海底可視技術(shù)在大洋科考中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

王苗苗，顧玉民 ，楊 帆

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081）

海底可視技術(shù)在大洋科考中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

王苗苗1，顧玉民2，楊 帆3

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京 100081）

海底可視技術(shù)是一種直觀地進(jìn)行海底調(diào)查的手段，在大洋科考調(diào)查中發(fā)揮著重要的作用。文中介紹了海底攝像、電視抓斗和無(wú)人纜控潛水器（ROV）等海底可視設(shè)備在大洋科考中的應(yīng)用情況，并提出了自治水下機(jī)器人（AUV）在大洋科考中的應(yīng)用趨勢(shì)。

海底可視技術(shù)；大洋科考；應(yīng)用

當(dāng)前人類消耗的自然資源越來(lái)越多，陸地資源日益減少，而占地球表面積的71%的海洋底部卻蘊(yùn)藏著極其豐富的生物資源和礦產(chǎn)資源，因此對(duì)海底進(jìn)行地質(zhì)勘查成為全世界各國(guó)研究熱點(diǎn)。海底可視技術(shù)伴隨人類對(duì)海底資源勘查、研究的不斷深入得以快速發(fā)展。在地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)地質(zhì)體的目視觀察從來(lái)都是地質(zhì)調(diào)查的重要組成部分。地質(zhì)體的色彩和質(zhì)感，露頭的形態(tài)、產(chǎn)狀等等，都提供了其他方法、資料無(wú)法提供的信息。海底地質(zhì)調(diào)查最大的特點(diǎn)是調(diào)查對(duì)象被海水覆蓋，在早期調(diào)查人員無(wú)法接近海底調(diào)查對(duì)象，甚至不能直接觀察探測(cè)對(duì)象，所開展的各種勘查工作，包括采集樣品都是在看不到探測(cè)對(duì)象的條件下進(jìn)行的。地質(zhì)樣品的采集缺乏賦存狀態(tài)和地質(zhì)背景資料，嚴(yán)重影響著海底地質(zhì)調(diào)查探測(cè)的實(shí)際效果。為此，發(fā)展海底可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海洋地質(zhì)調(diào)查人員能夠?qū)５孜⒌匦?、地貌和地質(zhì)特征進(jìn)行直接的觀察，并配以其他海底勘查裝備（如水下定位、采樣設(shè)備）實(shí)現(xiàn)通過(guò)海底攝像目視觀察探測(cè)對(duì)象的定點(diǎn)探測(cè)和采樣，從而大大提高海底地質(zhì)勘查的能力和效果，提高工作效率，其意義無(wú)疑是重大的。當(dāng)前國(guó)際上應(yīng)用的海底可視裝備主要有海底攝像系統(tǒng)、無(wú)人遙控潛水器(ROV)、自治水下機(jī)器人（AUV）、載人潛器以及具有可視功能的取樣設(shè)備電視抓斗、海底潛鉆等。

本文主要以國(guó)家海洋局“大洋一號(hào)”科考船裝載的“深海攝像系統(tǒng)”、“電視抓斗”和“無(wú)人遙控潛水器(ROV)”3類可視化裝備的應(yīng)用情況結(jié)合本人參加航次的實(shí)際體會(huì)，就海底可視技術(shù)在大洋科考中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)作簡(jiǎn)要闡述。

1 海底可視技術(shù)在我國(guó)大洋勘探中的應(yīng)用

1.1 我國(guó)海底可視化技術(shù)的發(fā)展

可視化技術(shù)在我國(guó)大洋資源勘探中的應(yīng)用較西方發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，以美國(guó)、俄羅斯、日本等為首的發(fā)達(dá)國(guó)家，可視化技術(shù)在海底資源勘查中的研究和應(yīng)用，最早可追溯到20世紀(jì)50年代，在70年代后期西方發(fā)達(dá)國(guó)家可視化技術(shù)已發(fā)展成熟，其可視化設(shè)備特點(diǎn)主要是以光學(xué)、聲學(xué)探測(cè)并集合機(jī)械手等實(shí)現(xiàn)精確取樣的大型綜合探測(cè)設(shè)備為主，如ROV、AUV等。在我國(guó)20世紀(jì)90年代以前，海底調(diào)查多以不可視的手段為主，90年代末引進(jìn)和自行研發(fā)了具有可視化功能的探測(cè)設(shè)備，但開始主要還是以光學(xué)單一功能設(shè)備為主，如“海底黑白電視”、“海底照相”等，隨著我國(guó)大洋勘探開發(fā)的不斷深入，可視化技術(shù)得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展，具有代表性的是由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所研制的“深海彩色數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)”，在海底可視化技術(shù)上取得了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破，通過(guò)同軸電纜實(shí)現(xiàn)了6 000 m水深的高清海底攝像，并集成海底照相技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視遙控拍照，尤其是研發(fā)的萬(wàn)米同軸電纜上實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)與甲板供電電流同纜傳輸技術(shù)，解決了早期的靠水下電池供電受電能限制水下工作時(shí)間短的弊病。在高清數(shù)字影像的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了雙目平行立體式立體攝像系統(tǒng)，攝像作業(yè)人員不但可實(shí)時(shí)觀察到海底，而且是三維立體觀測(cè)，可量測(cè)海底目標(biāo)的大小尺寸，為地質(zhì)科技人員研究與礦產(chǎn)分布有關(guān)的海底微地形地貌提供更直觀、科學(xué)的觀測(cè)手段。其技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，目前已開發(fā)出適合不同作業(yè)特點(diǎn)、不同應(yīng)用形式的攝像系列產(chǎn)品，通訊介質(zhì)也從單一的同軸電纜發(fā)展到光電復(fù)合纜等多種線纜。同期，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、國(guó)家海洋局第二海洋研究所、上海交通大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)等單位也進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。攝像系統(tǒng)研發(fā)的成功，推動(dòng)了相關(guān)海底可視化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用推廣，如電視抓斗，海底潛鉆等取樣設(shè)備，在增加了可視化技術(shù)功能后，使得作業(yè)效率大大提高，替代了早期以拖網(wǎng)等無(wú)可視功能為主的傳統(tǒng)取樣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了目視觀測(cè)下有重點(diǎn)區(qū)域的取樣，大大提高了取樣目的性和工作效率。同時(shí)，大型綜合可視化海底探測(cè)裝備在我國(guó)也取得了突破性進(jìn)展，采用引進(jìn)集成與自主研發(fā)相結(jié)合的方式研發(fā)的無(wú)人有纜遙控潛水器（ROV）取得成功，如國(guó)家海洋局的“海龍”號(hào)和廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的“海獅”號(hào)，目前已進(jìn)入大洋作業(yè)實(shí)用階段。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研發(fā)的自治水下機(jī)器人（AUV）即無(wú)纜水下機(jī)器人在專業(yè)領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。目前我國(guó)自行研制的7 000 m載人潛器，近期已通過(guò)5 000 m下潛試驗(yàn)并獲成功。這些都標(biāo)志著我國(guó)海底可視化技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，將在我國(guó)海洋資源利用與研究中發(fā)揮重要作用。

1.2 海底攝像

海底攝像作為可視化直觀觀測(cè)調(diào)查手段，在大洋科考調(diào)查中發(fā)揮著極其重要的作用。該系統(tǒng)由甲板控制單元、甲板供電單元、通訊單元，以及水下電子艙、攝像頭、高度計(jì)、深水燈等組成。其應(yīng)用到大洋結(jié)核、結(jié)殼、熱液硫化物以及天然氣水合物等能源的考察工作中,獲取了大量的極具價(jià)值的視頻數(shù)據(jù)資料,為我國(guó)大洋調(diào)查做出了重要貢獻(xiàn)。

早在1998年由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所和廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合研發(fā)的“深海彩色攝像系統(tǒng)”裝載于我國(guó)綜合科考船“大洋一號(hào)”和“海洋四號(hào)”上，在太平洋工作區(qū)進(jìn)行了大洋富鈷結(jié)核、錳介殼的調(diào)查工作，取得了海底重要視頻資料；2001年在南海天然氣水合物調(diào)查中取得了水合物存在的地貌特征標(biāo)志——碳酸鹽介殼。2003年“雙目立體式攝像系統(tǒng)”，在大洋多金屬結(jié)核、結(jié)殼調(diào)查作業(yè)中，取得了大量立體觀測(cè)視頻資料，通過(guò)“立體視圖像反演解釋系統(tǒng)”（“雙目立體式攝像系統(tǒng)”配套軟件系統(tǒng)）對(duì)立體視頻資料反演，重構(gòu)海底三維微地形、地貌，對(duì)研究海底礦產(chǎn)有關(guān)的地貌特征具有重要意義。2007年利用升級(jí)后的深海攝像系統(tǒng)我國(guó)首次在西南印度洋中脊拍攝到海底熱液活動(dòng)區(qū)影像，這也是國(guó)際上首次在該區(qū)發(fā)現(xiàn)海底熱液活動(dòng)區(qū)，為海底熱液硫化物調(diào)查取得了寶貴的基礎(chǔ)資料。

“海底攝像系統(tǒng)”自20世紀(jì)90年代末一直應(yīng)用至今，已成為大洋海底作業(yè)常規(guī)的作業(yè)手段。由于海底攝像使調(diào)查人員可以對(duì)海底直接目視觀測(cè)，故可選用適當(dāng)?shù)牟蓸邮侄危ㄗザ?、淺鉆等），選擇合適的采樣點(diǎn)，采集泥樣、水樣、氣樣,并可將聲學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、電化學(xué)等多種傳感器搭載到攝像拖曳體上進(jìn)行多參數(shù)綜合探測(cè)。通過(guò)高分辨率水下電視與錄像對(duì)海底進(jìn)行直接、連續(xù)地地質(zhì)觀察,可獲得寶貴的圖像信息,有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)專家可從中識(shí)別出各種地形、地貌、地質(zhì)和構(gòu)造現(xiàn)象[1]。攝像拖體上搭載的各種原位探測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)信息，可用于分析近海底海水中與礦產(chǎn)有關(guān)的異常信息，對(duì)海底礦產(chǎn)成因的研究和確定新的找礦靶區(qū)有指示作用。

2010年12月，本文第一作者參加了大洋第22航次的科考任務(wù)，在西太平洋成功觀測(cè)到清晰的結(jié)核視像（圖1），為地質(zhì)工作者估算結(jié)核的豐度提供了依據(jù)。

圖1 西太平洋結(jié)核照片

1.3 電視抓斗

電視抓斗是一套海底攝像連續(xù)觀察與抓斗取樣器相結(jié)合的可視地質(zhì)取樣器。系統(tǒng)由機(jī)架、斗體、電池供電單元、液壓動(dòng)力裝置和甲板監(jiān)控單元等組成。主要用于海底塊狀硫化物、多金屬結(jié)核、結(jié)殼及其他沉積物的采樣。由于可以在甲板直接進(jìn)行海底觀察的同時(shí)進(jìn)行遙控定點(diǎn)采樣，故而很大程度上提高了采樣的有效率和成功率。此套設(shè)備在大洋中應(yīng)用廣泛，是先進(jìn)的采樣取樣器。

2003年6月，電視抓斗裝載于“大洋一號(hào)”科考船上，經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用實(shí)踐該設(shè)備日趨成熟。目前已成為“大洋一號(hào)”作業(yè)的重要設(shè)備之一。本人參加的大洋第22航次科考中，電視抓斗亦在應(yīng)用中。

1.4 無(wú)人纜控潛水器（ROV）

無(wú)人纜控潛水器 (RemotelyOperated Vehicle,簡(jiǎn)稱ROV)是通過(guò)臍帶連接潛水器與水面控制設(shè)備，通過(guò)水下電視、聲納等專用設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，由操作手在水面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，并通過(guò)機(jī)械手進(jìn)行水下作業(yè)[2]。深海ROV是當(dāng)今國(guó)際海底探查中的高新技術(shù)代表，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的象征。

“海龍”號(hào)ROV是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一臺(tái)具有3 500 m作業(yè)深度的ROV[3]。由潛水器、中繼器、臍帶纜、A字架、止蕩架、絞車、控制室和電源等幾大部分組成?！昂｝垺碧?hào)ROV主要用于3 500 m深度以內(nèi)的大洋海底調(diào)查活動(dòng)，包括海底熱液礦物取樣、大洋深海生物基因和極端微生物的研究以及探索人類的起源等。

2009年，在我國(guó)大洋第21航次科考中，“海龍”號(hào)ROV首次成功進(jìn)行了試用，在東太平洋海隆“鳥巢”黑煙囪區(qū)觀察到了罕見的巨大硫化物“黑煙囪”，并用機(jī)械手準(zhǔn)確抓獲了約7 kg黑煙囪噴口的硫化物樣品。于2010年12月開始的我國(guó)大洋第22航次科考中，“海龍”號(hào)ROV正式投入使用；并于第二航段中，采用無(wú)中繼器布放模式，完成了多站作業(yè)任務(wù)，成功采集到海底多金屬硫化物和生物樣品，還同步拍攝了高清晰的海底照片和作業(yè)全程視頻影像（圖2）。

由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局負(fù)責(zé)研發(fā)的“海獅”號(hào)ROV，已在我國(guó)新造大洋科考船“海洋6號(hào)”上海試獲得成功，進(jìn)入到實(shí)地作業(yè)區(qū)試生產(chǎn)階段，將成為我國(guó)海域天然氣水合物勘查的又一利器。

圖2 “海龍”號(hào)ROV海底作業(yè)

1.5 三套設(shè)備應(yīng)用對(duì)比

海底攝像的主要作業(yè)目的是快速完成大范圍工作區(qū)勘查，在工作區(qū)沿預(yù)先設(shè)計(jì)的作業(yè)側(cè)線完成拖曳作業(yè)，拖曳速度一般在2～3 kn，實(shí)時(shí)傳輸海底視頻影像到甲板監(jiān)控室，科研人員對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)有選擇控制照相獲取高清影像照片。一次下水作業(yè)可從幾小時(shí)到數(shù)十小時(shí)，地質(zhì)調(diào)查人員根據(jù)攝像、照相資料對(duì)海底微地形、地貌以及地質(zhì)現(xiàn)象（構(gòu)造、產(chǎn)狀、形體等）進(jìn)行判別，從而確定重點(diǎn)工作靶區(qū)，為進(jìn)一步勘查如定位采樣分析等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。立體攝像可以通過(guò)三維反演，重構(gòu)三維海底微地形并可進(jìn)行精確尺寸量測(cè)。實(shí)際海底作業(yè)中，海底攝像一般作為其他調(diào)查手段的先導(dǎo)手段，在海底資源勘查作業(yè)中有重要作用。

電視抓斗是具有電視攝像機(jī)的海底采樣設(shè)備。作業(yè)目的是采集海底樣品，一般是在海底攝像作業(yè)獲取的海底視頻資料（或前期地質(zhì)調(diào)查資料）基礎(chǔ)上通過(guò)判別分析確定的重點(diǎn)小范圍內(nèi)定點(diǎn)取樣。操作時(shí)用深海絞車將采樣器投放到離海底5～10 m的高度上，以1～2 kn慢速航行并通過(guò)船上的電視顯像設(shè)備連續(xù)觀察海底尋找采樣目標(biāo)，一旦找到目標(biāo)立即用船上操縱板將采樣器沉放到海底并關(guān)閉采樣爪捕抓樣品。

大洋一號(hào)裝載的遙控水下機(jī)器人(ROV)是水下機(jī)器人的一種，即有纜水下機(jī)器人，ROV系統(tǒng)的作業(yè)目的主要是海底高精度（觀測(cè)、取樣與定位）作業(yè)。為了達(dá)到高精度作業(yè)的目的，在其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)比海底攝像、電視抓斗復(fù)雜得多，前兩者均屬于無(wú)自主動(dòng)力的靠船載鎧裝纜拖曳方式作業(yè)，不能準(zhǔn)確海底定位，也不能自主移動(dòng)，而ROV系統(tǒng)則采用中繼器和零浮力臍帶纜結(jié)合自身的推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)有限范圍的自主移動(dòng)，同時(shí)采用超短基線等水下高精度定位系統(tǒng)，水下機(jī)械手實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位觀測(cè)和樣品采集。系統(tǒng)同時(shí)攜帶多種聲學(xué)系統(tǒng)和各種探測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)多功能性綜合海底探測(cè)作業(yè)。目前裝載于“大洋一號(hào)”科考船上的“海龍”號(hào)ROV配有兩個(gè)機(jī)械手以及可擴(kuò)展多種功能的取樣器，綜合作業(yè)能力強(qiáng)。

“大洋一號(hào)”是我國(guó)具有綜合遠(yuǎn)洋科考能力的較先進(jìn)的科考船之一，目前其裝載的3種可視化設(shè)備即海底攝像系統(tǒng)、電視抓斗、遙控水下機(jī)器人（ROV）從一個(gè)側(cè)面反映了可視化技術(shù)在我國(guó)大洋作業(yè)中的發(fā)展歷程，同時(shí)也表明了不同作業(yè)目的、不同作業(yè)性質(zhì)而采取的不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)。正因?yàn)榇耍?套設(shè)備在近年來(lái)我國(guó)的大洋科學(xué)考察中，根據(jù)不同的海底調(diào)查目的選用不同的可視化設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性作業(yè)。例如，在通常的實(shí)際作業(yè)中，首席科學(xué)家首先采用作業(yè)成本低的深海攝像系統(tǒng)沿測(cè)線進(jìn)行攝像作業(yè)，得到較大范圍的海底視像資料，從中重點(diǎn)選擇靶區(qū)進(jìn)行小范圍的電視抓斗取樣作業(yè)，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家獲得了地質(zhì)認(rèn)識(shí)，再啟動(dòng)綜合探測(cè)能力強(qiáng)、具有高精度水下定位能力的水下機(jī)器人ROV對(duì)海底探測(cè)目標(biāo)作進(jìn)一步論證和研究，這已成為目前大洋資源科考的代表性的作業(yè)模式。

2 海底可視技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

海底攝像和電視抓斗因其制造、作業(yè)成本低和操作相對(duì)簡(jiǎn)便在大洋科考中應(yīng)用廣泛，但是兩者也有不足之處。首先，由于兩者自身不具備動(dòng)力支持系統(tǒng)，靠船載電纜剛性連接拖曳作業(yè)，不能滿足水下航跡精確定位要求；電視抓斗自身重量大，拖曳范圍受到限制，長(zhǎng)距離拖曳易造成電纜受力超負(fù)荷而損壞，給作業(yè)帶來(lái)不安全隱患；此外，由于海底的地形上下起伏不可避免地碰撞拖體，不僅對(duì)設(shè)備本身容易造成一定的損壞，而且對(duì)海底環(huán)境也會(huì)有一定的損害，特別是電視抓斗在進(jìn)行無(wú)動(dòng)力被動(dòng)采樣時(shí)，對(duì)海底的原始環(huán)境造成的破壞比較大，在海洋環(huán)境保護(hù)的重要性日益凸顯的當(dāng)今來(lái)說(shuō)這無(wú)疑是個(gè)挑戰(zhàn)。

作為“大洋一號(hào)”船上科技含量最高、操作最為復(fù)雜的一套設(shè)備，無(wú)人纜控潛水器（ROV），目前在實(shí)際應(yīng)用中采用去掉中繼器的布放模式，這種模式主要考慮設(shè)備安全，防止設(shè)備丟失，且設(shè)備操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是在水下活動(dòng)范圍和機(jī)動(dòng)性能大大降低。

隨著當(dāng)今高新技術(shù)的日益發(fā)展,自治水下機(jī)器人和載人潛器在海洋開發(fā)中成為熱點(diǎn)。自治水下機(jī)器人（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）自帶能源，依靠自身的自治能力來(lái)管理和控制自己以完成人賦予的使命，可以分為智能式和預(yù)編程式兩種[6]。由于與母船沒有直接的物理連接，其具有水下作業(yè)期間不依賴于母船、活動(dòng)范圍大、不怕電纜糾纏、功能多樣和作業(yè)時(shí)耗費(fèi)人力少等優(yōu)點(diǎn)。AUV由載體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、長(zhǎng)基線定位系統(tǒng)和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成[7]?？刂葡到y(tǒng)是AUV的核心，負(fù)責(zé)其在水中的運(yùn)動(dòng)及所有機(jī)載設(shè)備的控制；長(zhǎng)基線定位系統(tǒng)用來(lái)確定其在水中的位置；探測(cè)系統(tǒng)主要用于海底地形地貌和剖面測(cè)量，錄像、照相及其他水文參數(shù)測(cè)量等。AUV有較完善的避碰系統(tǒng),可以在較為復(fù)雜的海底地形條件下通過(guò)程序控制按預(yù)定測(cè)線進(jìn)行自治航行,自動(dòng)進(jìn)行換線轉(zhuǎn)彎等操作[8]，使得碰撞的幾率大大降低。再者，AUV沒有拖纜，海況變化的影響就相對(duì)較小，且活動(dòng)范圍比ROV更大；更重要的是，在無(wú)纜束縛的情況下，其可以進(jìn)行對(duì)目標(biāo)物的全方位多角度不干擾的拍攝，能提供更有價(jià)值和更真實(shí)的研究資料。

1995年,在中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源開發(fā)研究協(xié)會(huì)支持下，國(guó)內(nèi)多家單位和俄羅斯合作研制開發(fā)“CR-01”型6 000 m自治水下機(jī)器人，并于1997年在太平洋中國(guó)礦區(qū)完成了各項(xiàng)海底試驗(yàn)調(diào)查任務(wù)，獲得了大量數(shù)據(jù)和資料。其主要用于海底平坦地形的多金屬結(jié)核礦區(qū)工作環(huán)境，探測(cè)內(nèi)容只限于聲學(xué)、光學(xué)和水文測(cè)量[9]。2000年，經(jīng)過(guò)改進(jìn)研制出“CR-02”型6 000 m自主水下機(jī)器人[10]。近年來(lái)，又研制出復(fù)合型智能潛水器ARV樣機(jī)，綜合了自治水下機(jī)器人和遙控水下機(jī)器人的各自優(yōu)勢(shì)，既可以像AUV一樣依照預(yù)設(shè)指令進(jìn)行自主航行，也可像ROV一樣通過(guò)水面視頻畫面監(jiān)測(cè)遙控進(jìn)行精細(xì)作業(yè)[11]。

我國(guó)自主研發(fā)的7 000 m水下機(jī)械人已研制成功，2011年7月份已完成下潛5 000 m實(shí)驗(yàn)獲得成功。發(fā)展大型綜合的水下機(jī)械人對(duì)海底資源進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)查，既提高了調(diào)查資料的可靠性，同時(shí)也符合當(dāng)前地質(zhì)調(diào)查工作強(qiáng)調(diào)資源保護(hù)的新的勘查理念，符合國(guó)際發(fā)展的趨勢(shì)。

總之，自治水下機(jī)器人由于其優(yōu)勢(shì)必將成為今后大洋海底調(diào)查的重要設(shè)備。再者，由于技術(shù)的進(jìn)步，ROV、AUV及水下載人機(jī)器人正向著更加小型化、遠(yuǎn)程化、智能化、靈活化、群體化發(fā)展，將成為未來(lái)名副其實(shí)的海洋智能機(jī)器人。

3 結(jié)論

隨著我國(guó)對(duì)海洋調(diào)查的日益深入，對(duì)調(diào)查設(shè)備也提出了更高要求。海底可視化設(shè)備即海底攝像、電視抓斗和無(wú)人遙控潛水器（ROV）目前已成為大洋作業(yè)的主力設(shè)備，隨著自治水下機(jī)器人、載人潛器的研發(fā)成功，海底可視化技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，定會(huì)為我國(guó)大洋科考事業(yè)做出重大貢獻(xiàn)。

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Application and Development Trend of the Sea-floor Visualization Technique in Ocean Scientific Survey

WANG Miao-miao1,GU Yu-min2,YANG Fan3
(1.China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;2.Institute of Mineral Resource,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3.National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081,China)

The sea-floor visualization technique is a method to investigate the sea-floor directly,which has played an important role in ocean scientific survey.Three kinds of sea-floor visualization techniques applied in the ocean scientific survey were introduced,including the sea-floor video system,TV grab and remote operating vehicle (ROV).Finally,the development trend of AUV in the survey on ocean mineral resources was brought up.

sea-floor visualization technique;ocean scientific survey;application

P71

B

1003-2029(2012)01-0115-04

2011-09-20

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）資助項(xiàng)目（2006AA09A205）

王苗苗（1986-），女，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)橘Y源勘探。

顧玉民（1962-），男，副研究員，研究方向?yàn)檎业V綜合方法技術(shù)。