscillation cables, but the number of oscillation cables is not limited to this. The oscillation cables 30 and 40 may be towed by a towing body different from the towed body 10.

以上説明したように、本実施形態に係る海底地質探査システム1では、複数の振源31,32,33,41,42,43から発振された互いに異なる波形の音波を1本の受振ケーブル20に設けられた水中受振器21で受振する。その後、相互相関処理を行って、水中受振器21が受振した合成波を各々の振源に対応する複数の反射波に分離する。これにより、1本の受振ケーブルのみであっても、振源の個数に等しい本数の受振ケーブルを用いる場合と同等の三次元データを取得することが可能となる。本実施形態では、6個の振源を用いているので、6本の受振ケーブルを用いた海底地質探査システム100と同等の三次元データを取得することができる。   As described above, in the seafloor geological exploration system 1 according to the present embodiment, sound waves having different waveforms oscillated from a plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43 are applied to one vibration receiving cable 20. The vibration is received by the provided underwater receiver 21. Thereafter, cross-correlation processing is performed to separate the synthesized wave received by the underwater geophone 21 into a plurality of reflected waves corresponding to each source. As a result, even with only one receiving cable, it is possible to obtain three-dimensional data equivalent to the case where the number of receiving cables equal to the number of the vibration sources is used. In this embodiment, since six vibration sources are used, three-dimensional data equivalent to the seafloor geological exploration system 100 using six vibration receiving cables can be acquired.

よって、本実施形態によれば、単一の受振ケーブルを用いて海底地質にかかる三次元データを効率良く取得することができる。換言すれば、本実施形態によれば、複数本の受振ケーブルを用いる従来の海底地質探査システムと同等の効率で海底地質にかかる三次元データを取得することができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to efficiently acquire the three-dimensional data relating to the seabed geology using a single receiving cable. In other words, according to the present embodiment, it is possible to acquire the three-dimensional data related to the seabed geology with the same efficiency as the conventional seabed geological exploration system using a plurality of receiving cables.

また、図8で示したように、本実施形態によれば、垂直分解能の高い海底地質探査を行うことができる。したがって、海底地質探査システム1は、海底活断層の調査や、坑井の掘削準備のためのサイトサーベイにも有効である。   Further, as shown in FIG. 8, according to the present embodiment, it is possible to perform seabed geological exploration with high vertical resolution. Therefore, the seafloor geological exploration system 1 is also effective for site surveys for investigation of seafloor active faults and preparation for well drilling.

さらに、本実施形態によれば、受振ケーブルが1本で済むため、以下の効果を得ることができる。   Furthermore, according to this embodiment, since only one vibration receiving cable is required, the following effects can be obtained.

海底地質探査システムの低コスト化を図ることができるとともに、受振ケーブルの修理対応等のメンテナンスを容易にすることができる。   The cost of the seafloor geological exploration system can be reduced, and maintenance such as repair of the receiving cable can be facilitated.

また、受振ケーブルを収納するウインチを複数設置する必要がなくなり、調査船等の曳航体を小型化することができる。   Further, it is not necessary to install a plurality of winches for storing the vibration receiving cables, and the towing body such as a research ship can be downsized.

また、海底地質調査を行う際、受振ケーブルの展開やウインチへの収納を容易に行うことができる。   In addition, when conducting submarine geological surveys, it is possible to easily deploy the receiving cable and store it in the winch.

また、漁船等の船舶が多い海域において、受振ケーブルの先端付近に配備される警戒船の数を減らすことができる。   Further, in a sea area where there are many vessels such as fishing boats, the number of guard vessels deployed near the tip of the vibration receiving cable can be reduced.

また、受振ケーブルがもつれることを防止できる。よって、潮流の影響を受ける場合や、水深の浅い海域(特に水深10m以下の極浅海域)でも海底地質探査を行うことが可能となる。   In addition, the receiving cable can be prevented from being tangled. Therefore, it is possible to perform seabed geological exploration even when affected by tidal currents or in shallow water areas (especially extremely shallow water areas with a water depth of 10 m or less).

さらに、本実施形態によれば、振源がエアガンのような爆破型(インパルス波型)ではなく、非爆破型(連続波型)であるため、以下の効果を得ることができる。   Furthermore, according to this embodiment, since the vibration source is not a blast type (impulse wave type) such as an air gun, but a non-blast type (continuous wave type), the following effects can be obtained.

調査船等の曳航体にコンプレッサを設ける必要がなく、曳航体を小型化することができる。   There is no need to provide a compressor on a towing body such as a survey ship, and the towing body can be downsized.

また、海洋性ほ乳類や魚類への影響を軽減することができ、海洋生物の生活環境に配慮した海底地質探査を行うことができる。   In addition, the influence on marine mammals and fish can be reduced, and submarine geological exploration considering the living environment of marine organisms can be performed.

また、エアガンと異なり、エアバブルが発生しないので、受振波のS/N比を向上させることができる。   Also, unlike air guns, no air bubbles are generated, so the S / N ratio of the received wave can be improved.

<遅延発振について>
ここで、水平分解能を向上させるための遅延発振手法について、図9〜図11を参照して説明する。図9は、遅延発振について説明するための海底地質探査システムの簡略図である。図9は、簡単のため、振源が1つ(S1のみ)、水中受振器が3つ(R1,R2,R3)の場合を示している。図10の左側の波形図は、振源S1から発振された音波(非パルス波W1)の反射波の時間波形を示し、図10の右側の波形図は、振源S1から遅延発振された音波(非パルス波W2)の反射波の時間波形図である。
<About delayed oscillation>
Here, a delayed oscillation method for improving the horizontal resolution will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a simplified diagram of a seafloor geological exploration system for explaining delayed oscillation. For simplicity, FIG. 9 shows a case where there is one vibration source (only S1) and three underwater geophones (R1, R2, R3). The left waveform diagram of FIG. 10 shows the time waveform of the reflected wave of the sound wave (non-pulse wave W1) oscillated from the vibration source S1, and the right waveform diagram of FIG. 10 shows the sound wave delayed from the vibration source S1. It is a time waveform figure of the reflected wave of (non-pulse wave W2).

非パルス波を発振する非爆破型振源(ピエゾ素子、超磁歪素子、水中スピーカー等)を用いた場合、探査深度にもよるが、発振時間(非パルス波の発振時間)は例えば15〜30秒程度である。探査深度が深くなるにつれて、より大きな発振エネルギーが必要になるため、発振時間を長くする必要がある。   When a non-destructive type vibration source (piezo element, giant magnetostrictive element, underwater speaker, etc.) that oscillates a non-pulse wave is used, the oscillation time (non-pulse wave oscillation time) is 15-30, for example, depending on the depth of exploration. About seconds. As the exploration depth becomes deeper, larger oscillation energy is required, so the oscillation time needs to be lengthened.

例えば曳航体10の移動速度が2m/秒、発振時間が20秒の場合、40mごとに波形データが得られる。したがって、水中受振器の数を一個とした場合、水平分解能は40mとなり、水平分解能が低いために正確な地質構造を把握できないおそれがある。そこで、以下に説明するように、振源S1に音波を遅延発振させるようにしてもよい。   For example, when the moving speed of the towed body 10 is 2 m / second and the oscillation time is 20 seconds, waveform data is obtained every 40 m. Therefore, when the number of underwater geophones is one, the horizontal resolution is 40 m, and the horizontal structure is low, so there is a possibility that an accurate geological structure cannot be grasped. Therefore, as described below, the sound source S1 may be caused to delay and oscillate the sound wave.

図9および図10に示すように、振源S1は、非パルス波W1(第1の非パルス波)を発振した後、非パルス波W1の発振時間よりも短い時間(遅延時間D)だけ遅延させて非パルス波W2(第2の非パルス波)を発振する。すなわち、非パルス波W2は非パルス波W1と時間的に重なるように発振される。   As shown in FIGS. 9 and 10, the oscillation source S1 oscillates the non-pulse wave W1 (first non-pulse wave) and then delays by a time (delay time D) shorter than the oscillation time of the non-pulse wave W1. Thus, the non-pulse wave W2 (second non-pulse wave) is oscillated. That is, the non-pulse wave W2 is oscillated so as to overlap the non-pulse wave W1 in time.

なお、非パルス波W2は、非パルス波W1と同じ波形であってもよいし、異なる波形であってもよい。異なる波形の場合であっても、他の振源から発振される波形と同じにならないようにする必要がある。また、観測データの品質を一定に保つために、非パルス波W1と非パルス波W2の発振時間は同じにすることが好ましい。   The non-pulse wave W2 may have the same waveform as the non-pulse wave W1 or a different waveform. Even in the case of different waveforms, it is necessary not to be the same as waveforms oscillated from other sources. In order to keep the quality of the observation data constant, it is preferable that the non-pulse wave W1 and the non-pulse wave W2 have the same oscillation time.

遅延時間が短いほど水平分解能を高くすることができる。その一方、遅延時間を短くするほど、より大きな電力を振源に供給する必要がある。このため、必要な水平分解能、曳航体10が振源に供給可能な電力、および振源の耐久性等を考慮して遅延時間を決定することが好ましい。   The shorter the delay time, the higher the horizontal resolution. On the other hand, the shorter the delay time, the more power needs to be supplied to the source. Therefore, it is preferable to determine the delay time in consideration of necessary horizontal resolution, power that the towed body 10 can supply to the vibration source, durability of the vibration source, and the like.

図11に示すように、水中受振器R1,R2,R3は、非パルス波W1および非パルス波W2が加算された合成波を受振する。合成波分離部50が相互相関処理を実行することにより、受振された合成波は非パルス波W1,W2ごとのパルス波に分離される。より詳しくは、非パルス波W1と合成波との相互相関を計算することにより非パルス波W1の反射波のデータが得られる。また、非パルス波W2と合成波との相互相関を計算することにより非パルス波W2の反射波のデータが得られる。なお、非パルス波W2と合成波との相互相関処理では、合成波として、遅延時刻td(図11参照)以降の波形データのみを用いる。   As shown in FIG. 11, the underwater geophones R1, R2, and R3 receive a combined wave in which the non-pulse wave W1 and the non-pulse wave W2 are added. The synthesized wave separation unit 50 executes the cross-correlation process, so that the received synthesized wave is separated into pulse waves for the non-pulse waves W1 and W2. More specifically, the reflected wave data of the non-pulse wave W1 can be obtained by calculating the cross-correlation between the non-pulse wave W1 and the synthesized wave. Further, by calculating the cross-correlation between the non-pulse wave W2 and the synthesized wave, the reflected wave data of the non-pulse wave W2 can be obtained. In the cross-correlation process between the non-pulse wave W2 and the synthesized wave, only waveform data after the delay time td (see FIG. 11) is used as the synthesized wave.

上記のように非パルス波W1から所定の遅延時間だけ遅らせて非パルス波W2を発振することで、水平分解能を改善することができる。例えば曳航体10の移動速度が2m/秒、発振時間が20秒、遅延時間が10秒の場合、10秒ごとに波形データが得られるため、水平分解能を20mに改善することができる。   As described above, the horizontal resolution can be improved by oscillating the non-pulse wave W2 with a predetermined delay time from the non-pulse wave W1. For example, when the moving speed of the towed body 10 is 2 m / second, the oscillation time is 20 seconds, and the delay time is 10 seconds, the waveform data is obtained every 10 seconds, so that the horizontal resolution can be improved to 20 m.

このように、エアガン等の爆破型振源に比べて発振時間が比較的長い非爆破型振源を用いる場合であっても、上述した遅延発振手法を用いることで、水平分解能を向上させることができる。その結果、爆破型振源と同等以上の水平分解能を有するデータを得ることができる。   Thus, even when using a non-blast type source with a relatively long oscillation time compared to a blast type source such as an air gun, the horizontal resolution can be improved by using the delayed oscillation method described above. it can. As a result, it is possible to obtain data having a horizontal resolution equivalent to or greater than that of the blasting source.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る海底地質探査システム1Aについて、図12を参照して説明する。第2の実施形態の第1の実施形態との相違点は、振源が設けられる場所である。以下、相違点を中心に第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a seafloor geological exploration system 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference of the second embodiment from the first embodiment is the place where the vibration source is provided. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the differences.

海底地質探査システム1Aは、図12に示すように、曳航体10と、張出曳航部11と、単一の受振ケーブル20と、複数の振源31,32,33,41,42,43と、合成波分離部50と、を備えている。   As shown in FIG. 12, the seafloor geological exploration system 1A includes a towed body 10, an overhanging towing unit 11, a single vibration receiving cable 20, a plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43, And a combined wave separation unit 50.

曳航体10には、この曳航体10から張り出すように設けられ、剛性を有する張出曳航部11が設けられている。本実施形態では、図12に示すように、張出曳航部11は、曳航体10の幅方向に沿って延在するように設けられている。張出曳航部11は、例えば梯子を用いて構成される。   The towing body 10 is provided with an overhanging towing portion 11 which is provided so as to project from the towing body 10 and has rigidity. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the overhanging towing unit 11 is provided so as to extend along the width direction of the towing body 10. The overhanging towing unit 11 is configured using, for example, a ladder.

複数の振源31,32,33,41,42,43は、図12に示すように、張出曳航部11から垂下されたケーブル12に設けられる。本実施形態では、振源間を結ぶ線は受振ケーブル20とほぼ直角で交わる。これにより、探査面積を最大にすることができる。   The plurality of vibration sources 31, 32, 33, 41, 42, 43 are provided on the cable 12 suspended from the overhanging towing unit 11 as shown in FIG. 12. In the present embodiment, the line connecting the vibration sources intersects with the vibration receiving cable 20 at a substantially right angle. Thereby, the exploration area can be maximized.

本実施形態のように曳航体10が船の場合、張出曳航部11は、水面上方に(すなわち、空中に)配置されてもよい。これにより、張出曳航部11による海水抵抗を回避することができる。   When the towing body 10 is a ship as in the present embodiment, the overhanging towing unit 11 may be disposed above the water surface (that is, in the air). Thereby, seawater resistance by the overhanging towing part 11 can be avoided.

また、振源間を結ぶ線と受振ケーブル20とが交差する角度(交差角度)が直角以外になるように張出曳航部11を構成してもよい。例えば、張出曳航部11が曳航体10の側面から斜め後ろ方向に延出するようにしてもよい。また、ケーブル12の長さを振源ごとに変えることで、交差角度を調整してもよい。   Further, the overhanging towing unit 11 may be configured such that the angle (intersection angle) at which the line connecting the vibration sources intersects the vibration receiving cable 20 is not a right angle. For example, the overhanging towing unit 11 may extend obliquely backward from the side surface of the towing body 10. Moreover, you may adjust an intersection angle by changing the length of the cable 12 for every vibration source.

本実施形態によれば、第1の実施形態の場合と同様に、単一の受振ケーブルを用いて海底地質にかかる三次元データを効率良く取得することができる。また、第1の実施形態で説明したその他の効果も同様に得ることができる。   According to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, it is possible to efficiently acquire the three-dimensional data relating to the seabed geology using a single receiving cable. Further, the other effects described in the first embodiment can be obtained similarly.

さらに、第2の実施形態では、剛性を有する張出曳航部11に振源が吊されるため、ケーブルに振源が設けられる第1の実施形態に比べて、曳航体10の速度や潮流が振源の配置に与える影響を軽減することができる。これにより、振源間を結ぶ線と受振ケーブル20との交差角度を所定の角度に容易に調整することができるとともに、交差角度を安定的に維持することができる。その結果、本実施形態によれば、海底地質にかかる三次元データを、より効率良く、安定的に取得することができる。   Furthermore, in the second embodiment, since the vibration source is suspended from the overhanging towing unit 11 having rigidity, the speed and tidal current of the towed body 10 are higher than those in the first embodiment in which the vibration source is provided in the cable. The influence on the arrangement of the vibration source can be reduced. Thereby, the intersection angle between the line connecting the vibration sources and the receiving cable 20 can be easily adjusted to a predetermined angle, and the intersection angle can be stably maintained. As a result, according to the present embodiment, the three-dimensional data related to the seabed geology can be acquired more efficiently and stably.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。   Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

1,1A,100 海底地質探査システム
10 曳航体
11 張出曳航部
12 ケーブル
20,120 受振ケーブル
21,121 水中受振器
30,40 発振ケーブル
35,45,150 パラベイン(水中凧)
31,32,33,41,42,43 振源
50 合成波分離部
110 調査船
130 エアガン
140 ワイヤー
D 遅延時間
F1 海底面
F2,F3 地層境界面
R1,R2,R3 水中受振器
S1,S2 振源
W1,W2 非パルス波
1,1A, 100 Undersea geological exploration system 10 Towing body 11 Overhanging towing part 12 Cable 20, 120 Vibration receiving cable 21, 121 Underwater geophone 30, 40 Oscillation cable 35, 45, 150 Parabein (underwater dredging)
31, 32, 33, 41, 42, 43 Source 50 Synthetic wave separation unit 110 Survey ship 130 Air gun 140 Wire
D Delay time F1 Sea bottom F2, F3 Formation boundary R1, R2, R3 Underwater geophone S1, S2 Source W1, W2 Non-pulse wave

Claims (10)

曳航体と、
前記曳航体に曳航され、複数の水中受振器が設けられた単一の受振ケーブルと、
前記受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置され、互いに異なる波形の音波を出力する非爆破型の複数の振源と、
前記水中受振器が受振した合成波を前記各振源に対応する複数の反射波に分離する合成波分離部と、
を備えることを特徴とする海底地質探査システム。
A towed body,
A single receiving cable towed by the towed body and provided with a plurality of underwater geophones;
A plurality of non-blasting vibration sources that are arranged so as not to be arranged in parallel with each other in plan view with respect to the vibration receiving cable, and that output sound waves having different waveforms from each other,
A synthesized wave separating unit that separates the synthesized wave received by the underwater geophone into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources;
A submarine geological exploration system characterized by comprising:
前記複数の振源は、前記曳航体に曳航される発振ケーブルに設けられることを特徴とする請求項1に記載の海底地質探査システム。   The submarine geological exploration system according to claim 1, wherein the plurality of vibration sources are provided on an oscillation cable towed by the towing body. 前記複数の振源は、前記曳航体に曳航され、平面視して前記曳航体から離れるにつれて互いに離間するように広がる一対の発振ケーブルに設けられることを特徴とする請求項1に記載の海底地質探査システム。   2. The seabed geology according to claim 1, wherein the plurality of vibration sources are provided on a pair of oscillation cables that are towed by the towed body and spread away from each other in plan view. Exploration system. 前記曳航体には、当該曳航体から張り出すように設けられ、剛性を有する張出曳航部が設けられ、
前記複数の振源は、前記張出曳航部から垂下されたケーブルに設けられることを特徴とする請求項1に記載の海底地質探査システム。
The towing body is provided so as to project from the towing body, and is provided with an overhanging towing part having rigidity,
The submarine geological exploration system according to claim 1, wherein the plurality of vibration sources are provided on a cable suspended from the overhanging towing unit.
前記振源から発振される音波は、周波数、位相および振幅のうち少なくともいずれか一つが連続的あるいはランダムに変化する非パルス波であり、
前記振源は、第1の非パルス波を発振した後、前記第1の非パルス波の発振時間よりも短い時間だけ遅延させて第2の非パルス波を発振することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の海底地質探査システム。
The sound wave oscillated from the vibration source is a non-pulse wave in which at least one of frequency, phase and amplitude changes continuously or randomly,
The oscillation source oscillates a first non-pulse wave and then oscillates a second non-pulse wave with a delay of a time shorter than an oscillation time of the first non-pulse wave. The seafloor geological exploration system according to any one of 1 to 4.
前記非パルス波は、位相が連続的に変化する擬似ランダム波、または周波数が連続的に変化するスイープ波であることを特徴とする請求項5に記載の海底地質探査システム。   The seafloor geological exploration system according to claim 5, wherein the non-pulse wave is a pseudo-random wave whose phase changes continuously or a sweep wave whose frequency changes continuously. 前記複数の振源は、圧電素子、超磁歪素子、水中スピーカー、電磁バイブレータ、または油圧式バイブレータにより構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の海底地質探査システム。   The submarine geological exploration system according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of vibration sources are configured by piezoelectric elements, giant magnetostrictive elements, underwater speakers, electromagnetic vibrators, or hydraulic vibrators. 前記曳航体は、船または水中探査機であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の海底地質探査システム。   The submarine geological exploration system according to any one of claims 1 to 7, wherein the towed body is a ship or an underwater explorer. 曳航体に曳航される単一の受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置された非爆破型の複数の振源が、互いに異なる波形の音波を出力し、
前記受振ケーブルに設けられた複数の水中受振器が、前記各振源から出力され、海底面または地層境界面で反射された音波が合成された合成波を受振し、
合成波分離部が、前記合成波を前記各振源に対応する複数の反射波に分離する、
ことを特徴とする海底地質探査方法。
A plurality of non-blasting sources arranged so as not to be arranged in parallel in a plan view with respect to a single receiving cable towed by a towed body output sound waves having different waveforms,
A plurality of underwater geophones provided in the geophone cable are output from the respective vibration sources, and receive a synthesized wave obtained by synthesizing a sound wave reflected from the sea bottom or a boundary between the layers,
A combined wave separation unit separates the combined wave into a plurality of reflected waves corresponding to the respective vibration sources;
Submarine geological exploration method characterized by this.
コンピュータを、
曳航体に曳航される単一の受振ケーブルに対して平面視で平行に並ばないように配置された非爆破型の複数の振源から出力された互いに異なる波形の音波が海底面または地層境界面で反射され合成された合成波を、前記各振源に対応する複数の反射波に分離する合成波分離手段として機能させるための海底地質探査プログラム。
Computer
Sound waves with different waveforms output from multiple non-blasting sources arranged so as not to be parallel to each other in plan view with respect to a single receiving cable towed by a towed body A submarine geological exploration program for functioning as a combined wave separation means for separating a combined wave reflected and combined by a plurality of reflected waves corresponding to each source.
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