Подводное обследование — это обследование, проводимое в подводной среде или проводимое удаленно на подводном объекте или регионе. Обследование может иметь несколько значений. Слово происходит из средневековой латыни со значениями осмотра и детального изучения предмета . [1] Одно из значений — точное измерение географического региона, обычно с намерением нанести на карту положение объектов в масштабе региона. Это значение часто используется в научных контекстах, а также в гражданском строительстве и добыче полезных ископаемых. Другое значение, часто используемое в контексте гражданского , структурного или морского строительства , — это осмотр конструкции или судна для сравнения фактического состояния с указанным номинальным состоянием, обычно с целью составления отчета о фактическом состоянии и соответствии или отклонениях от номинального состояния для контроля качества, оценки ущерба, оценки, страхования, технического обслуживания и аналогичных целей. В других контекстах это может означать осмотр региона для установления наличия и распределения указанного содержимого, такого как живые организмы, либо для установления исходного уровня , либо для сравнения с исходным уровнем.
Эти типы обследования могут проводиться в подводной среде или из нее, в этом случае их можно назвать подводными обследованиями, которые могут включать батиметрические , гидрографические и геологические обследования , археологические обследования , экологические обследования и обследования безопасности конструкций или судов . В некоторых случаях они могут проводиться с помощью дистанционного зондирования , с использованием различных инструментов, а иногда и путем прямого вмешательства человека, как правило, профессионального водолаза . Подводные обследования являются неотъемлемой частью планирования, а часто и контроля качества и мониторинга подводного строительства , дноуглубительных работ , добычи полезных ископаемых , экологического мониторинга и археологических исследований. Они часто требуются как часть исследования экологического воздействия . [2]
Типы подводных обследований включают, но не обязательно ограничиваются, археологическими, батиметрическими и гидрографическими, экологическими, геологическими и строительными обследованиями, а также инспекционными обследованиями морских и прибрежных сооружений и судов на плаву. Обследование состояния конструкции судна и прилегающей территории и гидрографических условий также будет проводиться при оценке предлагаемых морских спасательных операций.
Археологические исследования подводных объектов традиционно проводились водолазами, но на участках, где глубина слишком велика, гидролокационные исследования проводились с поверхности и подводных аппаратов , а фотомозаичные методы применялись с использованием ROUV . Традиционные методы включают прямое измерение от базовой линии или сетки, установленных на месте, и триангуляцию путем прямого измерения от отметок известного положения, установленных на месте, таким же образом, как они использовались бы на наземном участке. Точность может быть поставлена под угрозу водными условиями.
Эту работу обычно выполняют археологи , являющиеся квалифицированными научными водолазами .
Батиметрические исследования традиционно проводятся с поверхности путем измерения глубины (промеров) в измеренных положениях вдоль линий трансекты и последующего нанесения данных на батиметрическую карту, на которой линии постоянной глубины (изобаты) могут быть нарисованы путем интерполяции промеров. Также принято предоставлять репрезентативный набор точек глубины на карте. Первоначально промеры выполнялись вручную путем измерения длины утяжеленной линии, опущенной на дно, но после разработки точного и надежного оборудования для эхолотирования это стало стандартным методом. Запись данных была автоматизирована, когда оборудование стало доступным, и позже точные данные о местоположении были интегрированы в наборы данных. Многолучевой эхолот с данными о местоположении GPS, скорректированными с учетом движения судна и объединенными в режиме реального времени, является последним словом техники в начале 21-го века.
Батиметрические исследования некоторых водоемов потребовали различных процедур, особенно для карстовых воронок, пещер и гротов, где значительная часть стенок дна, а в некоторых случаях и потолков не видны зондирующему оборудованию с поверхности, и для сбора данных приходилось использовать дистанционно управляемые подводные аппараты или водолазов. Одной из сложностей этого класса подводных исследований является относительная сложность установления базовой линии или точного положения ROUV, поскольку сигналы GPS не распространяются через воду. В некоторых случаях использовалась физическая линия, но иногда базовую линию можно установить с помощью гидролокационных преобразователей, установленных в точно обследованных положениях, и измеренных относительных смещений.
Для подводных экологических исследований использовались различные методы. Водолазы часто используются для сбора данных, либо путем прямого наблюдения и записи, либо путем фотографической записи в зафиксированных местах, которые могут быть указаны с заданной точностью в зависимости от требований проекта и доступной технологии определения местоположения.
Один из методов заключается в использовании водолазами геолокационных фотографий, сделанных водолазами, следующими по маршруту, записанному буксируемым поверхностным GPS-приемником на поплавке, удерживаемом над камерой натяжением троса. Данные о дате и времени одновременно записываются камерой и GPS-устройством, что позволяет извлекать данные о местоположении для каждой фотографии путем постобработки или проверки. Точность GPS может быть увеличена с помощью широкополосной системы дополнения (WAAS). Данные о глубине могут быть получены на камеру с подводных компьютеров или глубиномеров, которые носят водолазы или устанавливают в поле зрения камеры. Фотографии можно просматривать на карте или через географическую информационную систему (ГИС) для анализа. [3] Этот метод также можно использовать для пространственных обследований небольших территорий, особенно в местах, куда не может пройти исследовательское судно. Чтобы составить карту области, водолаз буксирует поплавок вдоль контуров дна, а GPS-трек используется для создания карты с помощью программного обеспечения для черчения или ГИС. Также можно измерять глубину точек, используя цифровую камеру для записи времени и глубины с глубиномера или подводного компьютера для синхронизации с данными трека. Эту процедуру можно сочетать с фоторегистрацией бентосных сообществ через определенные интервалы по контуру или периметру.
Исследования, проводимые профессиональными дайверами, как правило, относительно дороги, и некоторые программы экологического мониторинга и программы сбора данных привлекли помощь добровольцев-дайверов-любителей для проведения сбора данных, соответствующего их сертификации, а в некоторых случаях и для дальнейшего обучения, например, австралийское Reef Life Survey . [4] Другие, например iNaturalist , использовали краудсорсинговую систему загруженных цифровых фотозаписей наблюдений с данными о местоположении в соответствии с любым доступным стандартом, который может значительно различаться, тем самым используя преимущества тысяч фотографов-любителей, которые в любом случае запечатлевают свое подводное окружение. Таким образом, были собраны миллионы наблюдений с мест погружений по всему миру. [5]
Виды экологических изысканий:
Иногда в исследовании объединяют более одного типа наблюдений. Например, процедура Reef Life Survey включает три компонента вдоль одного и того же трансекта: визуальный подсчет рыб, визуальный подсчет бентосной фауны и фотографии дна через регулярные интервалы. [4]
Геологическая съемка — это систематическое исследование геологии под заданным участком земли с целью создания геологической карты или модели . Подводная геологическая съемка использует методы от подводного эквивалента традиционного обхода, изучающего выходы пород и рельеф , до интрузивных методов, таких как бурение скважин , до использования геофизических методов и методов дистанционного зондирования . Карта подводной геологической съемки обычно накладывает обследованную протяженность и границы геологических единиц на батиметрическую карту вместе с информацией в точках (например, измерения ориентации плоскостей напластования) и линиях (например, пересечение разломов с поверхностью морского дна). Карта может включать поперечные сечения для иллюстрации трехмерной интерпретации. Большая часть этой работы выполняется с надводных судов с помощью дистанционного зондирования, но в некоторых случаях, например, в затопленных пещерах, измерения и отбор проб требуют дистанционно управляемых подводных аппаратов или прямого вмешательства водолазов.
Методы сейсморазведки отражений используются для дистанционного зондирования под поверхностью с борта судна. Источниками сейсмических волн являются воздушные пушки , спаркеры и бумеры .
Аэрогеофизические методы включают магнитные, электромагнитные и гравитационные измерения.
Обследование участка представляет собой осмотр области, где предлагается работа, для сбора информации для проектирования. Оно может определить точное местоположение, доступ, лучшую ориентацию для участка и местоположение препятствий. Тип обследования участка и требуемые лучшие практики зависят от характера проекта. [6] Например, при разведке углеводородов обследования участка проводятся над предлагаемыми местами морских разведочных или оценочных скважин. [7] Обычно они состоят из плотной сетки профилей сейсморазведки с высоким разрешением (высокой частотой) для поиска возможных газовых опасностей в мелководном участке под морским дном и подробных батиметрических данных для поиска возможных препятствий на морском дне (например, затонувших кораблей, существующих трубопроводов) с использованием многолучевых эхолотов .
Тип обследования места проводится во время спасательных операций на море, чтобы оценить структурное состояние севшего на мель судна и определить аспекты судна, места и окружающей среды, которые могут повлиять на операцию. Такое обследование может включать исследование структурной и водонепроницаемой целостности корпуса, степени затопления, батиметрии и геологии непосредственной близости, течений и приливных эффектов, опасностей и возможного воздействия спасательных работ на окружающую среду. [8]
Инспекции структурной целостности внутренних, прибрежных и морских подводных сооружений, включая мосты, плотины, дамбы, гавани, волнорезы, причалы, набережные, дамбы, платформы и инфраструктуру для добычи нефти и газа, трубопроводы, устья скважин и причалы.
Осмотры безопасности судна — это проверки конструкции и оборудования судна для оценки состояния осмотренных элементов и проверки их соответствия требованиям законодательства или классификационного общества по страхованию и регистрации. Они могут проводиться в любое время, когда есть основания подозревать, что состояние существенно изменилось с момента предыдущего осмотра, или как условие покупки, а первый осмотр обычно проводится во время строительства (построено под осмотр) или перед первой регистрацией. Критерии приемки определяются лицензирующим или регистрирующим органом для различного оборудования, имеющего важное значение для безопасной эксплуатации судна, такого как конструкция корпуса, статическая остойчивость, двигательные установки, вспомогательные механизмы, оборудование безопасности, подъемное оборудование, такелаж, наземные такелажные приспособления и т. д.
Некоторые обследования должны проводиться в сухом доке, но это дорого, и в некоторых случаях для промежуточных обследований подводная часть внешнего обследования может быть проведена на плаву с использованием водолазов или ROUV для проведения осмотра, обычно предоставляя живое видео инспектору или, возможно, видеозапись для последующего анализа. Живое видео имеет то преимущество, что инспектор может поручить водолазу провести дальнейшее исследование или предоставить виды с других углов. Живое видео обычно также записывается для записей. [9]
Подводные акустические системы позиционирования [14] [15] — это системы для отслеживания, навигации и определения местоположения подводных транспортных средств или водолазов с помощью акустических измерений расстояния и/или направления и последующей триангуляции положения. Они широко используются в самых разных подводных работах, включая разведку нефти и газа, океанологию , спасательные операции, морскую археологию , правоохранительные органы и военную деятельность.
Системы акустического позиционирования с длинной базой [16] (системы LBL) используют сети базовых транспондеров, установленных на морском дне, в качестве опорных точек для навигации. Они обычно размещаются по периметру рабочей площадки. Метод LBL обеспечивает очень высокую точность позиционирования и стабильность положения, которая не зависит от глубины воды. Как правило, она лучше 1 метра и может достигать нескольких сантиметров точности. [17] Системы LBL обычно используются для точных подводных съемочных работ, где точность или стабильность положения судовых систем позиционирования с короткой или сверхкороткой базой недостаточны.
Система акустического позиционирования с короткой базой (системы акустического позиционирования SBL) [18] Системы SBL не требуют никаких транспондеров или оборудования, устанавливаемых на морском дне, и поэтому подходят для отслеживания подводных целей с лодок или кораблей, которые либо стоят на якоре, либо находятся на ходу. Однако в отличие от систем USBL, которые обеспечивают фиксированную точность, точность позиционирования SBL повышается с расстоянием между датчиками. [19] Таким образом, там, где позволяет пространство, например, при работе с более крупных судов или дока, система SBL может достигать точности и надежности положения, которые аналогичны таковым у систем LBL, устанавливаемых на морском дне, что делает систему подходящей для высокоточных исследовательских работ. При работе с меньшего судна, где расстояние между датчиками ограничено (т. е. когда базовая линия короткая), система SBL будет демонстрировать пониженную точность.
Система акустического позиционирования с ультракороткой базовой линией (USBL), также известная как сверхкороткая базовая линия (SSBL), состоит из трансивера , который устанавливается под судном, и транспондера или ответчика на морском дне, на буксирной рыбе или на ROV . Компьютер используется для расчета положения на основе дальностей и пеленгов, измеренных трансивером. USBL также используются в «перевернутых» (iUSBL) конфигурациях, когда трансивер устанавливается на автономном подводном аппарате , а транспондер — на установке, которая его запускает. В этом случае обработка сигнала происходит внутри аппарата, что позволяет ему определять местоположение транспондера для таких приложений, как автоматическая стыковка и отслеживание целей .
Измерения можно проводить с помощью различных инструментов. Вертикальное положение относительно поверхности, также известное как измерение глубины, может использовать:
Измерение длины в других направлениях с использованием:
Измерения длины также могут быть получены путем триангуляции от базовой линии, углового измерения и тригонометрии.
Угловые измерения можно выполнить с помощью:
Или могут быть получены из данных GPS-позиционирования, линейной триангуляции и тригонометрии, а также из данных инерциальной навигации.
Измерения неразрушающего контроля могут включать:
Измерения видимости с использованием дисков Секки и аналогичных методов, а также точечные измерения других физических и химических характеристик путем локального измерения или регистрации водолазом или отбора проб состава воды и дна.
Образцы донных отложений и горных пород можно собирать с помощью грейферов, керноотборных устройств, ROUV и водолазов. Керноотборные устройства включают в себя керноотборные буры и ударные пенетраторы. [20] Водолазы и операторы ROUV более разборчивы в своем выборе образцов, чем грейферы и дистанционно управляемые керноотборные устройства. Биологические образцы можно собирать с помощью драг, грейферов, ловушек или сетей, но более направленный отбор проб обычно требует визуального ввода и вмешательства человека и обычно выполняется водолазами, ROUV и подводными аппаратами с экипажем, оборудованными для сбора.
Результаты подводных исследований могут быть представлены несколькими способами в зависимости от целевой демографической группы и предполагаемого использования данных. Обычным форматом представления является карта, указывающая пространственное распределение или общую топографию, часто включающую измерение глубины. Также могут использоваться рисунки, фотографические изображения, графики, таблицы и текстовые описания, часто в сочетании с одной или несколькими картами. Карты также могут использоваться для указания изменений с течением времени по сравнению с исходной линией.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )