一种海底泥火山识别方法

摘要

本发明涉及一种海底泥火山识别方法，所述方法包括依次进行的如下步骤：步骤1：获取多波束水深图和背反射图，并找出峰值点；步骤2：对多波束水深图根据预设的区域范围进行均方差运算，得到均方差值图，从均方差值图中找出高均方差的位置；步骤3：从背反射图中找出高背反射值的位置；步骤4：将峰值点图、均方差值图和带有标记的背反射图进行叠加，根据叠加结果进行判断。本发明对包括但不限于像海底泥火山尤其是小型泥火山这种尺寸较小、地形特征有时并不明显的微地貌进行识别，会在一定程度上避免因地形特征和因活跃期不确定导致的误判或遗漏，并具有高效率，低误判率的优点。

权利要求

1.一种海底泥火山识别方法，其特征在于：包括依次进行的如下步骤：步骤1：获取多波束水深图和背反射图，从多波束水深图找出峰值点，并对峰值点的位置进行标记，记为峰值点位置F，并得到包含峰值点的峰值点图；

步骤2：对多波束水深图根据预设的区域范围进行均方差运算，得到均方差值图，从均方差值图中找出高均方差的位置，并对高均方差的位置进行标记，记为高均方差位置J；

步骤3：从背反射图中找出高背反射值的位置，并对高背反射值的位置进行标记，记为高背反射位置B，从而得到带有标记的背反射图；

步骤4：将峰值点图、均方差值图和带有标记的背反射图进行叠加，若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B重叠，则判断对应的海底区域为海底泥火山；

若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，则执行步骤5；

若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中没有重叠，则判断对应的海底区域为非海底泥火山；

步骤5：当峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，引入间接数据判定条件，当间接数据判定条件中有任一间接数据满足判定条件，则判断对应的海底区域为海底泥火山，否则判断对应的海底区域为非海底泥火山；所述间接数据判定条件如下表所示：间接数据 判定条件

冷泉生物 采样或海底摄像资料发现有冷泉生物气泡泄漏点 采样或海底摄像资料发现有气泡泄漏点碳酸盐壳 采样或海底摄像资料发现有碳酸盐壳水合物 采样或海底摄像资料发现有水合物

高浓度甲烷 水体采样发现有高浓度甲烷

泥流 海底摄像资料发现有泥流

来自不同地层的泥屑 浅层采样发现有来自不同地层的泥屑羽状流 多波束或浅剖水体数据发现有羽状流

。

2.根据权利要求1所述的海底泥火山识别方法，其特征在于：所述冷泉生物包括双壳类、细菌菌席和管状蠕虫。

3.根据权利要求1所述的海底泥火山识别方法，其特征在于：所述找出峰值点为通过单向流法D8法找出。

说明书

一种海底泥火山识别方法

技术领域

[0001] 本发明涉及火山识别技术领域，具体是一种海底泥火山识别方法。

背景技术

[0002] 水合物作为国家战略储藏，其探明和开采对我们国家有着举足轻重的意义。对海底水合物的相关的形成条件，包括对生物生态，地形地貌等的研究都非常的有意义，其中和水合物形成及冷泉气体喷发相关的海底泥火山便是特殊的水合物相关地形。因伴随有水合物形成的海底泥火山均位于海底几百米以下(如南海达到600米以下)，因此判断及统计海底泥火山分布时，通常会依赖声学水深、水体数据及直接海底摄像数据等进行人工识别，而又因为泥火山存在活跃期和不活跃期，所以目前对形态特征不明显的小的泥火山，经常出现误判和遗漏，不能很好地识别出海底泥火山，从而影响到水合物的研究。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种海底泥火山精准识别方法，其能够解决海底泥火山识别的问题。

[0004] 实现本发明的目的的技术方案为：一种海底泥火山精准识别方法，包括依次进行的如下步骤：

[0005] 步骤1：获取多波束水深图和背反射图，从多波束水深图找出峰值点，并对峰值点的位置进行标记，记为峰值点位置F，并得到包含峰值点的峰值点图；

[0006] 步骤2：对多波束水深图根据预设的区域范围进行均方差运算，得到均方差值图，从均方差值图中找出高均方差的位置，并对高均方差的位置进行标记，记为高均方差位置J；

[0007] 步骤3：从背反射图中找出高背反射值的位置，并对高背反射值的位置进行标记，记为高背反射位置B，从而得到带有标记的背反射图；

[0008] 步骤4：将峰值点图、均方差值图和带有标记的背反射图进行叠加，若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B重叠，则判断对应的海底区域为海底泥火山；

[0009] 若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，则执行步骤5；

[0010] 若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中没有重叠，则判断对应的海底区域为非海底泥火山；

[0011] 步骤5：当峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，引入间接数据判定条件，当间接数据判定条件中有任一间接数据满足判定条件，则判断对应的海底区域为海底泥火山，否则判断对应的海底区域为非海底泥火山。

[0012] 进一步地，所述间接数据判定条件如下表所示：

[0013]

[0014]

[0015] 进一步地，所述冷泉生物包括双壳类、细菌菌席和管状蠕虫。

[0016] 进一步地，所述找出峰值点为通过单向流法D8法找出。

[0017] 本发明的有益效果为：本发明对包括但不限于像海底泥火山尤其是小型泥火山这种尺寸较小、地形特征有时并不明显的微地貌进行识别，会在一定程度上避免因地形特征和因活跃期不确定导致的误判或遗漏，并具有高效率，低误判率的优点。

附图说明

[0018] 图1为本发明的较佳实施例的流程图；

[0019] 图2为本发明的峰值点图，其中方框标记处为峰值点；

[0020] 图3为本发明的将峰值点图与均方差值图叠加后得到的图，其中白色箭头指向处为峰值点与高均方差值叠加处(图中未全部指出)；

[0021] 图4为本发明的带有标记的背反射图，其中白色箭头指向处为高背反射位置(图中未全部指出)；

[0022] 图5为本发明的将峰值点图、均方差值图和带有标记的背反射图进行叠加后得到的图，其中白色箭头指向处为峰值点位置、高均方差位置和高背反射位置三者位置重叠处(图中未全部指出)；

[0023] 图6为本发明的标记出峰值点位置、高均方差位置和高背反射位置三者位置重叠处的水深地形图，图中的深黑点即为峰值点位置、高均方差位置和高背反射位置三者位置重叠处。

具体实施方式

[0024] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

[0025] 如图1至图6所示，一种海底泥火山精准识别方法，包括依次进行的如下步骤：

[0026] 步骤1：采用多波束测深系统对某个海底区域进行测深，海底区域包括隆起构造的海山进行，并获得多波束水深图和背反射图，背反射图也可以通过侧扫声呐系统获得，然后通过单向流法D8法从多波束水深图找出峰值点，从而确定峰值点的位置，并对峰值点的位置进行标记，记为峰值点位置F，并得到包含峰值点的峰值点图，单向流法D8法为现有技术，相关文献可见如下：

[0027] Aber,G.A.Parsons,and J.K.Weissel(1988),Seamount abundances and distributions in the southeast Pacific,Earth Planet.Sci.Lett.,87,137-151。

[0028] Jaroslow,G.E.,Smith,D.K.and Tucholke,B.E.(2000)Recard of seamount production and off-axis evolution in the western North Atlantic Ocean,25°25'-27°10'.Journal of Geophysical Research,105,2721-36。

[0029] Kitchingman,A.,Lai,S.,2004.Inferences on potential seamount locations from mid resolution bathymetric data.In:Morato,T.,Pauly,D.(eds.),Seamounts:Biodiversity and Fisheries.Fisheries Centre,University of British Columbia,Canada,Vancouver,BC,pp.26-40。

[0030] Kitchingman,A.,Lai,S.,Morato T.,Pauly,D.(2007)How many seamounts are there and where are they located？In:Pitcher,T.J.,Morato,T.,Hard,P.J.B.,Clark,M.R.,Haggan N,Santos,R.S.(eds)Seamounts:ecology,fisheries and conservation.Fish and Aquatic Resources Series 12.Blackwell Oxford,p 26-40。

[0031] Wessel，P.2001.Global distribution of seamounts inferred from gridded Geosat/ERS-1 altimetry.Journal of Geophysical Research 106(B9):19,431-19,441。

[0032] Wessel,P.,and S.Lyons(1997),Distribution of large Pacific seamounts from Geosat/ERS-1,J.Geophys.Res.,102,22,459-22,475。

[0033] Yesson,C.,Clark,R.M.,Taylor,M.L.,Rogers,A.D.,2011.The global distribution of seamounts on 30 arc seconds bathymetry data.Deep-Sea Research I 58,442-453。

[0034] 步骤2：对多波束水深图根据预设的区域范围，比如10*10m，进行均方差运算，得到均方差值图，从均方差值图中找出高均方差的位置，并对高均方差的位置进行标记，记为高均方差位置J，高均方差的位置还需要结合人的经验给出，本实施例中，当图中某点为白色点状,也即图中某点的网格属性值为相对高值，则判断该点为高均方差的位置，这是因为：1)多波束水深图出现的水深范围很大，因此相同大小的地区因水深不同，多波束水深图采用单向流法D8法所包含的网格数量及分辨率均不同，在以网格范围为基础进行算法时，同一大小地区的差别很大；2)因泥火山形状多变，有穹窿状，蘑菇状，平顶状，大小范围也很大，小到几米大到几千米直径，因此也很难给出一定范围均方差值的确定值；

[0035] 步骤3：从背反射图中找出高背反射值的位置，并对高背反射值的位置进行标记，记为高背反射位置B，从而得到带有标记的背反射图，高背反射值不仅需要考虑到背反射图上的强弱对比，还需要结合人的经验给出，本实施例中，当图中某点为深黑色点状,也即图中某点的网格值为相对高值，则判断该点为高背反射值的位置，这是因为：1)本实施例所采用的背反射值可由多波束测深系统或侧扫声纳系统获得，在采集过程中系统发射的强度涉及自行调节和固定强度两种，而一般的采集报告中很少提及此项，因此获得数据的处理人员更是难以知道；2)同时在处理的过程中，因涉及一些校正，所给参数不同会导致同一原始数据不同处理方法所得结果不同；3)不同海域海底，因沉积物属性不同，其强弱反射也不同，因此相同的采集值，在不同海域所反映的相对强弱并不相同。

[0036] 步骤4：将峰值点图、均方差值图和带有标记的背反射图进行叠加，若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置重叠，即峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置为同一处，则判断对应的海底区域为海底泥火山；若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，则执行步骤5；若峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中没有重叠，则判断对应的海底区域为非海底泥火山；

[0037] 步骤5：当峰值点位置F、高均方差位置J和高背反射位置B三者位置中有两个位置重叠，比如峰值点位置F和高均方差位置J重叠或者高均方差位置J和高背反射位置B重叠，还不足以判断对应的海底区域为海底泥火山，需要引入间接数据判定条件，间接数据判定条件也是从同一海底区域获得，间接数据判定条件如下表格所示：

[0038]

[0039] 其中，海水中甲烷浓度测定值的离散性很大，一般在30～235nmol/L之间，但在鲸(Walvis)湾曾发现其浓度可达630nmol/L，在东京湾曾测得夏季表层海水中的甲烷浓度高达1825nmol/L，本实施例中，当甲烷浓度达到或超过200nmol/L就可以认定为高浓度甲烷，具体多少甲烷浓度值就可以判定为高浓度甲烷可以根据海域的实际情况进行选择。

[0040] 当间接数据判定条件中有任一间接数据满足判定条件，则判断对应的海底区域为海底泥火山，否则判断对应的海底区域为非海底泥火山，比如从与多波束测深系统测深的同一区域的采样或海底摄像资料中发现有气泡泄漏点，则可以判断对应的海底区域为非海底泥火山，只需接受人工对间接数据判定条件的结果即可。

[0041] 通过以上步骤的处理，对海底泥火山(包括并不仅限于尺寸较小、地形特征有时并不明显的小型泥火山微地貌)进行识别，并基于海底泥火山通常在背反射图像上拥有区别于正常沉积的高背反射的属性，因此将自动识别隆起形状技术与高背反射属性限制叠加应用以进行精准识别海底泥火山，会在一定程度上避免因地形特征，或活跃期不确定导致的人工误判或遗漏，这一方法将会具有高效率，低误判率的特点，将在未来水合物潜在存在区的调查研究及水合物勘查中发挥重要作用。

[0042] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。