深海海底地質災害和人工智慧識別研究取得新進展

2020-11-10 嶺南科苑

近日，深海地球物理與資源研究室王大偉研究員團隊在地學TOP期刊《Geomorphology》報導了深海海底微地貌（水平面元12.5-25米、垂向解析度6.5米的三維人工地震數據）的最新研究成果。該團隊通過與中國石油大學（華東）合作，建立了海底地貌邊界識別的人工智慧算法，並通過與能源企業合作，將深海海底災害識別與預測方法應用於生產實際。

(一) 儘管前人通過水槽實驗和露頭測量已經建立了濁流底形的理論演化模型，但是，水道-朵葉體轉換帶（the channel–lobe transition zones，簡稱CLTZ）內的濁流底形演化很少有文獻記載，對其了解也非常少。以南海瓊東南盆地高解析度三維人工地震資料為基礎，採用地震沉積學與海底地貌學結合的分析方法，刻畫了水深1080-1260米、40公裡長的現代海底濁流水系；推進了微地貌尺度的深水濁流底形觀測；在CLTZs內，更新了弗洛德數（Fr）整體下降趨勢下，局部超臨界流動和水力躍變的演化模型。

華光水道-朵葉體轉換帶

此項研究在線發表於《Geomorphology》（Wang, W., Wang, D.*, Sun, J., Shao, D., Lu, Y., Chen, Y., Wu, S., 2020. Evolution of deepwater turbidite bedforms in the Huaguang channel–lobe transition zone revealed by 3D seismic data in the Qiongdongnan Basin, South China Sea. Geomorphology, 370: 107412. DOI：10.1016/j.geomorph.2020.107412）

(二) 從沉積環境、底形形態、沉積結構、形成機理和數值模擬等方面介紹了周期階坎（Cyclic steps）的研究進展，探討了不同探測方法的解析度問題，給出了周期階坎研究的突破方向。在水深大於500米的區域，將自主式水下航行器（AUV）和船測多波束、AUV和船測淺地層剖面、人工地震數據結合，並通過載人潛水器（HOV）獲取原位數據，完善周期階坎的三維精細結構。

對比不同探測設備之間的差異性

此項研究發表於《地球科學進展》（王大偉，孫悅，司少文，吳時國. 海底周期階坎研究進展與挑戰. 地球科學進展, 2020,35(9):890-901. DOI：10.11867/j.issn.1001-8166.2020.072）

(三) 隨著深拖、AUV、ROV、HOV等技術在工程調查中的廣泛應用，學術與工業界已獲得了近海底的、大數據量的、高精度的海底地形數據。海洋科學的精細研究、海洋工程的施工效率，要求高效、準確的海底地貌分析結果，對傳統的地貌分析方法提出了新要求。利用人工智慧的方法，對海底地形數據進行分析與處理，自動識別海底地貌單元的邊界，可以大大提高海底地貌分析的工作效率和準確度。

申報發明專利：

[1] 王微微，吳時國，王大偉，吳一瓊

基於多重分形譜特徵的非高斯型海底地貌類型識別方法. CN201810197919.2（實審）

[2] 王微微，吳時國，王大偉，吳一瓊

基於因子分析的海底地貌類型分類器設計方法. CN201810213212.6（授權）

[3] 王微微，吳一瓊，王大偉，吳時國

基於深度分布特徵的海底地貌類型識別方法. CN201711477406.9（授權）

[4] 王大偉，吳時國，郭婧，王微微，張漢羽

基於圖像處理的海底地貌單元邊緣智能識別方法. CN201710270758.0（授權）

(四) 在技術應用方面，2018-2020年，完成了①中海石油（中國）有限公司湛江分公司松濤36-2-1、寶島31-1-1D、陵水15-2-1等深水鑽井井場的地質災害評價與預測，保障深水鑽井安全完鑽；②中國科學院聲學研究所「海底科學觀測網」重大科技基礎設施項目桌面路由的技術諮詢，給出桌面路由合理化建議。

相關焦點

  • 深海地質災害有哪些?
    深水地質災害作用，探討深海地質災害對深水鑽井、光纜等深海工程安全的地質風險評價。 　　1、天然氣水合物分解　　天然氣水合物（gas hydrate），也稱「可燃冰」，是當前海洋地質科學和能源研究的熱點科學問題。一方面，天然氣水合物以其巨大的儲量，有望成為未來重要的替代能源；另一方面，它在海底災害預測和全球氣候變化研究中具有不可忽視的作用。
  • 廣東南澳島海域地震震源區地質結構研究取得新進展
    信息時報訊 （記者 成小珍 通訊員 李淑）記者17日獲悉，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員夏少紅團隊，通過在南澳島海域開展主動源反射地震與海陸聯合廣角地震綜合探測，詳細刻畫了1918年南澳7.5級大地震震源區的三維地殼結構，明確了海底發震斷裂（濱海斷裂帶）的位置和特徵
  • 中科院邊緣海地質重點實驗室主辦南海構造演化與IODP新進展學術論壇
    圍繞IODP解決南海的科學問題，論壇報告了基於349航次取得的新進展和成果，如南海東部次海盆與西南次海盆的擴張結束時間，深拖探測可顯著提高磁條帶識別，海底擴張方向系統性的順時針旋轉等。參會專家對青年學者和研究生的科研工作進行指導，Sibuet與青年學者和研究生互動和交流。
  • 天然氣水合物分解 導致的地質災害
    一方面，水合物能為人類社會帶來極高的經濟價值，但另一方面其分解引起的地質災害和環境效應也不可忽視。水合物的穩定性與溫度和壓力關係密切，一旦周圍的溫壓條件發生改變可能引起其分解，從而成為海底滑坡等地質災害的重要誘因，並對海底輸電、通訊電纜與海洋石油鑽井平臺等以及沿海城市居民的生命安全產生威脅。　　海底滑坡一般由地震、火山噴發等事件引發。
  • 極端氣候工程地質:乾旱災害及對策研究進展
    針對乾旱災害問題，近些年來工程地質界圍繞乾旱氣候-土體相互作用方式、作用結果、監測技術及對策開展了大量研究，在乾旱氣候作用下土體工程性質響應過程及災變機制方面取得了重要進展，尤其在土體蒸發、收縮、龜裂過程及機理等方面取得了一批創新性研究成果，彌補了工程地質領域在乾旱氣象災害方面的研究空白，為指導乾旱地區的工程地質實踐和防災減災工作提供了科學依據。
  • 我國深海油氣「磁日變」勘探技術取得新突破
    新華社廣州１２月９日電（記者梁鋼華）記者從國土資源部廣州海洋地質調查局獲悉，由我國自主研發的高精度勘探技術——遠海區低功耗全向性磁日變觀測系統，日前在南海北部深海海域成功通過海上試驗。這標誌著我國在突破深海油氣「磁日變」高精度勘探技術瓶頸方面取得了新進展。    據介紹，磁法勘探是當前油氣資源前期勘探行之有效的技術手段之一。
  • 我們為何要研究深海?人類是如何一步步徵服深海的?
    深海底下兩億年的沉積層，記錄了地球歷史上無數精彩的故事。從深海提取「檔案」，追溯大洋水圈和巖石圈的變化歷史。這種歷史記錄只有深海海底才能保存，經過分析解讀，猶如是找到了地球的《資治通鑑》。深海還隱藏著更多的人類發展寶藏，由內而外影響著我們的環境、我們的生活。
  • 這個研討會瞄準重大地質災害隱患如何早期識別與監測預警
    四川在線消息(記者 江芸涵)5月18-19日，重大地質災害隱患早期識別與監測預警專題研討會在成都理工大大學舉行。與會專家對重大地質災害潛在隱患早期識別與監測預警的新理論、新技術、新方法進行專題研討，重點研討地質災害「隱患點在哪裡?」、「什麼時候可能發生?」
  • 天然氣水合物勘查與試採入選2019年度地質調查十大進展
    記者從16日召開的2020年全國地質調查工作會議上獲悉，天然氣水合物勘查與試採工作取得重大進展等入選2019年度地質調查十大進展，完全自主智慧財產權創新型多功能天然氣水合物鑽採船(大洋鑽探船)初步設計完成等入選2019年度地質科技十大進展。
  • 海嘯和海嘯預警的研究進展與展望
    上海交通大學安超博士在《中國科學：地球科學》發表綜述性文章「海嘯和海嘯預警的研究進展與展望」，從海嘯生成、傳播、反演和預警等方面對地震海嘯研究和預警進行了綜述和展望
  • 廣東南澳島海域地震震源區地質結構及發震構造研究取得新進展
    中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）研究員夏少紅團隊，通過在南澳島海域開展主動源反射地震與海陸聯合廣角地震綜合探測，詳細刻畫了1918年南澳7.5級大地震震源區的三維地殼結構，明確了海底發震斷裂（濱海斷裂帶）的位置和特徵，揭示了南澳島海域地震活動區的深部發震構造，該研究成果近日發表在國際地學期刊《Physics of the Earth and Planetary Interiors》）上。
  • 滑坡快速準確定位研究取得進展
    近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院地震波傳播與地球內部結構研究組在滑坡快速準確定位的研究中取得新進展，提出了基於地震臺網記錄的背景噪聲以及滑坡產生的地震動信號的滑坡快速定位方法，提高了在稀疏臺網情況下的滑坡定位精度，為滑坡災害預警提供了新思路。近幾十年來，破壞性滑坡事件不斷發生。這些滑坡及其引起的堰塞湖和海嘯等次生災害往往造成嚴重的人員傷亡和財產損失。
  • 海洋工程地質災害防控科技創新高層論壇暨山東省海洋環境地質工程...
    中國海洋大學校長於志剛在致辭中對各位委員長期以來在實驗室發展過程中給予的支持和指導表示感謝。他指出，隨著國家對深海研究發展的需求，開展海洋環境地質研究已成為海洋開發過程中不可或缺的重要支撐和保障，提高深海調查能力和科技創新水平尤為重要。
  • 南大西洋深海研究有了新進展
    本報訊 南大西洋中脊與地幔柱相互作用是國際地球科學研究的前沿和熱點。近日，自然資源部第一海洋研究所海洋地質與成礦作用部重點實驗室在該領域取得新進展，相關研究成果近日刊發於地學知名期刊《地學前緣》。在岡瓦納裂解和南大西洋打開的過程中，該地區諸多位置相對固定的著名地幔柱，如阿森松、聖赫倫那及特裡斯坦地幔柱等，可能與南大西洋中脊系統發生了複雜的洋中脊與地幔柱相互作用。
  • 海底冷泉區的甲烷厭氧氧化作用研究獲進展
    中國科學院深海科學與工程研究所研究員彭曉彤團隊應用納米離子探針（NanoSIMS）以及同步輻射X射線近邊吸收譜等技術手段，對衝繩海槽海底冷泉區富鐵碳酸鹽煙囪體開展了系統研究，在微米尺度上獲取了富鐵碳酸鹽煙囪體中硫同位素信息並判別了硫的來源，同時結合鐵同位素和碳同位素的數據
  • 星時代宇航成功中標「雲南省地質災害隱患識別中心」項目
    8月21日，雲南省國土資源廳發布公示結果，星時代宇航成功中標「雲南省地質災害隱患識別中心」項目，該項目也是雲南省新基建重大項目之一。雲南省地質災害隱患識別中心的建設，對於預防地質災害的發生，減少不必要的災害損失，保障雲南省社會和經濟的平穩發展具有舉足輕重的意義。
  • 地質災害監測預警新技術!空天地一體化應對地災防治難題
    我國是世界上地質災害最嚴重、受威脅人口最多的國家之一。地質災害具有種類多、分布地域廣、特徵複雜等特點。為實現習近平總書記「建立高效科學的自然災害防治體系，提高全社會自然災害防治能力」的要求，我國正在按照研究原理、發現隱患、監測隱患、發布預警「四步」工作方案，針對關鍵領域和薄弱環節，全面提升地質災害的風險調查、重點隱患排查、綜合監測以及風險早期識別和預報預警等能力。
  • 美國地質調查局海岸帶和海洋地質項目介紹
    包括能源、貿易及航運、漁業、旅遊和娛樂等在內的沿海和近海資源對國家經濟至關重要。依靠新技術、科學數據及分析來支持審慎的利用和保護這些資源，並發布一些政策和決定，使得對極端事件、自然災害和氣候變化有所準備。美國地質調查局海岸帶和海洋地質項目中的科學家和技術人員研究從海岸線和河口到大陸架和深海的沿海及海洋資源，提供專業知識、工具、產品和數據來處理和了解國家面對的一系列資源挑戰。
  • 步態識別研究取得新進展 將應用於個性化精準健康
    研究通過運算得到個體的BMI 值（身體質量指數）。紅網時刻11月29日訊（記者 何青）步態識別是近年來越來越多研究者所關注的一種新的生物認證技術，它是通過人的走路方式來識別人的身份的方法。簡單來說，就是不看臉也能認出你。近期，步態識別研究再傳好消息，基於運動傳感器的人體步態特徵識別研究取得新進展。
  • 南海海洋所南澳島海域地震震源區地質結構及發震構造研究獲進展
    南海海洋所南澳島海域地震震源區地質結構及發震構造研究獲進展 2020-09-21 南海海洋研究所 研究人員使用新採集的海洋主動源反射地震和海陸聯合廣角地震數據，對1918年南澳地震（7.5級）震源區的海底斷裂構造和三維地殼結構開展綜合成像，確定北東東走向的濱海斷裂帶和北西走向的黃岡水斷裂在海底的發育位置和屬性特徵，明確濱海斷裂帶作為海陸交互帶重要的邊界斷裂帶造就沉積基底大規模的垂直錯斷