０１９年２月 物 探 装 备 ２
第２９卷 第１期
节点仪器单点布设点位精度控制方法
＊?１２１１１
马 辉＊ 秦学彬 陈传庚 张建新 刘海涛
＊?
（东方地球物理公司：海洋物探分公司测量设备服务中心，天津大港３装备服务处测量服务中心）１．００２８０；２．
：（）张建新，刘海涛．节点仪器单点布设点位精度控制方法．物探装备，马辉，秦学彬，陈传庚，４０１９，２９１７９２４－并通过大量的实验数据和在实际生产项目中的摘要 本文主要讲述基于ＵＳＢＬ单点投放节点点位精度控制方法，
应用进行总结论证，最终应用于国外某地震勘探采集项目。）关键词 ＵＳＢＬ（ＵｌｔｒａＳｈｏｒｔＢａｓｅＬｉｎｅ 单点投放 节点仪器 点位精度控制
，，，ａＨｕｉｉｎＸｕｅｂｉｎＣｈｅｎＣｈｕａｎｅｎＺｈａｎＪｉａｎｘｉｎａｎｄＬｉｕＨａｉｔａｏ．ＰｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｉｎｌｅｏｉｎｔｌａｏｕｔＭ Ｑｇｇｇｇｐｙ
：（）７９４４ｏｆｎｏｄｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＥＧＰ，２０１９，２９１－ ）ＡｂｓｔｒａｃｔｈｉｓａｅｒｍａｉｎｌｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＵＳＢＬ（ＵｌｔｒａＳｈｏｒｔＢａｓｅＬｉｎｅｓｉｎｌｅ Ｔ ｐｐｙｐｇ
，ｌａｃｅｍｅｎｔｎｏｄｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｓａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｒｏｕｈａｌａｒｅａｍｏｕｎｔｏｆｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄａｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｃｔｕａｌｏｉｎｔ ｐｐｇｇｐｐｐ，ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｏｅｃｔｓａｎｄｆｉｎａｌｌａｌｉｅｓｉｔｔｏｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｅｘｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄａｔｈｅｒｒｏｅｃｔｏｆＴｏｍｏｒｉｉｎＩｎｄｏｎｅｓｉａ． ｐｐｊｙｐｐｐｇｐｊ ，，，）ｉｎｌｅｏｉｎｔｌａｃｅｍｅｎｔｎｏｄｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｏｉｎｔｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓＫｅｗｏｒｄｓＳＢＬ（ＵｌｔｒａＳｈｏｒｔＢａｓｅＬｉｎｅ Ｕ ｇｐｐｐｐｙ
０ 引言
国外某地震采集项目是全球首个Ｚ１００节点仪器采集项目，在施工模式、设备技术等方面创造了多个第一：全球石油勘探行业第一次应用Ｚ１００节点仪器和Ｍ第一次应用Ｕａｓｓ节点联合采集；ＳＢＬ（Ｕｌ－单点投放节点的模ｒａＳｈｏｒｔＢａｓｅＬｉｎｅ超短基线）ｔ 式；第一次使用ＲＯＶ（ＲｅｍｏｔｅＯｅｒａｔｅｄＶｅｈｉｃｌｅ遥 ｐ控无人潜水器）进行水下节点的投放模式。
地震勘探项目工区水深０～５按２５０ｍ，５０ｍ×节点实际位置与理论位置偏２５０ｍ格网布设节点，移不能超过１２．５ｍ。为了保证节点布设点位精度和节约成本，该项目计划每个节点绑浮标，作业船在航线中使用Ｕ到点后投放ＳＢＬ实时监控节点位置，节点。
本文主要针对国外某地震采集项目的施工要求及技术指标，研究节点仪器单点布设点位精度控制方法，研究过程中通过大量的实验数据及点位对比精度进行分析、论证。通过与ＬＢＬ的坐标比对确定其坐标差，入射角度对坐标精度的影响，使基于ＵＳＢＬ单点投放节点点位精度满足技术要求。
１ 单点投放节点方法研究
１．１ 基本原理
基于ＵＳＢＬ单点投放的原理是ＧＰＳ提供精确位置，电罗经提供方位，姿态传感器提供船体姿态，根据Ｇ计算出声阵ＰＳ天线和声阵的安装相对位置，的位置；ＵＳＢＬ可以实时测量声阵和应答器之间的方位和距离，根据声阵的位置、声阵与应答器之间的方位和距离，采用极坐标法计算出应答器的位置，也就是节点位置；再根据设计位置计算导航信息，驾驶员根据导航信息沿横偏０导航员根据ｍ附近航行，纵偏指挥释放节点，如图１所示。
图１ 作业船航行示意图
”资助。２０１６ＺＸ０５０２４００７０１０＊本文受国家重大专项“－工程师。２现主要从事物探测量、导航工作。男，９８６年出生，００７年毕业于石油物探学校工程测量专业，１＊＊马辉，
８ 物 探 装 备４
０１９年２
１．２ 具体实施方法
在节点上安装声学应答器，节点入水以后通过ＵＳＢＬ实时监测节点上应答器与设计点的相对位移；投放节点作业时，作业船在行进过程中将节点投入水中并沉放一定长度的拖绳；拖绳长度根据水深坐标成果；
（）根据实时验潮数据，掌握潮汐变化规律，选３
择平潮或者顶流的时间段去投放节点。
ＳＢＬ单点投放节点功能测试２ 基于Ｕ而定，保证节点在水中保持悬浮。作业船在行驶过程中全程使用ＵＳＢＬ系统对水中的节点进行实时坐标位置监测，并计算出与设计点坐标的相对偏移，根据坐标偏移、潮流、流速等因素实时调整航向与航速；当接近目标点５０ｍ时，作业船降低船速使节点在配重块的作用下匀速下沉，此时导航员根据潮流判断投放时间并通知甲板操作人员释放节点；节点在下沉过程中ＵＳＢＬ实时进行坐标位置监测，观察节点沉到水底后进行点位坐标记录，生成坐标成果（将稳定后的坐标进行平均计算），生成ＳＰＳ及ＰＤＦ成果文件，
如图２所示。图２ 节点投放后示意图
如图３所示为在８０ｍ水深时，投放节点过程中的实时节点沉降变化。当行驶到目的点附近后释放节点，节点匀速下沉，下沉后等待节点位置稳定后记录节点最终的坐标成果。
图３ 节点沉降过程
１．
３ 注意事项（１）避免在ＵＳＢＬ数据跳变时投放节点；
（２
）沉入海底后需要等位置稳定后再记录节点分析
本次测试在国外某深海海域进行，采用Ｓｏｎａｒ－ｙ
ｎｅ的Ｓｃｏｕｔ ＵＳＢＬ和７８１５应答器，搭载ＵＶ０１节点船基于ＵＳＢＬ把节点投放到海底，再用ＬＢＬ测量节点位置并比较。
在船上安装ＵＳＢＬ声阵、姿态传感器、电罗经、星站差分定位系统，对ＵＳＢＬ进行安装误差校准，
并将节点与应答器捆绑在一起。
节点布设过程中，导航系统能够实时显示节点位置的纵横偏和深度。投放节点后使用声学定位船进行双边ＬＢＬ声学定位，将ＵＳＢＬ与ＬＢＬ结果进行对比，位置差在±３ｍ以内，详细对比结果见图４、图５。
图４ 东坐标差
图５ 北坐标差
对ＵＳＢＬ又进行了距离测试，将节点沉入海底使用ＬＢＬ测得准确坐标后，ＵＳＢＬ定位船在距节点００ｍ处，由远及近再由近及远实时对海底节点进行定位测量，目的是验证距离对ＵＳＢＬ的定位结果影响，详细对比结果见图６、图７。
从图７的结果可以看出，当ＵＳＢＬ定位船在距
离节点±８０ｍ左右时，其坐标误差在±３ｍ之内。当时节点位置水深８０ｍ，由此可以计算出在距离节点位置８０ｍ时，其声波入射角度是４５°，所以由此可以得出结论当声波入射角度小于４５°时其定位精度较高。
ｄ６９卷 第１期 第２马 辉等：节点仪器单点布设点位精度控制方法
４９
图６ ＵＳＢＬ定位散点图
图７ ＵＳＢＬ距离测试误差
单点投放节点的应用结果
基于ＵＳＢＬ单点投放节点的方法应用于国外某项目中，在使用中有效的控制了节点投放精度，保证了地震资料采集质量。单点投放过程中，船只以．５节速度航行，大致２．５ｍｉｎ布设一个节点，
投放节点精度详见图８、表１。
图８ 投放点位精度图
表１ 投放点位精度表
放样精度（ｍ）
＜５ ５～８ ８～１２．５＞１２．５点数４１１ ２２５ １２２ １比例（％）
５４．２０
２９．６０
１６．１０
０．１０
通过对图８和表１的数据对比及现场分析得出
以下结论：
（１）纵偏偏大主要原因是导航员发出释放指令错误、导航员和投放员之间电台通讯不畅；
（２）基于ＵＳＢＬ单点投放技术能够保证点位精度，布设速度３．５节左右；（３
）应答器的回应率是影响节点布设时效和精度的主要因素；
（４）声波入射角小于４５°
时定位精度较高。 结束语
本文通过对大量的实验数据进行对比分析，分析结果显示：ＵＳＢＬ与ＬＢＬ的定位坐标比较误差在±３ｍ以内，基于ＵＳＢＬ单点投放节点的方法适用于单个节点投放的作业模式，完全满足海上地震勘探项目中的应用要求，在实际项目应用中得到了一致认可。
参
考文献
［１
］金博楠，徐晓苏，张涛，孙晓俊．超短基线定位技术及在海洋工程中的应用［Ｊ］．导航定位与授时，２
０１８，０４．［２］韩兵兵，张乃明，李军安．超短基线（ＵＳＢＬ）
定位系统误差分析［Ｊ］．科技促进发展，２
０１０，Ｓ１．收稿日期：２０１８－１１－０８４３３
