时间：2023-04-13 17:26:51
序论：在您撰写探测技术论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
论文摘要：本文论述了激光探测系统信息接口技术；讨论了激光探测接口的一般设计思想。
1引言
激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。
近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。
对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。
2激光探测系统几种主要接口技术
接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：
1TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输
2CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。
3ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。
4LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。
5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。
6RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。
7RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。
9光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。
10线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限
11以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。
12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。
3激光探测系统接口方案设计考虑因素
随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展
3.1接口信号传输中的干扰噪声
3.1.1接口信号传输中的主要干扰形式
a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。
b)共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。
3.1.2接口信号传输中的抗干扰措施
a)传输线的选择
为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。
b)传输线的平衡和匹配
采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。
接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。
控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。
c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。3.2接口硬件的选择原则：
3.2.1为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。
3.2.3选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。
3.2.4设计具体的接口电路应具体考虑电源问题
3.2.5数据／命令的锁存和驱动
激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。
3.3接口的实时性
由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。
接口软件的设计原则
同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。
异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。
4激光探测系统接口方案设计验证
构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。
4.1设计前的验证
基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证
4.2设计后的验证
最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。
4.3通过验证，发现问题，修改设计，然后再模拟，最终完成满足要求的软硬件接口设计。
关键词扫描；探测；；拓扑图；自动化管理
1引言
随着网络技术的飞速发展，网络的安全风险系数不断提高，需要在不影响网络性能的情况下对网络进行监听和探测，从计算机网络系统的各个终端主机、应用系统以及若干关键点收集信息，并分析这些信息，发现漏洞、缺陷以及潜在的威胁，从而提供对网络的实时保护，提高信息安全基础结构的完整性。
2探测技术介绍
2.1常用简单的扫描技术
扫描是一种基于Internet的远程检测网络或主机的技术，通过扫描发现检测主机TCP/IP端口的分配情况、开放的服务已经存在的安全漏洞等信息。主要使用的技术有Ping扫描、端口扫描以及漏洞扫描等。
Ping扫描是通过发送ICMP包到目标主机，检测是否有返回应答来判断主机是否处于活动状态。这种方法具有使用简单、方便的优点，但是由于ICMP包是不可靠的、非面向连接的协议，所以这种扫描方法也容易出错，也可能被边界路由器或防火墙阻塞。
端口扫描技术就是通过向目标主机的TCP/IP服务端口发送探测数据包，并记录目标主机的响应。通过分析响应来判断服务端口是打开还是关闭，就可以得知端口提供的服务或信息。端口扫描也可以通过捕获本地主机或服务器的流入流出IP数据包来监视本地主机的运行情况，它仅能对接收到的数据进行分析，帮助我们发现目标主机的某些内在的弱点，发现系统的安全漏洞，了解系统目前向外界提供了哪些服务，从而为系统管理网络提供了一种手段。端口扫描主要有TCP全连接、SYN（半连接）扫描等方式。
图1Sniffer探测信息矩阵图示
漏洞扫描技术主要通过以下两种方法来检查目标主机是否存在漏洞：在端口扫描后得知目标主机开启的端口以及端口上的网络服务，将这些相关信息与网络漏洞扫描系统提供的漏洞库进行匹配，查看是否有满足匹配条件的漏洞存在；通过模拟黑客的攻击手法，对目标主机系统进行攻击性的安全漏洞扫描，如测试弱势口令等。若模拟攻击成功，则表明目标主机系统存在安全漏洞。
2.2利用探测工具
网络探测工具非常多，种类非常繁杂，功能也不尽相同，这里只以网络侦听工具Sniffer和X-scan扫描器为例进行阐述。
Sniffer是一种通过网络侦听获取所有的网络信息（包括数据包信息，网络流量信息、网络状态信息、网络管理信息等），具有实时检测网络活动、产生可视化的即时报警和通报信息、基于网络特定终端，会话或任何网络部分的详细利用情况收集和错误统计、保存基线分析的历史数据和错误信息等功能。Sniffer还可以根据抓获的数据包信息动态绘制各主机直接的通信关系图示。
X-scan采用多线程方式对指定IP地址段(或单机)进行安全漏洞检测，支持插件功能，提供了图形界面和命令行两种操作方式，扫描内容包括：远程服务类型、操作系统类型及版本，各种弱口令漏洞、后门、应用服务漏洞、网络设备漏洞、拒绝服务漏洞等二十几个大类。对于多数已知漏洞都给出了相应的漏洞描述、解决方案及详细描述链接。扫描结束后生成检测报告。
图2X-scan检测报告图示现在网上还有其他各类有特色的扫描器，种类繁多，如nMAP、SATAN、iris等，在此不一一介绍。
2.3路由交换设备的探测与管理
通过SNMP协议MIB库，可以获取网络中的交换机的交换表和路由器的路由表，实现流量统计，速率统计等功能，绘制出网络拓扑结构图。通过MIB库定义的接口，还可以远程控制和修改路由器、交换机的配置信息。
2.4获取应用系统的运行信息
通过收集网络中的防火墙、防病毒软件以及其他应用系统的运行日志，发现非法入侵或越权访问信息，程序运行报警信息等，及时掌握网络和系统的安全特性，在遇到攻击或威胁时可以进一步采取措施，避免造成损失，并有效防止损失的扩大化。
2.5部署的探测技术
在网络中设立一台服务器，安装服务程序，在网络中需要探测的计算机上安装客户端程序，并制定一些特定的协议，服务器端定期查询客户端的状态和日志信息，或者按照服务器端制定的策略，客户端定期将自己的状态、日志、或应用程序运行信息发送给服务器，服务器端对这些信息进行过滤、分析、整理和审计，以获取反映客户端微机的运行状态。如果服务器端在制定的策略时间范围内没有接收到该客户端的信息，则可以判断该客户端处于离线状态，或者网络线路出现故障。
3探测技术的应用
应用一：掌握和了解系统运行情况
通过探测技术，获取计算机的在线状态，可以及时发现网络中离线或出现故障的计算机，或者发现哪些计算机没有运行本该运行的程序和应用，还可以通过这些探测信息及时发现计算机系统存在的漏洞以及计算机系统运行存在的风险，如：入侵检测系统。
图3Cisco交换机的流量和数量统计图示
应用二：实时反映网络拓扑结构
探测的结果还可以用来实时反映网络的连接结构，为实时绘制网络的拓扑结构图，实时反映网络的运行状态等提供了依据。如：HPOpenView网络节点管理器，鼠标放在某个节点上将显示该节点的详细信息，示例图示如下：
图4HPOpenView绘制网络拓扑图示
应用三：实现网络的自动化管理
通过探测收集到网络的运行信息，为网络的安全管理依据和手段，这样就可以在制定相应的策略指导下实现个应用系统之间的联动，如给防火墙设置新的安全规格，发现病毒后对杀毒软件的病毒库进行及时更新等，建立起一套统一、安全、高效的安全检测、监控、管理体系，实现网络的互连、互控、互动和集中统一防御，从而达到了自动化管理的目标。
为了提供自动化管理效率和准确性，可以在管理员的干预下建立一个专家数据库，对系统的联动提供指导和依据。
4结束语
一般来说，在线探测技术是网络管理的基础，探测结果是实施下一步安全管理、系统联动等管理手段的依据，所以保证检测结果的正确性非常必要，因此需要对探测收集到的信息需要进行验证，以达到去伪存真的目标，提高管理的准确性和效率。
参考资料
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[3]李石磊.网络安全扫描技术原理及建议，东软教育在线网站
海底热流探测,记录的是来自地球内部的热能。当两种不同温度介质接触时,分子的动能会在两种介质之间传递,直至达到热平衡。热流表示由温差引起的能量传递。沉积物热流以热传导为主,在一维稳态纯传导的条件下,地热流q可以用下式描述[1]:
海底地温梯度是一个向量,表示地球等温面法线方向上温度变化程度及变化方向,因此只要知道深度间距dZ和它们之间的温差dT即可。
热导率κ是一个表征沉积物导热能力快慢的物理量,沉积物的组成类别及水含量不同热导率κ也不同。热导率测量的理论基础是从瞬间热脉冲由无限长圆拄形金属探针进入无限大介质的传导理论上发展起来的(Blackwell等,1954;Hyndman等,1979),该理论认为[2,3]当探针温度、沉积物温度与环境温度达到平衡时,热脉冲使探针温度升高,高于环境温度,在热脉冲过后的一定时间内,地热探针内的热敏电阻的温度T(t)由下式给出:
2海底热流原位探测技术
2.1海底温度梯度原位测量
海底沉积物的温度梯度测量自20世纪50年代至今一直沿用两大方法,即Bullard(布拉德)型探针和Ewing(艾文)型探针。
温度梯度测量开始于1948年,首先由美学者Bullard(布拉德)设计了海底热流计,如图1所示。它用来测量海底沉积物的地温梯度,并利用取样器将沉积物样品取回,在实验室测量它的热导率。经过十多年的完善,Bullard型热流计也由灵敏度较差的热电偶改为灵敏度较高的热敏电阻,同时确立了海底温度梯度原位测量的基本模式。
Bullard型海底热流计探针的基本结构尺寸:,长3～6m,外经Φ27mm,内经Φ11.2mm的钢管。探针的上、下两端各安装一个热敏元件,上部有一密封仓,内置记录系统,下部装一针尖,以便插入海底沉积物时减小阻力,设备*自重插入沉积物。上世纪70年代后期,加拿大实用微系统公司(AML)研制的TR-12S型Bullard式探针得到了进一步改进,结构尺寸长3m,直径Φ16mm,探管内有8个YSI-44032热敏电阻,从测量精度到外观设计都有了极大提高。
随着制造技术的不断进步,热流计的发展趋势是探针逐渐变细、变薄、热敏电阻的数量也在增加,目的在于探针变细可进一步减少插入沉积物时带来得扰动,变薄可提高热敏电阻对沉积物温度变化的灵敏度,热敏电阻数量的增加可以在梯度计算时相互验证,并确保测量的准确性。
上世纪60年代初期,Ewing(艾文)完成了自己设计的海底温度梯度测量计[4],即人们通常说的Ewing型热流计,也称为拉蒙特型热流计,是从拉蒙特地质观察所普及开的。它的结构特点,图2所示。在柱状取样器周围,相隔一定距离不同方位安装3～8个很细的探针,探针直径3mm,长20～24mm,避免了Bullard型热流计在设备插入沉积物时带来的搅动和测量时间过长等问题,提高了海上测量的工作效率;但仍没有解决海底测量热导率的问题。
以上两大类热流计在早期的沉积物温度梯度测量中,发挥了积极的作用。随着社会的进步,设备制造技术的发展,人们不仅对沉积物热流原位测量中的温度梯度感兴趣,而且更加关注沉积物热导率的原位测量问题。
2.2海底沉积物热导率测量
热导率与物质的组成、结构、密度、温度及压强有关。海底沉积物热导率测量技术的发展,历经几十年的探索,由原始的水分法、细针探测法,逐渐发展到了原位测量法。水分法是依据Ratcliffe(1960)关于海洋沉积物热导率与水分的关系,通过测定沉积物的水分,不需要特殊的仪器,即可估算热导率值。细针探测法(VonHerzenandMaxwell,1959)是通过均匀的电阻丝,给圆柱小探针连续加热,温升随时间增加,逼近一条对数渐进线,渐进线的斜率正比于探针周围材料的热阻率。其研究证明,该方法需从海底取回沉积物样品在实验室内测量,同时把温度和压力修正到沉积物在海底的条件,势必造成热导率和温度梯度不在同一站位测定的问题。所以要寻找一种能在同一站位获得热导率和温度梯度两种参数的测量方法,而不必取样,这正是我们研究的海底原位热导率测量方法。
2.2.1连续加热线源法
连续加热线源法,由Sclater等人于1969年用于海底沉积物的热导率测量[5],它把探针理想化为无限长的完全导热圆柱,通过恒定电流对其加热,探针内加热电阻丝的温度升高快慢程度与沉积物的热导率有关,沉积物的导热性能差,温度升高快;沉积物的导热性能好,温度升高慢。沉积物的热导率k与探针内加热电阻丝表面的温升关系,可以通过求解无限长圆柱体的导热微分方程来得到[6],当时间t=0时,探针的温度为T0;时间t时的温度T为:
其中T1是探针周围沉积物的平衡温度。沿圆柱长度加上一恒定的热量Q,就可以测定热导率κ,假设开始时温度为零,则有(Jaeger,1956[7)]:
(8)式中T1和T0是可求的,所以热导率κ就可以用最小二乘法对测量温度进行拟合。
上世纪80年代初期,上述方法在美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)得到了进一步的发展和应用,但其致命弱点是,海底沉积物含水量很大,持续供热导致探针温度不断升高,很容易导致探针周围的孔隙水发生对流,而使根据热传导方程推导的公式带来很大的误差;其次海上作业时间长,船的漂移难以控制,机械扰动严重以及持续供热需要大量的电能等问题,故这种技术没有得到广泛的应用。
2.2.2脉冲加热法
1979年,Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上,进行了大胆、彻底的革新,首先将Bullard型热流计点热敏元件保留在两端不动,在中间插入热敏元件组。点热敏元件仍然完成地温梯度的测量,热敏元件组测量热脉冲后的平均温度,用于计算沉积物的热导率。随着科学技术的发展和进步,Liste(r李斯特)在记录方式上采用了数字化格式,使其测量精度得到提升。这样Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上利用“热线源法”的理论,完成了海底沉积物地温梯度和沉积物热导率原位测量的技术革新,即海底沉积物热导率原位测量技术[8]。
探针插入海底沉积物,加上热脉冲后,可以把探针看作是处于沉积物温度之上的、恒定的初始温度T0的条件下,假设没有接触电阻(对于海洋沉积物,这假设大多正确),那么在时间t,探针的温度Tτ为:
式中:k是沉积物的扩散系数;a是探针的半径;c是沉积物的比热;ρ是沉积物的密度;S是探针单位长度的热容;τ定义为探针的热时间常数;α是沉积物热容与探针材料热容之比的两倍,J(nX)和Y(nX)分别为是n阶贝塞尔函数的第一项和第二项。
当探针的热时间常数τ>1时,Bullard函数为:
脉冲加热法是在探针内不仅装有一组热敏元件,同时还包括一根加热电阻丝,当仪器仓控制电路给电阻丝瞬间加热后,电阻丝会使探针温度突然升高,然后随时间缓慢衰减,热敏元件组记录温度随时间的变化,最终依据计算出热导率。
通过对连续加热线源法与脉冲加热法两种技术进行比较,脉冲加热法应用较为广泛。
3海底热流原位测量技术需要解决的几个问题
3.1提高探针自行插入的能力
一般热流原位测量设备在海上使用的成本较高,由于波浪、海流及风的作用,海洋的工作环境相当复杂,要求测量设备必须插得住,同时需要在沉积物中保持10～20min才能达到温度平衡,此时船舶可漂移400～500m。表1是三个航次探针插入沉积物的实际情况[9,10]。
通过对三个航次的测量结果分析,地热探针的结构设计必须在保证刚度的前提下,对探针水中的运动特性和插入沉积物瞬间的力学特性进行反复计算和演算,用于确定最佳配重和外形设计的依据,这样就会减少由于测量设备带来的拖倒、拉断及丢失。
3.2提高海上测量的准确度
目前对同一调查站位,采用在冬季和夏季进行重复测量,根据观测资料来确定海水温度变化对地壳热流的影响程度,判定水温变化随海底地壳深度衰减的情况。研究发现,直到海底之下6～7m二者方趋于一致,这说明6～7m之下,水温变化的影响已大幅度减弱。而目前地热探针长度一般为3.0～4.5m,这样增加了海上重复探测的工作量,为了减少重复,加长地热探针,使下插深度增大,以尽可能采用下部热敏元件的记录来进行资料处理。
3.3常年观测系统
研究业已证明海洋底层水温变化大,大气温度的日变化可影响到海底以下5m左右,气温的年变化可影响到海底以下50m。而对于水体则影响更深,再加上海流、波浪、潮汐的混合作用,气温变化的影响可波及到1500～2000m深的水体。而水温的变化又直接作用于海底沉积物。通过大量的实测温度分析可以看出,温度随深度呈非线性变化,特别是海底之下0～5m范围内,温度变化更加复杂,由此可见,地表因素的影响非常大。但如何从地热资料中消除这些浅层影响,而得出真正来自地下深处的热信息也是一个未解的难题。如果在海上作业中,首先在预定站位投放一长期温度监测设备,自动记录沉积物和底层海水的温度变化。可以通过声通讯设备定时发送到岸站,可获得常年的温度变化记录,从而设计计算程序,消除浅层因素的影响;同时,也为防灾减灾提供原始的连续资料。
4结束语
本文分析了海底沉积物热流探测技术的发展与理论的建立,鉴于我国目前在该技术领域的工作开展还比较薄弱,极大的限制了我国海洋热流探测和应用。因此,在充分认识和了解海洋热流探测技术的发展和现状的情况下,开发我国具有自主知识产权的海洋热流原位探测技术刻不容缓。
参考文献:
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物探——地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。
按照勘探对象的不同，物探技术又分为三大分支，即石油物探、固体矿物探和水工环物探（简称工程物探），我们使用的为工程物探。
工程物探技术方法门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，物探技术的发展日趋成熟，而且新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是城市建设和水利电力岩土工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。
下面介绍两种实用的直流电法勘探技术——三维直流电法探测技术和岩土体电阻率测试技术，供广大物探同仁工作时参考。
2三维直流电法探测技术
三维直流电法探测就是应用现有的直流电法仪器和勘探方法，在施工方法上优化改进，进行加密采样数据以取得三维数据体，然后采取电阻率层析成像技术进行资料处理和成图。该方法是传统直流电法的三维化，可使勘探精度得到很大提高，在原有仪器设备条件下提高了传统直流电法勘探的能力，但野外测试工作量较大，是以“时间换取空间上的高分辨率”。把它应用到工程与环境地球物理勘探中，不失为一种较理想的方法。三维直流电法勘探施工采取一次布极，多极距测量技术，通常采用的装置形式有两极装置、单极——偶极装置和偶极——偶极装置等。
本文主要介绍两极装置形式，把供电电极B和测量电极N置于无穷远处，在勘探区域布置m条测线，每条测线布置n个测点（电极），测网密度根据探测对象及其探测深度而定，在城市建设和水利电力工程勘测中，一般选取测线距L=2～10米、测点距D=2～5米即可满足勘探要求。外业工作时将m×n个电极一次布置完毕（详见图1），其中单一测点（电极）的编号为aij（i=1，2，3……m；j=1，2，3……n）。
对于两极装置，理论上OB=∞，ON=∞，视电阻率计算公式为：
式中：ρs—视电祖率(Ω·m)；rAM—供电电极A与测量电极M之间的距离(m)；UAM—测量电极M的观测电位(mV)；I—供电电极A的电流强度(mA)。
外业施工过程为：选择a11点为供电点，逐点测量a12，a13，a14，…，a1j，…，a1n各点的电位和供电电流强度，代入(1)式可求得各测量点的视电阻率值。然后再以a12点为供电点，逐点测量a13，a14，a15，…，a1j，…，a1n各点的电位和供电电流强度，依此类推，直到供电点移到a1n-1点为止，即完成其中一条测线a1j的测试任务。其它测线a2j、a3j、a4j……amj的电位和供电电流强度测试按照上述方法和顺序进行，便可获得全测区内各测点不同电极距的视电阻率参数。
资料处理与解释主要目的是便于研究勘查区内地电异常体的空间赋存规律和变化特征。一般程序为：由外业观测数据分别绘制极距d=D，2D，3D，4D，5D，6D……米的视电阻率水平切片，再把它们按对应的水平位置并依电极距大小叠放在一起便可形成倒梯形的三维视电阻率图，据此进行推断解释。根据试验研究和工程实测结果得出：该法的勘探深度一般为(0.6～0.8)d。
图2为文献⑶在城市工程勘查中的应用实例：该测区由于地下人防工程充水、坍塌而呈现低阻电性特征。图2⑴可以看出NE—SW向有一低阻条带，根据本区地质特征和钻孔资料可知，低阻带为地下人防工程上部反映，埋深在1.4～1.6m左右，图右下角的高阻为墙基影响造成；图2⑵因完全充水，低阻带电阻率较d=2m时低，埋深应在2.8～3.0m左右；图2⑶的等值线形态与图2⑵基本一致，为人防工程的完全充水部分，深度在4.2～4.4m左右；图2⑷为人防工程基底反映，深度在5.6～6.0m左右。据以上分析，人防工程平面位置为图2⑴虚线圈定区域，人防工程呈NE—SW走向贯穿勘探区域，深度在2～6m左右。据报道该测区解释成果经开挖验证完全符合客观实际。
该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点，在工程勘察中有较好的应用效果，同时又拓展了老式电法仪的应用范围，延长了老式仪器的经济使用寿命；但又具有施工量大的缺点，性价比决定其适合于小区域的工程勘察。
3岩土体电阻率测试技术
对岩土体电阻率的测试，可以采用多种方法。下面主要介绍直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用。根据试验研究和工程实测结果可知该法具有快速、准确地测定岩土体电阻率，并对不同岩性层划分做出客观解释。
实际工作中，根据测试场地的大小，可选用对称四极装置或三极装置进行测量。由于温纳装置是等比装置，且MN/AB=1/3，所以视电阻率与电位差及电流强度的关系式为：
式中：ρs—视电祖率(Ω·m)；UMN—测量电极MN观测电位差(mV)；I—供电电极AB之间的电流强度(mA)；k为装置系数：
由此可分别得到四极和三极的装置系数：
(四极装置适用)
(三极装置适用)
在现场观测过程中，将AB供电极距逐渐加大，以增加勘探深度，可以测得不同电极距下的视电阻率ρs。实用的供电极距及测量极距见表1。
表1供电极距和测量极距单位：m
AB
1.8
2.4
3.0
4.2
5.7
7.8
10.2
13.2
17.4
22.8
30
42
57
78
102
…
AB/2
0.9
1.2
1.5
2.1
2.85
3.9
5.1
6.6
8.7
11.4
15
21
28.5
39
51
…
MN
0.6
0.8
1.0
1.4
1.9
2.6
3.4
4.4
5.8
7.6
10
14
19
26
34
…
数据处理与解释采用现场作图的方式，可快速测定电阻率及划分岩性层位。以MN为横坐标，计算MN/ρs，并以MN/ρs为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制MN/ρs与MN的关系图，详见图3。对图中不同极距的测试值，找出不同深度、相同斜率的点，对这些点进行连线，使其均匀地分布在直线上或直线两侧。求直线段斜率的倒数，可获得测点处各层的电阻率ρij。
式中：i为层位序号(i=1，2，3，…)；j为测深点编号(j=1，2，3，…)。对各测深点依次作图解释，可求得各测点处分层的电阻率值，对获得的各层电阻率值进行数理统计，便可获得地层的平均电阻率值。计算公式为：
其中：—第i岩性层平均电阻率值；ρij—第j测深点处第i岩性层计算电阻率值；n—测深点数。
根据下式确定标准差，以求得第i岩性层电阻率值的变化范围±si。
物性层位的划分可以采用计算机数值模拟计算、量板法或其它手工解释方法，但由于对解释结果的影响因素很多，例如不同时代不同成因的地层、岩性特征、地层倾角、构造特征等，使其垂直方向和水平方向上均存在较为复杂的变化，地下高阻或低阻屏蔽层的影响，实际地层的各向异性等等，都将对岩性层参数的解释结果产生较大影响。由此可知该解释只能是电性层参数，而不是所求目的地质层参数。因此地质层位的划分尚需将电性层参数转化为地质层参数，在实际工作中，必须进行层位厚度校正。具体做法是：首先在已知地层剖面处进行电测深（如钻孔处），通过已知地层剖面确定校正系数，即确定AB/2极距与层位深度的关系。再通过已知地质剖面或钻孔处的电测深数据作视电阻率拟断面等值线图，在视电阻率拟断面等值线图上划分地层，用已知地层深度或钻孔深度h与地质层面对应的AB/2对比，求取不同深度AB/2的校正系数λi：
(i=1，2，3，…)
实测工作时，可对每个钻孔进行统计，求取深度校正系数的算术平均值。如在没有钻孔(或已知地层剖面)的测区，可采用工程类比法获得，如采用邻近地质条件相似地区的深度校正系数即可满足工程需要。
据文献⑷报道，他们的研究和工作过的测区，其极距与钻孔对比的校正系数为0.66左右。而温纳装置选取MN/AB=1/3，MN≈0.66(AB/2)，因此，以MN作横坐标，以MN/ρs为纵坐标作图，则不同斜率的直线交点处对应的横坐标即为层位顶面的深度(见图3)。
同样，在不同的地区还可以AB/2作横坐标，以(AB/2)/ρs作纵坐标，作双对数坐标图，用不同斜率的直线交点处对应的AB/2乘以校正系数，求取地质层位顶面的埋深。图4为某变电站场地电阻率及层位划分实际解释应用图(见文献⑷)。该图是以AB/2作横坐标，以(AB/2)/ρs为纵坐标，作双对数坐标图。从图中可以很好地划分出4个层位并计算直线段斜率的倒数，获得各层的电阻率值。依据实际经验该方法对于电阻率相差不大的相邻地层的划分也有较好的地质效果。
该方法较传统的解释方法具有快速(可由记录员现场绘图取得解释成果)、准确的特点，相对于传统的解释方法而言更适合工程物探在解决地层划分和电阻率测试中的应用。另外，场地的岩土电阻率是工程设计接地装置的一个重要参数。它的确定对电流尽快地散入大地，达到足够小的接地电阻及接地装置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地层深度的变化规律是选择接地装置型式设计的主要依据。岩土中含水量和温度的变化，对岩土体电阻率的影响较大。温度降低，岩土电阻率增大；温度升高，岩土电阻率变小。岩土湿度变小，电阻率增大；岩土湿度变大，电阻率变小。但岩土含水量增加较大时，岩土电阻率反而增加；另外，水的矿化度不同，对岩土电阻率的影响也是不一样的。所以，如果条件允许，应在冬天干旱季节，对变电站场地的岩土电阻率进行测定，以获取场地在一年四季中最大的电阻率，供设计接地装置使用。
4结束语
以上较为详细地介绍了三维直流电法探测技术、岩土体电阻率测试技术的现场施工方法、资料处理及其解释的技术路线，由此可以看出，它们在城市建设和水利电力工程勘测中具有信息量大、准确、直观、经济、快速、便于分析等特点而具有广泛的应用前景。
随着电子和数据处理技术的发展，城市建设和水利电力工程物探技术也随之提高和拓宽，许多新技术、新方法在生产实践中显示出强大的生命力而不断的发展完善，应用范围也不断拓展；如地质雷达技术、面波勘探技术、电阻率层析成像和地震(声波)CT技术等都在工程实践中取得了良好地应用效果，发挥着愈来愈重要的作用；同样，常规物探方法的应用范围和应用领域以及数据处理技术也不断进展和创新，在工程建设和实践中发挥着不可替代的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
⑴傅良魁.电法勘探教程[M].北京.地质出版社，1990.
⑵MHLoke.Electricalimagingsurveysforenvironmentandengineeringstudies[EB/OL].2002，2.
⑶许新刚等.三维直流电法勘探在地下人防工程勘察中的应用[J].物探与化探，2004(2).
因为标准是某一类型产品技术指标的浓缩。制修订标准，一方面能改善某一类型的产品的相关指标；另一方面，如果受到产品本身技术原理的制约，无法提升相关技术指标，就无法修订标准，即不能满足行业应用的需求（比如：传统型主动红外入侵探测器的技术就无法将触发响应时间提升至符合应用需求的20ms）；最重要的是，随着应用需求的发展与变化，新产品、新技术的引进将成为随机性、常态化的过程，如果缺乏更高、更广层面框架的指引，行业应用将会成为方向无法预见的、被动的、持续的具体标准修订过程。如果能够“搭建一个开放式的、严谨的、完备的描述行业应用需求的框架式平台”——应用规范，则一方面行业用户要求入侵探测工程或其产品的使用效果满足应用规范中的约束条件，而不必拘泥于选择某种原理的产品；另一方面厂家也可以根据行业应用规范描述的内容，从多角度考虑研发方向，并依据哪些约束条件选择新产品应依托的技术，确保产品的主要功能和关键性技术指标可以满足应用需求，确保研发投入的有效性；而在应用规范约束条件下产生的标准，本身也符合应用需求。
2顶层设计的作用
应用规范可以为用户提炼一个系统的、完整的、关于应用效果的准确表达，成为工程设计方全面而严谨的设计和验收的依据，并对施工工艺提供相应的指导。由于应用规范的定义，所有的描述内容仅涉及应用效果，而不规定具体技术和产品，其开放式的结构不仅为更多新技术的进入提供了广阔空间，同时对新技术予以严谨的约束和指导，避免应用中采用“似是而非”的技术；避免生产厂商以“先进技术”误导用户和工程设计及施工方。
3以“顶层设计”的方法规划智能建筑的入侵探测技术配置的一般性过程
3.1全方位准确描述智能建筑的应用环境
3.1.1智能建筑内部空间的基本功能在智能建筑的内部空间中，符合准入权限的人员及其喂养的各类宠物，均可以在其中无拘束地自由活动。
3.1.2智能建筑（以住宅类为例）由各种不同的功能区域构成智能建筑可以由屏障式建筑体（院墙/大门）、过渡空间（院落）、主体建筑、附属建筑等多种建筑形态构成，也可以是单独的多/高层楼宇式建筑物。1）室外建筑构成体在外形特征的相关变化院落形态变化对比如表1所示。2）室内空间功能多样化及其内部环境条件多元化为了满足多个不同个体的人员、多层面应用需求，智能建筑内部可能设置有厅/餐/厨/卫/主/客/佣/影视/文娱/体/阅读等不同功能空间。这些空间在不同时段会满足于个体应用需求的温湿度差异；且在不同时段分布不同色温、不同照度、不同波长的光照明、不同频谱、不同规律、不同响度的声音等。3）智能建筑中配置满足不同层面需要的各类设施为了满足住户多层面的应用需求，智能建筑中分布有大量的水/电/气管路；配置了空气温湿度、理化洁净度探测控制装置，各类照明、感应、影音播放及相关控制装置，各类实现建筑物内部及内/外联系的通信装置；不同功能空间中还配置有特定的电器装置，甚至某些空间中还配置了可以自动“行走”的从事清洁等服务的机器（人）。上述各种设施是建筑物内各种频率/振幅的机械振动或波振动源；在不同时段也可能在较宽频谱范围内形成不同调制方式、不同能量的空间电磁波辐射（包括光波）和/或线路上的电磁扰动。综合以上分析得出结论：合法入住的人员及宠物的正常活动，智能建筑内部配置的各类电气装置的正常工作状况，均会成为传统型入侵探测技术的干扰源。
3.2以另一种角度解析入侵探测技术
入侵探测的本质：采用物理测量技术，识别出“不允许进入特定区域的人”。探测技术发展经历了以下几个阶段，并各具相应特性。
3.2.1入侵探测技术的智能化进程初级型阶段的入侵探测技术是针对参照物“有没有”实施最简单判断，使用的典型技术是铁磁性“接近开关”对门、窗的“开/闭”状态判断，以门/窗有没有开启作为触发报警条件。传统型阶段的入侵探测技术达到了“什么样”的判断水平——针对移动特性与体积、重量、温度、外形等参量之一的探测，以上述物理参量是否存在或以某个特定值作为预设的触发报警条件。智能型入侵探测的智能水平达到了判别“是谁”的能力——采用各类生物识别技术，实现对特定人员身份的探测（识别）。本文针对智能建筑的入侵探测应用讨论，所以探讨内容涵盖传统型入侵探测技术和生物识别技术（智能型入侵探测技术）。
3.2.2传统型入侵探测技术——对人的外部物理特征（共性）参量实施探测传统型入侵探测技术针对入侵行为的主要特性——移动，同时为了提升探测的准确性，再针对人员常见的几种外部物理参量之一进行探测，如表3所示。各类传统型入侵探测技术仅针对人员单一的外部物理参量实施探测，探测效果相当于“盲人摸象”，可能得出不准确的结论；更重要的是，传统型入侵探测装置不可能区分出触发者是用户还是非法入侵者，所以不适于在智能建筑的室内安装应用。
3.2.3智能型入侵探测技术——对人的外部社会特性（个性）实施探测用户与入侵者区分依据是人的外部社会特性，是每个人与其他人之间不同的、可测或可度量的、外在的（生物或者人为附加）特征。表4列出了目前不同的生物特征测量技术，对人实现区分所需要的时间和空间条件，而根据这些条件，可以针对智能建筑中不同区域的应用需求，选择合适的探测技术，如表4所示。5.3智能建筑不同功能区域对入侵探测应用需求及配置智能建筑内部区域对入侵探测的应用需求及配置建议如表5所示。
4应用规范的通用性规定
4.1入侵探测装置合法性必须获得强制性认证证书的有效覆盖；没有现行强制性认证标准的产品，需要获得自愿认证证书的有效覆盖。产品参照标准中的具体相关技术指标，均应满足应用规范规定。
4.2配置合理性针对智能建筑的不同部位或区域，配置与应用需求对应类别的入侵探测装置，比如：建筑物内部属于人员及宠物活动区域，入侵探测的应用需求是“确定进入该空间的人员是否具有相应的权限”，依据此需求，建筑物内部原则上不应配置传统型入侵探测装置（当然，针对厨房等某些具有危险物品的空间，为防止婴幼儿或宠物爬入，可能采用传统型入侵探测装置。当然在具体的配置过程中，还需要满足应用需求的其他方面）；而传统型入侵探测装置应配置在智能建筑外部，特别是周界，当然还应该满足构成“封闭式防范”和对外观适应性等其他要求。根据表2所列的内容，可以得出明确结论——传统型入侵探测由于不具备识别人员身份的能力，通常只能设置于智能建筑的外部，担任判断是否有“人员入侵”的工作。若安装于围墙/围栏/窗/阳台等不允许人员“合法”出入的周界区域，只要发现有“目标”越过这些区域（无论是“出”或者是“入”），都必须输出报警信号。而具体应该采用何种入侵探测技术，应根据每种入侵探测技术的特点及具体应用需求来确定。
4.3风险等级适配性1）应用规范应规定智能建筑的风险等级，以及入侵探测装置的防范严密性等级。2）配置与风险等级对应的入侵探测装置类别，除了与空间条件相适应外，其探测的严密程度也应该与建筑的风险等级相对应。比如：对于低风险等级建筑的门禁可以采用IC卡、密码等探测技术；高风险等级建筑的门禁应用可以采用其他相应的生物识别技术。3）配置与风险等级对应的入侵探测装置。低风险等级的周界配置的入侵探测装置的触发响应时间或探测灵敏度指标可以较低，而高风险等级的周界配置入侵探测装置的相应技术指标要求较高。
4.4探测介质安全性建筑的入侵探测装置在长期使用的条件下，对人员物不产生任何伤害；建筑物外使用的入侵探测装置，在短时间内不应对人员（包含入侵者）产生伤害。
4.5环境适应性1）入侵探测装置的外观造型应与整体建筑造型风格和景观观感相适应。2）入侵探测装置的探测介质、通讯介质电磁参量等应该与智能建筑整体（局部）电磁环境相适应，不会产生相互干扰。
4.6探测技术的互补与协调性1）在同一空间或区域内，可采用两种或以上探测介质不同但探测区域重合的入侵探测（身份识别）技术，减少漏报警的机会。2）对不同空间或区域配置的相同或不同探测装置之间的异常信号实现统一管理与分析，提高报警准确率。
4.7资源配置的节约性1）由于智能建筑内分布大量的环境类探测器、传感器，形成广泛分布的传输通道，在保障“报警优先”并确保可有效避免“通道阻塞”条件下，入侵探测装置的输出/远端控制宜尽可能利用智能建筑内部配置的其他探测装置的信号通道。2）门禁确认进入人员身份的识别信号，可以提供给后续智能控制系统，实现“具体房间室内温湿度、灯光色调/照度、音响内容与响度、沐浴水温”多参量的个性化调节等应用环节。3）配置于室内的摄像机，可以同时用于入侵探测与火警探测两种报警复核。可考虑具有“模糊的行为识别”与“高清的取证识别”两种工作模式，以应对不同风险等级或应对不同级别隐私保护需求。4）环境类痕量化学传感器与入侵探测功能交互。住户个人生活习惯，如从吸烟或使用化妆品品牌的痕量分析作为身份识别，既可以根据习惯性化学痕量判断对于住户个人的个性化实施调节；也可以将与习惯性品牌痕量分析不符合的分析结果，作为入侵（内部人员非法进入）报警参考条件。
4.8使用便利性入侵探测装置的安装、调试、维护、保养应方便。家居型智能建筑应用的入侵探测装置最大程度提升DIY水平；在不能或不宜采用DIY方式安装的场所，或入侵探测装置本身的DIY程度要求不高的条件下，入侵探测装置应分别配置针对现场用户和安全控制中心的故障提示方式。
4.9与风险等级对应价格体系的合理性与可承受性1）性能/价格比是相应用户可以接受的（首先是性能，然后才是价格）。2）价格与产品风险等级对应，“优质优价”。3）价格体系应该给生产、销售、安装、调试、维保等环节留有相应生存空间，最好还留有发展空间，杜绝恶性价格竞争。
4.10入侵探测装置使用年限的规定入侵探测装置应规定使用年限，以室内不超过5年、室外不超过3年为宜。
4.11入侵探测装置不适用条件的规定1）系统集成商在构成系统过程中，在入侵探测装置无法承受气候时，系统对入侵探测装置予以“屏蔽”。2）用户对于不同空间隐私性、不同时间准入条件等具体应用需求，明确规定不适用的入侵探测装置或入侵探测系统相应功能不适用的时间段。
5结束语
(1)物探技术的创新
随着各项技术的进步与发展，石油地质勘探过程中，各种勘探技术不断创新，地震勘探技术在设备制造、数据处理、数据解释及数据采集等方面取得了很大的进步与发展，为了在提升勘探效率的同时，有效降低勘探成本，三维可视化技术、经验技术、地震油藏描述等先进技术不断涌现，未来的发展过程中，更多的先进技术将应用于石油地质勘探工作中，如：永久性地震传感器排列系统的应用，有利于对石油勘探实施电子化的管理，同时可以对地震油藏开展实时的生产监测；随着地震成像技术的广泛应用，有利于对整个钻井过程实施可视化的监控，以便于为石油地质勘探的评估者提供更加准确、全面的决策依据，对于决策精准度的提升具有非常重要的作用。
(2)测井技术的创新
近年来，随钻技术、套管技术、快速平台技术、核磁共振技术等测井技术的创新，对于测井工作效率及质量的提升具有非常重要的作用，在这几种创新性的技术中，最为常用的就是核磁共振测井技术，在实际的石油测井过程中，应用该技术具有非常高的测井速度与测量精度，正因为其具有这些优点，使得其在实际的石油地质勘探工作中具有非常广泛的应用；另一种常用技术是快速平台测井技术，其最显著的优点是：在缩短测井时间的同时，有效降低测井工作中的故障率，能够为实际的测井工作节省大量的时间；而随钻测井技术的最主要的优点是可靠性强、成本小、尺寸小，并且能够对其进行随意组合，并且其逐渐朝着阵列化的方向发展，这对于测量数据可靠性的提升具有非常重要的作用。
(3)钻井技术的创新
钻井技术的创新对于石油开采工作具有非常重要的意义，不仅会直接影响到石油开采效率，对于石油开采成本也具有直接的影响，目前创新型的石油钻井技术也比较多，如：特殊工艺钻井技术、三维钻井技术、可视化钻井技术、超深井钻井技术、深井钻井技术、多分支井钻井技术等，其中应用最为广泛的是多分支钻井技术，其最突出的优点主要表现在油气藏的建设及开发过程中，这些新技术的应用，不仅能够有效的提升钻井效率，对于钻井成本的减少也具有非常重要的作用，对于我国石油产业的健康发展具有非常重要的作用。
二结语
作者：许文彬 单位：福建省水产研究所
信标机主要采用扩展伪距差分技术，即在基准站上的接收机要算出它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值进行对比同时求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差改正测量的伪距。最后，用户利用改正后的伪距解出自身的位置，就可消除公共误差，提高定位精度。其基本原理如下［2－4］：在信标基准站上观测所有卫星，根据基准站的已知精密坐标（X0，Y0，Z0）和由星历数据计算得到的某一时刻各卫星的地心坐标（Xj，Yj，Zj），按下式（1）求出每颗卫星在该时刻到基准站的真正距离Rj：（式略）只要同时观测4颗卫星，利用改正后的伪距ρju（t）（j＝1，2，3，4）就可按以下伪距观测方程计算用户站的坐标为：（式略）伪距差分有以下优点：1）由于计算的伪距改正数是直接在WGS－84坐标上进行的，即得到的是直接改正数，不变换为当地坐标，所以能达到很高的精度。这种改正数能提供GPS定位精度，所以在未得到改正数的空隙内能继续精密定位。基准站能提供所有卫星的改正数，而用户站只需接收4颗卫星即可进行改正，无需与基准站接收相同的卫星数。因此，用户站采用具有差分功能的简易接收机即可。伪距差分能将两站间的公共误差抵消，但随着基准站与用户站之间距离的增加，系统误差将会明显增加，且这种误差采用任何差分方法都不能予以消除。因此，基准站与用户站之间的距离对伪距差分的精度有决定性影响。为了在一个广阔的地区内提供高精度的差分GPS服务，将若干个基准站和主站组成差分GPS网。主差分接收来自各个监测站的差分GPS信号，然后将其组合并形成在扩展区域内的有效差分GPS改正电文，通过卫星通信线路或无线电数据链把扩展GPS改正信号传送给用户站，这就形成了扩展的差分GPS。扩展差分GPS的基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差分别加以“模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值，通过数据链传输给用户站，改正用户站的GPS定位误差。广域差分不仅扩大了差分GPS的有效工作范围，而且保证了该区域的定位精度［2，5－6］。
系统调试整个系统由4个部分组成，共有7根电缆线进行连接，按照图1进行系统连接，同时还要将测深杆进行有效的固定，GPS天线应尽可能地放在测深杆的正上方，否则还需进行偏心改正。系统调试时主要测试外业采集软件HypackMax（美国CoastalOceanographics公司生产）的显示及运行状况，用测深杆的实测水深与测深仪所测得的水深进行比较，并通过吃水和声速进行调整，以达到两种数据的一致。区域坐标转换参数的确定为了将GPS测得的WGS－84坐标转至西安80坐标系，具体外业实测之前，应在至少3个四等以上的西安80坐标系统下的起算点上安置GPS接收机，各自观测1h，以便准确地求得系统转换参数。3．3水尺制作及水位的读取水位测量是水深测量不可缺少的数据，因此在海底管道工程勘测前、后，都要从现有水文站上（或设临时水尺）获取观测期间的水位数据，以便对测得的水深进行一定的改正［6－7］。纵断面测量对于海底管道的勘测可分两步进行。第一步，沿平行管道路由中心线，以管道路由中心线为轴线向两侧各推进150m的区域纵断面；第二步，沿垂直管道路由中心线，以管道路由中心线为轴线向两侧各推进150m的区域进行横断面测量（图略），并对周边障碍物进行较为详细的勘测。纵断面测量比较方便，只需将测量船沿管道中心线行驶（测量时的航速控制在8km／h左右），DGPS测量系统便能按一定距离自动准确记录点位坐标和水深数据。当沿管道路由行驶段无障碍物（如无海上养殖等）时，测量船正常行驶即可；当航道行驶段有障碍物（具体表现为养殖区和渔网区等）时，首先用数码相机拍摄障碍物的数码相片，然后在GPS天线到达其位置时，用手动记录下其点位，并在航迹图上用指定的符号进行表示，用其名称进行中文注记。当海底管道纵断面测量完成后，可将其数据记录文件导入相应的成图处理文件。根据各个仪器（测深仪换能器等）不同的位置偏移量，剔除误差较大的测点，并经过适当的编辑处理之后（如将因避让导致的曲线拉直等），即可计算整条海底管道路由的里程、各路由段的曲率半径和偏角、水深、主要碍航物等勘测参数，生成相应的航迹图。横断面测量纵断面测量过程中，根据水深变化实时调整仪器增益，测深仪对水深值进行吃水、水位实时改正，而HypackMax软件则将瞬时水深数据和定位数据进行记录，测深仪同步进行水深模拟打印，这样便形成纵断面图。此时可清楚观察到每一海底管道路由段的水深情况，因而可确定横断面的测定区域。在横断面测量之前，可在计算机上设定好3～5条横断面测量设计线，测线间隔为25m。具体测量时可用DGPS水深测量系统进行，测深点间隔为2m。当测量船无法靠岸时可辅之以测绳加测杆的传统方法进行。当测量船行驶段有障碍物时，首先用数码相机拍摄障碍物，然后将测量船设有GPS天线的一侧小心靠近障碍物的位置，并手动标定其点位，用建筑物的名称进行中文注记，测定障碍物的详细参数如用手持测距仪测定养殖设施的主要尺寸等。对于障碍物较少的路由区域，可将纵、横断面的两次测定过程简化为一次测定，以提高作业效率。对于水面较窄的海底管道路由区域，由于测量船较难转弯，也可采用定位精度较底（10m）的手持式GPS接收机测定航迹线和障碍物的位置，并结合用测绳加测深仪或测杆的传统方法测定海底管道路由的水深。外业数据的处理使用HypackMax软件对水深数据进行处理，先将水深值与模拟记录纸进行对照检查，排序，去掉错误、多余和重复的数值后，通过潮位数据、声速数据改正，输出为Auto－CADDXF文件。在AutoCAD平台上对图形文件进行文字注记、勾绘等深线（等深线间隔为1m。当海底坡度变化很大时，等深线适当压缩）、设计图幅和进行必要的编绘，获得最终水深［8］。3．7外业勘测注意事项外业勘测过程中应注意：1）由于GPS信标台的差分信号来源于我国交通部在沿海建立的GPS公用信标台站，对内陆的作用范围仅在300km以内，故受地域局限，该系统仅适用于我国沿海地区。2）数字测深仪的稳定工作至关重要，每天工作前都应通过调整换能器的吃水改正和声速改正使测量值尽量接近测深杆的实测值。同时对海床较浅的海底管道路由区域，测深仪的灵敏度应放在“2”较为适宜。3）信标机在工作过程中应设置成自动寻找信标台站。若精度要求不高（＜10m）时，信标机还可设置成“无差分记录”功能。4）电源的有效供电对提高系统的作业效率十分重要，因此在工作过程中不仅要为系统配备一个高性能的蓄电池，而且还应配备一个备用电池，以确保系统正常工作。5）因各测区水深变化较大，测量人员在操作仪器时应根据所处海域环境及时调整工作参数，使DGPS测深技术中的水深测量系统所采集的数据达到最佳效果。
福建LNG站线湄洲湾海底管道工程路由勘测应用了先进的差分全球定位系统（DGPS）。实践表明，DGPS测深技术的引入和应用，摒弃了传统的测绳加测深杆的方法，具有很强的优越性。该技术极大地提高了海底管道工程的勘测水深精度，同时为海底管道工程的后期路由防护提供了良好的勘测技术基础。然而，虽然DGPS测深技术逐步为海底管道工程所采用，但其是一个不断探索、不断完善的过程。新的工程技术要求我们不断完善和改进测量仪器，如多波束测深系统已较大规模投入水深测量，机械激光测深、遥感水深测量也将实用化。同时外业采集软件及内业处理软件也在不断的发展完善，使其更加人性化和智能化。因此，只有不断适应新的科学发展形势，经常注入新技术、扩充新功能，才能不断提高海洋工程成果质量。
