(57)【要約】【課題】ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の三次元調査を行うに際して、船舶に対するストリーマケーブルの設置作業の容易化を図ること。【解決手段】複数個のハイドロフォン１０２を有する複数本のストリーマケーブル１０１を海洋５１に投じ、船舶２０１につないで並列に曳航する過程で、ブーマー２４１によって海底に向かう弾性波を生じさせ、地底面や地層面を反射した反射波をハイドロフォン１０２で観察可能とする。ストリーマケーブル１０１に設けられた情報記録装置１１１は、個々のハイドロフォン１０２の出力信号に基づく受振データを時刻と対応づけて記憶媒体に記録する。船舶２０１に搭載された情報処理装置２１１，２６１は、すべてのハイドロフォン１０２の位置座標とブーマー２４１の位置座標とを時刻毎に記録する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、個々の前記ハイドロフォンに有線で接続されて記憶媒体に情報を記録する情報記録装置とを備える複数本のストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程と、
連結具を介して前記ストリーマケーブルを前記船舶につなぐ工程と、
前記船舶につながれた前記ストリーマケーブルを並列に曳航する工程と、
前記船舶に曳航させた人工震源を駆動し、弾性波を生じさせる工程と、
前記情報記録装置によって、個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけて前記記憶媒体に記録する工程と、
情報処理装置によって、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標を取り込む工程と、
情報処理装置によって、駆動された際の前記人工震源の位置座標を取り込む工程と、
を備えることを特徴とする反射法地震探査方法。
【請求項２】
前記記憶媒体は、前記情報記録装置に対して着脱自在である、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射法地震探査方法。
【請求項３】
前記情報記録装置の計時時刻を前記ＧＰＳに同期させる工程をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射法地震探査方法。
【請求項４】
予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、個々の前記ハイドロフォンに有線で接続されて前記ハイドロフォンの出力信号を無線で送信出力する無線通信機とを備える複数本のストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程と、
連結具を介して前記ストリーマケーブルを前記船舶につなぐ工程と、
前記船舶につながれた前記ストリーマケーブルを並列に曳航する工程と、
前記船舶に曳航させた人工震源を駆動し、弾性波を生じさせる工程と、
情報処理装置によって、前記無線通信機が無線で送信出力した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データと、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標と、駆動された際の前記人工震源の位置座標とを取り込む工程と、
を備えることを特徴とする反射法地震探査方法。
【請求項５】
前記ストリーマケーブルの根元部分に配置された前記情報記録装置に前記連結具をつなぐことによって前記ストリーマケーブルを前記船舶につなぐ、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の反射法地震探査方法。
【請求項６】
前記ストリーマケーブルにおける前記ハイドロフォンの配置箇所をフロートで浮かせる、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の反射法地震探査方法。
【請求項７】
前記ストリーマケーブルの末端側のブイに設置された前記ＧＰＳが取得した位置座標を前記情報処理装置に向けて無線送信するようにした、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の反射法地震探査方法。
【請求項８】
前記船舶の船体に設置した前記ＧＰＳが取得した位置座標を前記情報処理装置に取り込ませるようにした、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一に記載の反射法地震探査方法。
【請求項９】
前記連結具を介して、前記船舶に設置したオーシャンクレーンに前記ストリーマケーブルをつなぐ、
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の反射法地震探査方法。
【請求項１０】
船舶と、
予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、有線で受信した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけて記憶媒体に記録する情報記録装置とを備え、海洋に投じられて連結具を介して船舶につながれた複数本のストリーマケーブルと、
前記船舶につながれて曳航される前記ストリーマケーブルを並列させる並列機構と、
前記船舶に曳航され、弾性波を生じさせる人工震源と、
前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標と、駆動された際の前記人工震源の位置座標とを取り込む情報処理装置と、
を備えることを特徴とする反射法地震探査システム。
【請求項１１】
前記記憶媒体は、前記情報記録装置に対して着脱自在である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の反射法地震探査システム。
【請求項１２】
船舶と、
予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、有線で受信した個々の前記ハイドロフォンの出力信号を無線で送信出力する無線通信機とを備える複数本のストリーマケーブルとを備え、海洋に投じられて連結具を介して船舶につながれた複数本のストリーマケーブルと、
前記船舶につながれて曳航される前記ストリーマケーブルを並列させる並列機構と、
前記船舶に曳航され、弾性波を生じさせる人工震源と、
前記無線通信機が無線で送信出力した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データと、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標と、駆動された際の前記人工震源の位置座標とを取り込む情報処理装置と、
を備えることを特徴とする反射法地震探査システム。
【請求項１３】
前記ストリーマケーブルは、その根元部分に配置された前記情報記録装置につながれた前記連結具によって前記船舶につながれている、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の反射法地震探査システム。
【請求項１４】
前記ストリーマケーブルにおける前記ハイドロフォンの配置箇所に取り付けられたフロートをさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一に記載の反射法地震探査システム。
【請求項１５】
前記ＧＰＳは、前記ストリーマケーブルの末端側のブイに設置されている、
ことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一に記載の反射法地震探査システム。
【請求項１６】
前記ＧＰＳは、前記船舶の船体に設置されている、
ことを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか一に記載の反射法地震探査システム。
【請求項１７】
前記船舶に設置され、前記連結具を介して前記ストリーマケーブルをつなぐオーシャンクレーンをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか一に記載の反射法地震探査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射法によって海底面下の地層を探査する反射法地震探査方法、及びこの方法を実施するための反射法地震探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海底面下の地層を探索する手法として、従来、反射法地震探査と呼ばれる物理探査が広く行われている。この探査手法は、図２５に例示するように、海洋５１の海面５２に浮かべたブーマーやエアガンなどの人工震源１によって発生させた弾性波ＥＷを海底５３に向けて放出し、その反射波ＲＷをハイドロフォン２などの受振器で観測し、観測記録を処理し解析することによって海底５３よりも下の海底面下５３Ｕの地層５４を解明する手法である。海底面下５３Ｕでは、海底５３や各地層５４の境界面５５で音響インピーダンスが変化することから、海底５３や境界面５５が反射面となって弾性波ＥＷを反射する。そこでハイドロフォン２で観察した反射波ＲＷを解析することで、境界面５５の深度分布や地層５４の構造を推定することが可能になる。また反射波ＲＷに現われる特徴から、地層５４の物性も推定可能である。
【０００３】
反射法地震探査は、海底面下５３Ｕに埋蔵されている石油やメタンハイドレードなどのエネルギー資源の探索に活用されているほか、近年では、地震の発生メカニズムの解明や発生確率の予測の分野での活用も大いに期待されるところである。
【０００４】
このような反射法地震探査を実行するためのシステムとしては、例えば特許文献１に記載されているように、人工震源１を船舶１１から海中に吊り下げ、人工震源１から弾性波ＥＷを発し、海底５３を反射する反射波ＲＷをストリーマケーブル３を用いて検出するというシステムが採用されている（図２５参照）。特許文献１には明示されていないが、ストリーマケーブル３には複数個のハイドロフォン２が間隔をおいて配置されており、ハイドロフォン２によって反射波ＲＷの観測が可能である。
【０００５】
反射法地震探査の方式としては、数キロメートルにもわたる長いストリーマケーブルを海底に定置する方式の他、５０〜１２０００メートル程度のさまざまな長さのストリーマケーブルを船舶で曳航する「ストリーマケーブル曳航方式」と呼ばれる方式が一般化している。図２５に示す方式もこの方式である。またストリーマケーブル曳航方式においても、例えばブイ４（図２５参照）などを用いてストリーマケーブル３を海面近くに浮かせて曳航する方式と、ブイ４などの浮力を発生するものを用いずに深海でストリーマケーブルを曳航する方式とがある。
【０００６】
特許文献１には、ストリーマケーブルを海面近くに浮かせて曳航するストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査が紹介されている（特許文献１の段落［０００３］、図４参照）。
【０００７】
特許文献２にも、特許文献１の上記ストリーマケーブル曳航方式と同じ方式の反射法地震探査が記載されている（特許文献２の”over streamer 30”（特許文献２の段落［００３０］［００３５］、図１参照）。この文献にはさらに、”under streamer 30´”として紹介されているように、より大深度の領域でもストリーマケーブルを曳航し、反射波を受信することが記載されている（特許文献２の段落［００３５］、図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０１９９９９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２９９３６０号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】猪野滋、他５名、「高分解能三次元反射法地震探査−ＳｏｕｎｄＡｒｒａｙ  ３Ｄ−新潟県上越沖での実施例」、公益財団法人物理探査学会第１３５回学術講演論文集、２０１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の調査に着目する。この調査は、
（１）データ取得
（２）データ処理・解析
（３）地質解釈
という三つの段階を経て実行される。（１）のデータ取得は、さらに、
（ａ）ストリーマケーブルの設置作業
（ｂ）ストリーマケーブルを曳航しての観測作業
（ｃ）ストリーマケーブルの撤去作業
に細分化することができる。
【００１１】
このようなストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の調査としては、ストリーマケーブルを一本だけ用いて行う二次元調査が伝統的に行われている。ところが二次元調査では、海底面下の地層構造を高い精度をもって解析することができない。このため比較的広い範囲の概査には支障はないものの、精密な調査には適さない。
【００１２】
そこで近年、例えば非特許文献１に示されているように、複数本のストリーマケーブルを用いる三次元調査が行われるようになってきている。三次元調査では、少ない場合でも四本、多い場合には二十本程度のストリーマケーブルを並列させて船舶に曳航させ、曳航方向と直交する線上の反射波を並列する個々のストリーマケーブルのハイドロフォンで受振する。これらの受振信号を解析すれば三次元的な解釈が可能となるため、高い精度をもって海底面下の地層構造を把握することができる。
【００１３】
ところが反射法地震探査を遂行するに際しては、船舶に搭載されているコンピュータに対するストリーマケーブルの電気的な接続が必要になるため、上記（１）のデータ取得段階で行われるストリーマケーブルの設置作業（上記（ａ））の作業負担が少なくない。とりわけ三次元調査の場合には、二次元調査の場合に比べてその作業負担が飛躍的に増加するのが問題である。以下、具体的な例を挙げて説明する。
【００１４】
一例として、１００メートルのストリーマケーブルについて考える。ハイドロフォンは、一般的に２．５〜５メートル間隔で配置されている。仮に１００メートルのストリーマケーブルに５メートル間隔でハイドロフォンを配置するならば、その個数は２０個となる。これらのハイドロフォンは、受振信号をコンピュータに送信するために、ストリーマケーブルに内蔵された信号線に接続されている。
【００１５】
ハイドロフォンの受振信号をアナログ信号で送信する場合には、ハイドロフォンと同数、上記一例の場合であれば二十本のアナログ信号線をストリーマケーブルは内蔵している。
【００１６】
これに対して近年では、ハイドロフォンの受振信号をデジタル信号で送信するようにしたストリーマケーブルが普及している。このようなストリーマケーブルは、複数個のＡＤコンバータ（以下「ＡＤ／Ｃ」と略称する）を内蔵し、グループ分けされた一群のハイドロフォンを一つのＡＤ／Ｃの入力側にアナログ信号線を介して接続する。例えば上記一例の場合、例えば５個のハイドロフォンで一つのグループを構成すると仮定すると、ストリーマケーブルには４個のＡＤ／Ｃが設けられ、個々のＡＤ／Ｃには５個のハイドロフォンがアナログ接続される。ストリーマケーブルが内蔵するデジタル信号線は一本であり、このデジタル信号線に個々のＡＤ／Ｃの出力側が接続される。
【００１７】
ストリーマケーブルを海洋に投ずるに際しては、船舶に搭載したコンピュータの側の機器に信号線を接続する必要がある。ストリーマケーブルの信号線は、中継線を介してコンピュータに接続される。このときの作業負担は、ハイドロフォンの受振信号をアナログ送信するストリーマケーブルとデジタル送信するストリーマケーブルとで大きく異なる。
【００１８】
アナログ送信型の場合、上記一例の場合であれば、船舶に搭載したコンピュータ側の機器、例えば信号切換器に対して、ストリーマケーブル一本について二十本ものアナログ信号線を接続しなければならない。このため三次元調査をする場合には、ストリーマケーブルの本数を比較的少ない四本とした場合であっても、上記ストリーマケーブルの設置作業（上記（ａ））に際して、八十本ものアナログ信号線をコンピュータ側の機器に正確に接続しなければならない。この際、電気的な接続作業は、それ単独で行えばよいというものではなく、船舶の甲板等という限られた空間の中で、嵩張るストリーマケーブルを相手に、これを海洋に投ずる作業の中で遂行していかなければならない。このためストリーマケーブルの本数が二倍になったら作業負担も二倍というわけにはいかず、本数の増加に応じて作業負担は飛躍的に増大してしまう。
【００１９】
デジタル送信型の場合、単一のデジタル信号線をコンピュータ側に接続するだけで良いので、ストリーマケーブルとコンピュータとの電気的な接続という面からみると、大幅な作業負担の軽減が図られる。しかしながら作業負担が軽いとまではいうことはできない。デジタル信号線を船舶の側に残したままストリーマケーブルを海洋に投ずるには、例えば電気的接点を水に浸けない、デジタル信号線に大きなストレスを与えないなどの面から細心の注意を払わなければならないし、デジタル信号線同士を混線させないように注意する必要もある。電気的接続の本数が少ないからといって、作業負担が激減するというわけではない。
【００２０】
一例として、ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の調査を行うために、例えば５メートル間隔でハイドロフォンを配置した１００メートルのストリーマケーブルを船舶に四本セットする場合を例に挙げると、デジタル通信型のストリーマケーブルであっても、概ね、設置に二時間程度、撤収に一時間程度の作業時間を要してしまう。
【００２１】
本発明の目的は、ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の三次元調査を行うに際して、船舶に対するストリーマケーブルの設置作業の容易化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の反射法地震探査方法の一態様は、予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、個々の前記ハイドロフォンに有線で接続されて記憶媒体に情報を記録する情報記録装置とを備える複数本のストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程と、連結具を介して前記ストリーマケーブルを前記船舶につなぐ工程と、前記船舶につながれた前記ストリーマケーブルを並列に曳航する工程と、前記船舶に曳航させた人工震源を駆動し、弾性波を生じさせる工程と、前記情報記録装置によって、個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけて前記記憶媒体に記録する工程と、情報処理装置によって、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標を取り込む工程と、情報処理装置によって、駆動された際の前記人工震源の位置座標を取り込む工程と、を備えることによって上記課題を解決する。
【００２３】
本発明の反射法地震探査方法の別の一態様は、予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、個々の前記ハイドロフォンに有線で接続されて前記ハイドロフォンの出力信号を無線で送信出力する無線通信機とを備える複数本のストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程と、連結具を介して前記ストリーマケーブルを前記船舶につなぐ工程と、前記船舶につながれた前記ストリーマケーブルを並列に曳航する工程と、前記船舶に曳航させた人工震源を駆動し、弾性波を生じさせる工程と、情報処理装置によって、前記無線通信機が無線で送信出力した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データと、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標と、駆動された際の前記人工震源の位置座標とを取り込む工程と、を備えることによって上記課題を解決する。
【００２４】
本発明の反射法地震探査システムの一態様は、船舶と、予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、有線で受信した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけて記憶媒体に記録する情報記録装置とを備え、海洋に投じられて連結具を介して船舶につながれた複数本のストリーマケーブルと、前記船舶につながれて曳航される前記ストリーマケーブルを並列させる並列機構と、前記船舶に曳航され、弾性波を生じさせる人工震源と、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標、及び駆動された際の前記人工震源の位置座標を取り込む情報処理装置と、を備えることによって上記課題を解決する。
【００２５】
本発明の反射法地震探査システムの一態様は、船舶と、予め決められた間隔で配置したハイドロフォンと、有線で受信した個々の前記ハイドロフォンの出力信号を無線で送信出力する無線通信機とを備える複数本のストリーマケーブルとを備え、海洋に投じられて連結具を介して船舶につながれた複数本のストリーマケーブルと、前記船舶につながれて曳航される前記ストリーマケーブルを並列させる並列機構と、前記船舶に曳航され、弾性波を生じさせる人工震源と、前記無線通信機が無線で送信出力した個々の前記ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データ、前記船舶とその曳航物とを含む移動体に設置されたＧＰＳが取得した位置座標、及び駆動された際の前記人工震源の位置座標を取り込む情報処理装置と、を備えることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の三次元調査を行うに際して、ストリーマケーブルを海洋に投じて連結具を介して船舶につなぐだけでその設置作業を遂行することができるので、船舶に対するストリーマケーブルの設置作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態として、反射法地震探査による海底地層の三次元調査を実行する反射法地震探査システムを上方から見た模式図。
【図２】同システムを側方から見た模式図。
【図３】パラベインの斜視図。
【図４】ストリーマケーブルに設けられた情報記録装置における各部の電気的接続のブロック図。
【図５】船舶に搭載されるハイドロフォン位置座標記録用の情報処理装置における各部の電気的接続のブロック図。
【図６】船舶に搭載されるブーマー位置座標記録用の情報処理装置における各部の電気的接続のブロック図。
【図７】ストリーマケーブルを船舶につなぐ工程の一環として行われる情報記録装置にフロートを取り付ける作業の様子を示す模式図。
【図８】ストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程の様子を示す模式図。
【図９】ストリーマケーブルを曳航する工程の様子を示す模式図。
【図１０】ハイドロフォンの出力信号に基づく受振データを記録媒体に記録する工程として、情報記録装置のＣＰＵが実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】情報記録装置の記録媒体に記録するハイドロフォンの受振データの記録フォーマットの一例を示す模式図。
【図１２】ハイドロフォンの位置座標を情報処理装置の記憶装置に記録する工程として、情報処理装置のＣＰＵが実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】情報処理装置の記憶装置に記録するハイドロフォンの位置座標の記録フォーマットの一例を示す模式図。
【図１４】ブーマーの位置座標を情報処理装置の記憶装置に記録する工程として、情報処理装置のＣＰＵが実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】情報処理装置の記憶装置に記録するブーマーの位置座標の記録フォーマットの一例を示す模式図。
【図１６】受振データ記録とハイドロフォン位置座標記録とブーマー位置座標記録とを利用した解析処理の流れを説明するための模式図。
【図１７】（ａ）は二次元調査法での弾性波と反射波との様子を、（ｂ）は三次元調査法での弾性波と反射波との様子をそれぞれ示す模式図。
【図１８】解析された地層構造の一例を示す模式図。
【図１９】ノッチ周波数の発生メカニズムを説明するための模式図。
【図２０】第２の実施の形態として、反射法地震探査による海底地層の三次元調査を実行する反射法地震探査システムを上方から見た模式図。
【図２１】ストリーマケーブルに設けられた無線通信機における各部の電気的接続のブロック図。
【図２２】ハイドロフォンの出力信号を無線で送信出力する工程として、無線通信機のＣＰＵが実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図２３】第３の実施の形態として、反射法地震探査による海底地層の三次元調査を実行する反射法地震探査システムを上方から見た模式図。
【図２４】反射法地震探査による海底地層の三次元調査を実行する反射法地震探査システムの変形例を上方から見た模式図。
【図２５】ストリーマケーブル曳航方式の反射法地震探査による海底地層の調査の様子を示す反射法地震探査システムの従来の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態を次の項目に沿って説明する。
［第１の実施の形態］
１．反射法地震探査システムの物理構造
（１）概要
（２）ストリーマケーブル
（３）船舶
（４）並列機構
２．情報機器のハードウェア構成
（１）情報記録装置のハードウェア構成
（２）情報処理装置（ハイドロフォン位置座標記録用）のハードウェア構成
（３）情報処理装置（ブーマー位置座標記録用）のハードウェア構成
３．反射法地震探査方法
Ａ．データ取得の段階
（１）ストリーマケーブルの設置作業
（ａ）ストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程
（ｂ）ストリーマケーブルを船舶につなぐ工程
（２）ストリーマケーブルを曳航しての観測作業
（ａ）観測の原理
（ｂ）ストリーマケーブルを曳航する工程
（ｃ）ハイドロフォンの受振データを記録する工程
（ｄ）ハイドロフォンの位置座標を記録する工程
（ｅ）ブーマーの位置座標を記録する工程
（３）ストリーマケーブルの撤去作業
（ａ）ストリーマケーブルの撤去工程
（ｂ）記憶媒体の取り出し工程
Ｂ．データ処理・解析の段階
Ｃ．地質解釈の段階
４．効果
［第２の実施の形態］
［第３の実施の形態］
［変形例］
【００２９】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態を図１ないし図１９に基づいて説明する。
【００３０】
１．反射法地震探査システムの物理構造
（１）概要
図１に示すように、本実施の形態の反射法地震探査システムは、ストリーマケーブル曳航方式であり、三次元調査の実施が可能なように構築されている。つまり本実施の形態のシステムは、複数本のストリーマケーブル１０１を船舶２０１の船尾２０２につなぎ、航行する船舶２０１によってストリーマケーブル１０１を曳航することができるように構成されている。この際、複数本のストリーマケーブル１０１は、並列機構、例えば一対のパラベイン３０１によって、予め決められた間隔で並列に並べられて曳航される。本実施の形態では、六本のストリーマケーブル１０１を曳航する。
【００３１】
（２）ストリーマケーブル
ストリーマケーブル１０１は、複数個のハイドロフォン１０２を予め決められた間隔で配置したケーブルであり、内部に信号線ＳＬ１（図４参照）を内蔵し、根元の部分に情報記録装置１１１を連結している。信号線ＳＬ１はアナログ信号線であり、個々のハイドロフォン１０２と情報記録装置１１１とを接続している。
【００３２】
情報記録装置１１１は、筒状のハウジング１１２の両端をキャップ１１３で機密に封止し、密閉された内部空間に電気・電子部品を収納する（図７参照）。内部に収納されている電気・電子部品は、例えばＣＰＵ１５１などのプロセッサや、バッテリ１９１を含む電源回路１９２などであり、その詳細は図４に基づいて後述する。情報記録装置１１１の一方のキャップ１１３は、ストリーマケーブル１０１の端部を連結させ、気密状態を維持したまま、ストリーマケーブル１０１が内蔵する信号線ＳＬ１をハウジング１１２の内部に導いている。
【００３３】
このようなストリーマケーブル１０１は、連結具１０３によって船舶２０１につながれている。連結具１０３としては、例えばロープやワイヤなどが用いられる。連結具１０３には、船舶２０１とストリーマケーブル１０１との間に位置させて、パラベイン３０１もつながれている。
【００３４】
ストリーマケーブル１０１は、その根元側にフロート１０４ａを取り付け、末端側にブイ１０４ｂを取り付けている。これらのフロート１０４ａ及びブイ１０４ｂは、ストリーマケーブル１０１の根元側と末端側とに浮力を与えている。根元側、つまり船舶２０１に近い側では、二つのフロート１０４ａが情報記録装置１１１に取り付けられている。末端側、つまり船舶２０１から遠い側には、連結具１０５を介してブイ１０４ｂがつながれている。連結具１０５の種類は特に限定されず、例えばロープやワイヤなどを適宜用いることが可能である。
【００３５】
ストリーマケーブル１０１には、個々のハイドロフォン１０２の位置にフロートＦＬも取り付けられている。これによってストリーマケーブル１０１は、海洋５１の海面５２近くに浮いた状態に維持される（図２参照）。このときハイドロフォン１０２はフロートＦＬに浮力を与えられているため、海面５２のすぐ近く、例えば０．１メートル程度の水深に維持される。
【００３６】
ストリーマケーブル１０１の末端側に取り付けられているブイ１０４ｂには、それぞれＧＰＳ（Global Positioning System）の受信機をユニット化したＧＰＳユニット１７１と無線通信ユニット１７２とを含む測位データ提供装置１７３が取り付けられている。
【００３７】
ＧＰＳユニット１７１は、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信することで、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出して取得する。
【００３８】
無線通信ユニット１７２は、海上で数百メートル程度の通信距離を保証し、予め定められたプロトコルにしたがい無線通信を実行する。例えばＷｉＦｉ（登録商標）を利用した通信システムを無線通信ユニット１７２として利用することができる。
【００３９】
測位データ提供装置１７３は、処理回路とバッテリとを内蔵する単一のハウジング内に気密にカプセル化されており（いずれも図示せず）、ＧＰＳユニット１７１が取得した受信時刻及び受信位置座標を無線通信ユニット１７２によって無線で送信出力する。
【００４０】
以上説明したようなストリーマケーブル１０１は、例えば全長が約１００メートルであり、ハイドロフォン１０２を５メートル間隔で配置している。したがって一本につき２０個のハイドロフォン１０２を配置し、これと同数の二十本の信号線ＳＬ１を内蔵する。また個々のストリーマケーブル１０１の配列間隔は、例えば５メートル程度に定められている。
【００４１】
（３）船舶
船舶２０１は、その船体２０１ａに二つの情報処理装置２１１，２６１を搭載している。一つはハイドロフォン位置座標記録用の情報処理装置２１１であり、もう一つはブーマー位置座標記録用の情報処理装置２６１である。ハイドロフォン位置座標記録用の情報処理装置２１１にはＧＰＳ受信機２２１及び無線通信装置２３１が接続されており、これらの各機器２２１，２３１も船舶２０１に搭載されている。ブーマー位置座標記録用の情報処理装置２６１にはブーマー２４１及びＧＰＳ受信機２８１が接続されている。これらの各機器２４１，２８１は船舶２０１には搭載されず、海洋５１に投ぜられて船舶２０１に曳航される。
【００４２】
船舶２０１にはその船尾２０２に人工震源としてのブーマー２４１がつながれている。ブーマー２４１は、駆動回路に駆動されてスピーカーが音波を発生し（いずれも図示せず）、弾性波ＥＷを生じさせる機器である。ブーマー２４１によって生じた弾性波ＥＷは、海底面下５３Ｕで反射し、反射波ＲＷとなってハイドロフォン１０２で受振される。弾性波ＥＷの反射は、海底５３及び海底面下５３Ｕにおける境界面５５において発生する。ブーマー２４１の駆動回路は、船舶２０１に搭載されている情報処理装置２６１からの駆動信号に基づき動作し、スピーカーを駆動する。
【００４３】
ブーマー２４１は、信号ケーブル２４２を介して船舶２０１の側につながれており、ブイ２４３に保持されて浮力を持たされている。この状態でブーマー２４１は音波を放出し、海洋５１内に弾性波ＥＷを生じさせる。信号ケーブル２４２は信号線ＳＬ２（図６参照）を内蔵している。信号線ＳＬ２は、船舶２０１に搭載されている情報処理装置２６１からの駆動信号をブーマー２４１に伝送する。したがってブーマー２４１は海洋５１の海面５２から一定の水深に維持され、情報処理装置２６１からの駆動信号に応じて音波を放出する。
【００４４】
ブーマー２４１を保持するブイ２４３は、ＧＰＳ受信機２８１を搭載している。ＧＰＳ受信機２８１は、信号ケーブル２４２に内蔵されている通信線ＣＬ（図６参照）を介して情報処理装置２６１に接続されている。
【００４５】
（４）並列機構
前述したように、本実施の形態では、複数本のストリーマケーブル１０１を並列に並べて曳航する並列機構として、一対のパラベイン３０１を用いている。
【００４６】
図３に示すように、パラベイン３０１は、上下一対のフレーム板３０２の間に複数個のフィン３０３を固定し、上下の中央位置に中間フレーム３０４を固定した構造体であり、上方のフレーム板３０２の上面側にフロート３０５を固定している。一対のフレーム板３０２と中間フレーム３０４とには、船舶２０１とストリーマケーブル１０１とをつなぐ連結具１０３を通し、パラベイン３０１を連結具１０３につなぎ止めるための連結孔３０６が設けられている。
【００４７】
図３に示すパラベイン３０１は、船舶２０１の船尾２０２から後方を望んだとき、左側に配置されるものの一例である。図３に示すようには拡大して詳細構造を示さないが、右側に配置されるパラベイン３０１（図１参照）は、図３に示すものと対称形状をなしている。したがって船舶２０１の航行によってストリーマケーブル１０１が曳航されるとフィン３０３が水の抵抗を受け、一対のパラベイン３０１は、互いに離反する方向に拡がる。これによって一対のパラベイン３０１の間で連結具１０３が張られた状態になるため、ストリーマケーブル１０１の配列間隔は、個々の情報記録装置１１１の間をつなぐ連結具１０３の長さと一致した距離に定められる。本実施の形態では、個々の情報記録装置１１１の間の離間距離が５メートルとなるように連結具１０３の長さを設定しているため、個々のストリーマケーブル１０１の配列間隔も５メートルとなる。
【００４８】
２．情報機器のハードウェア構成
本実施の形態の反射法地震探査システムは、各種の情報機器を搭載している。そのうち個々のストリーマケーブル１０１に１対１で対応づけて設けられている情報記録装置１１１と、船舶２０１に搭載されている情報処理装置２１１，２６１とのハードウェア構成について説明する。
【００４９】
（１）情報記録装置のハードウェア構成
図４に示すように、情報記録装置１１１の中核をなすのは、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ１５１を主体とする情報処理部１５２である。情報処理部１５２は、ＣＰＵ１５１に接続されたＥＥＰＲＯＭ１５３とＲＡＭ１５４、それに時計回路１５５によって構成されている。ＥＥＰＲＯＭ１５３は、各種のデータを固定的に記憶するメモリであり、例えばＢＩＯＳ、オペレーティングシステム、動作プログラムなどを格納している。ＲＡＭ１５４は、各種のデータを書き換え自在に一時記憶するメモリであり、ワークエリアとしても用いられる。時計回路１５５は、図示しない水晶発振器を内蔵し、タイミング制御用のクロック信号を生成する。ＣＰＵ１５１は、時計回路１５５のクロック信号を利用して、絶対時間の計測処理も実行する。
【００５０】
情報処理部１５２にはＩ／Ｏ１５６が接続されている。Ｉ／Ｏ１５６は入出力用のＩＯポート１５６ａを複数備えており、個々のＩＯポート１５６ａには切換回路１５７とＳＤカードリーダライタ１５８とが接続されている。
【００５１】
切換回路１５７は、ストリーマケーブル１０１に配置された複数個のハイドロフォン１０２の出力信号を入力ポート１５９から取り込み、スイッチング素子１６０を介して出力ポート１６１に出力する回路である。切換回路１５７は、ＩＯポート１５６ａに接続されて、情報処理部１５２からの駆動信号を入力する制御ポート１５７ａを備えており、制御ポート１５７ａに駆動信号が入力されると、切換信号を生成する。
【００５２】
切換信号は、スイッチング素子１６０を順に切り替えることを指示する信号である。つまり切換回路１５７は、ハイドロフォン１０２の数だけ１番からＮ番（本実施の形態では２０番）までの入力ポート１５９を用意しており、切換信号に応じて、１番からＮ番の順にスイッチング素子１６０を切り替える。これによってオンにされた入力ポート１５９と出力ポート１６１とが接続されるので、出力ポート１６１からは、対応するハイドロフォン１０２の出力信号がシリアルに出力される。
【００５３】
切換回路１５７の出力ポート１６１から出力されたハイドロフォン１０２のアナログ出力信号は、増幅器１６２で増幅され、フィルタ１６３で雑音が除去され、ＡＤ／Ｃ１６４によってデジタル変換される。デジタル変換されたハイドロフォン１０２の出力信号は、受振データとしてＳＤカードリーダライタ１５８に送信される。
【００５４】
ＳＤカードリーダライタ１５８は、受信したハイドロフォン１０２の受振データをＳＤカード１５８ａに記録する。情報の記憶媒体であるＳＤカード１５８ａは、ＳＤカードリーダライタ１５８に対して着脱自在なので、蓄積した受振データは、容易に空間移動が可能となる。
【００５５】
ＥＥＰＲＯＭ１５３に格納されている動作プログラムは、受振データ記録用のコンピュータプログラムである。この動作プログラムは、個々のハイドロフォン１０２の出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけてＳＤカード１５８ａに記録する、という処理動作を情報処理部１５２に実行させる。
【００５６】
このような情報記録装置１１１の各部には、バッテリ１９１から電力が供給される。つまり情報記録装置１１１はバッテリ１９１を着脱自在に有し、このバッテリ１９１の電力を各部に供給する電源回路１９２を備えている。電源回路１９２は、給電を必要とする各部に対して、給電線１９３を介してバッテリ１９１の電力を供給する。これによって情報記録装置１１１は、自律的に動作することが可能になっている。
【００５７】
（２）情報処理装置（ハイドロフォン位置座標記録用）のハードウェア構成
図５に示すように、ハイドロフォン位置座標記録用の情報処理装置２１１の中核をなすのは、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ２５１をはじめとする情報処理部２５２である。情報処理部２５２は、ＣＰＵ２５１に接続されたＥＥＰＲＯＭ２５３とＲＡＭ２５４、それに時計回路２５５によって構成されている。ＥＥＰＲＯＭ２５３は、各種のデータを固定的に記憶するメモリであり、例えばＢＩＯＳなどを格納している。ＲＡＭ２５４は、各種のデータを書き換え自在に一時記憶するメモリであり、ワークエリアとしても用いられる。時計回路２５５は、図示しない水晶発振器を内蔵し、タイミング制御用のクロック信号を生成する。ＣＰＵ２５１は、時計回路２５５のクロック信号を利用して、絶対時間の計測処理も実行する。
【００５８】
情報処理部２５２にはＩ／Ｏ２５６が接続されている。Ｉ／Ｏ２５６は入出力用のＩＯポート２５６ａを備えており、個々のＩＯポート２５６ａにはＨＤＤ２５７、表示装置２５８、入力装置２５９、ＧＰＳ受信機２２１、無線通信装置２３１、及び通信回路２６０が接続されている。
【００５９】
ＨＤＤ２５７は、オペレーティングシステムをはじめとする各種のコンピュータプログラムや各種のデータを格納している。ＨＤＤ２５７に格納されているオペレーティングシステムは、情報処理装置２１１の起動とともにその全部又は一部がＲＡＭ２５４に転送されてコピーされる。またＨＤＤ２５７に格納されている各種のコンピュータプログラムは、起動プログラムによって立ち上げられた後、その全部又は一部がＲＡＭ２５４に転送されてコピーされる。そこでＣＰＵ２５１は、ＲＡＭ２５４に駐留するオペレーティングシステムにしたがい、ＲＡＭ２５４にコピーされたコンピュータプログラムに規定された各種処理動作を実行する。
【００６０】
ＨＤＤ２５７には、ハイドロフォン位置座標記録用のコンピュータプログラムが格納されている。このコンピュータプログラムは、ＧＰＳユニット１７１とＧＰＳ受信機２２１とが取得した受信時刻及び受信位置座標とに基づいて一本一本のストリーマケーブル１０１における個々のハイドロフォン１０２の位置座標を割り出し、すべてのハイドロフォン１０２の位置座標を時刻とともにＨＤＤ２５７に記録する処理動作を情報処理部２５２に実行させる。したがってＨＤＤ２５７には、時々刻々と変化するすべてのハイドロフォン１０２の位置座標が蓄積される。
【００６１】
表示装置２５８は、マン・マシン・インターフェースとなる例えば液晶ディスプレイであり、ＨＤＤ２５７に蓄積される各種データなどを表示する。
【００６２】
入力装置２５９は、マン・マシン・インターフェースとなるキーボード、マウスなどのポインティングディバイスであり、各種情報の入力を可能とする。
【００６３】
通信回路２６０は、他の情報処理装置、例えば情報処理装置２６１との間での通信をサポートする。
【００６４】
ＧＰＳ受信機２２１は、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信することで、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出する。ＧＰＳ受信機２２１は、算出した受信時刻と受信位置座標とを出力するための通信ポート２２１ａを備えており、情報処理装置２１１のＩＯポート２５６ａに通信ポート２２１ａを接続させている。
【００６５】
無線通信装置２３１は、無線通信用の各種プロトコルをサポートし、個々のプロトコルに応じた無線通信を実行する。無線通信装置２３１は、個々のストリーマケーブル１０１の末端側につながれたブイ１０４ｂにそれぞれ設けられている無線通信ユニット１７２との間で通信を確立し、ＧＰＳユニット１７１が算出した受信時刻と受信位置座標とを受信する。
【００６６】
（３）情報処理装置（ブーマー位置座標記録用）のハードウェア構成
図６に示すように、ブーマー位置座標記録用の情報処理装置２６１の中核をなすのは、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ２７１をはじめとする情報処理部２７２である。情報処理部２７２は、ＣＰＵ２７１に接続されたＥＥＰＲＯＭ２７３とＲＡＭ２７４、それに時計回路２７５によって構成されている。ＥＥＰＲＯＭ２７３は、各種のデータを固定的に記憶するメモリであり、例えばＢＩＯＳなどを格納している。ＲＡＭ２７４は、各種のデータを書き換え自在に一時記憶するメモリであり、ワークエリアとしても用いられる。時計回路２７５は、図示しない水晶発振器を内蔵し、タイミング制御用のクロック信号を生成する。ＣＰＵ２７１は、時計回路２７５のクロック信号を利用して、絶対時間の計測処理も実行する。
【００６７】
情報処理部２７２にはＩ／Ｏ２７６が接続されている。Ｉ／Ｏ２７６は入出力用のＩＯポート２７６ａを備えており、個々のＩＯポート２７６ａにはＨＤＤ２７７、表示装置２７８、入力装置２７９、通信回路２８０、ＧＰＳ受信機２８１、及びブーマー２４１が接続されている。
【００６８】
ＨＤＤ２７７は、オペレーティングシステムをはじめとする各種のコンピュータプログラムや各種のデータを格納している。ＨＤＤ２７７に格納されているオペレーティングシステムは、情報処理装置２６１の起動とともにその全部又は一部がＲＡＭ２７４に転送されてコピーされる。またＨＤＤ２７７に格納されている各種のコンピュータプログラムは、起動プログラムによって立ち上げられた後、その全部又は一部がＲＡＭ２７４に転送されてコピーされる。そこでＣＰＵ２７１は、ＲＡＭ２７４に駐留するオペレーティングシステムにしたがい、ＲＡＭ２７４にコピーされたコンピュータプログラムに規定された各種処理動作を実行する。
【００６９】
ＨＤＤ２７７には、ブーマー位置座標記録用のコンピュータプログラムが格納されている。このコンピュータプログラムは、所定の時間間隔でブーマー２４１を駆動し、その際にＧＰＳ受信機２８１が取得した受信時刻及び受信位置座標をＨＤＤ２７７に記録する処理動作を情報処理部２７２に実行させる。したがってＨＤＤ２７７には、時々刻々と変化するブーマー２４１の位置座標が蓄積される。
【００７０】
表示装置２７８は、マン・マシン・インターフェースとなる例えば液晶ディスプレイであり、ＨＤＤ２７７に蓄積される各種データなどを表示する。
【００７１】
入力装置２７９は、マン・マシン・インターフェースとなるキーボード、マウスなどのポインティングディバイスであり、各種情報の入力を可能とする。
【００７２】
通信回路２８０は、他の情報処理装置、例えば情報処理装置２１１との間での通信をサポートする。
【００７３】
ＧＰＳ受信機２８１は、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信することで、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出する。ＧＰＳ受信機２８１は、算出した受信時刻と受信位置座標とを外部機器に出力するための通信ポート２８１ａを備えており、情報処理装置２６１のＩＯポート２７６ａに通信ポート２８１ａを接続させている。
【００７４】
Ｉ／Ｏ２７６のＩＯポート２７６ａには、ブーマー２４１に接続された信号ケーブル２４２が内蔵する信号線ＳＬ２が接続されている。
【００７５】
３．反射法地震探査方法
本実施の形態の反射法地震探査方法及びシステムは、ストリーマケーブル曳航方式の３次元反射法地震探査による海底地層の調査を実施する。この調査は一般的に、「データ取得」「データ処理・解析」「地質解釈」という段階を経て行なわれる。このうち本実施の形態の反射法地震探査方法及びシステムが実行するのは、データ取得の段階での各種工程及び処理である。そこで以下、データ取得を中心に説明し、データ処理・解析と地質解釈とにも簡単に触れる。
【００７６】
Ａ．データ取得の段階
（１）ストリーマケーブルの設置作業
（ａ）ストリーマケーブルを船舶から海洋に投じる工程
ストリーマケーブル１０１は、その長さに応じて、船舶２０１の例えば甲板に設置された図示しないリールに巻回されて保持されている。ストリーマケーブル１０１が７０〜８０メートル程度の長さまでであればリールに巻回する必要はないが、それ以上の長さになると、リールに巻回しておくことで取り扱いが良好になる。
【００７７】
本工程では、ストリーマケーブル１０１がリールに巻回されている場合にはリールから引き出し、そうでない場合にはそのままストリーマケーブル１０１を海洋５１に投じていく。この際、ストリーマケーブル１０１の末端部分に連結具１０５を介してつないだ測位データ提供装置１７３から海洋５１に投ずる。測位データ提供装置１７３にはブイ１０４ｂが取り付けられているので、その浮力によって海面５２を浮遊する（図２、図８参照）。
【００７８】
（ｂ）ストリーマケーブルを船舶につなぐ工程
図７に示すように、完全に引き出されたストリーマケーブル１０１の根元側には、情報記録装置１１１が接続されている。情報記録装置１１１については、船舶２０１が出航する前の例えばバックヤードなどで、情報処理部１５２がその時計回路１５５を用いて認識する現在時刻を予め正確に位置合わせしておく。位置合わせは、一例として、情報記録装置１１１をＧＰＳ受信機２２１の近くに持ち運び、情報記録装置１１１の時刻をＧＰＳ受信機２２１が取得した受信時刻に同期させることによって行う。この作業は、ＧＰＳ受信機２２１の通信ポート２２１ａと情報記録装置１１１のＩＯポート１５６ａとを接続して行うことができる。情報記録装置１１１のＥＥＰＲＯＭ１５３に格納されている動作プログラムは、このような時刻の同期処理をサポートする。
【００７９】
図７に示すように、船舶２０１では、情報記録装置１１１にフロート１０４ａを取り付ける。この作業は、一例として、情報記録装置１１１のハウジング１１２にフロート１０４ａを粘着テープ１１４で巻き付けることによって容易に行うことができる。
【００８０】
図８では、同図中左側に示されている二本のストリーマケーブル１０１がすでに海洋５１に投じられている。一番手前に見えるストリーマケーブル１０１は、今まさに情報記録装置１１１が海洋５１に投じられようとしている。このときストリーマケーブル１０１は、フロート１０４ａが取り付けられた情報記録装置１１１につながれた連結具１０３によって、船舶２０１の船体２０１ａにつながれている。つまりストリーマケーブル１０１を完全に海洋５１に投ずるに先立ち、フロート１０４ａが取り付けられた情報記録装置１１１に連結具１０３をつなぎ、ストリーマケーブル１０１を船舶２０１の船体２０１ａにつないだ状態にするわけである。連結具１０３をつなぐ対象物は、情報記録装置１１１そのものでも、フロート１０４ａでも、あるいはその両方であってもよい。
【００８１】
図９に示すように、連結具１０３は何本も必要なく、原始的には一本あればよい。つまり図１に示すように、一本の連結具１０３に一対のパラベイン３０１をつなぎ、これらのパラベイン３０１の間に情報記録装置１１１をつなぐ。このときの個々の情報記録装置１１１をつなぐ間隔は、曳航される個々のストリーマケーブル１０１の間に保ちたい間隔とする。こうして一対のパラベイン３０１の間に情報記録装置１１１をつないだ連結具１０３の両端を船舶２０１につなぎ止めれば、ストリーマケーブル１０１を船舶２０１につなぐ工程が完了する。
【００８２】
（２）ストリーマケーブルを曳航しての観測作業
（ａ）観測の原理
図２に示すように、反射法地震探査は、人工震源であるブーマー２４１によって発生させた弾性波ＥＷを放出し、海底５３及び境界面５５を反射した反射波ＲＷをハイドロフォン１０２で観測し、観測記録を処理し解析することによって海底５３の地層５４を解明する手法である。海底５３では、海底５３や各地層５４の境界面５５で音響インピーダンスが変化することから、海底５３や境界面５５が反射面となって弾性波ＥＷを反射する。そこでハイドロフォン１０２で観察した反射波ＲＷを解析することで、境界面５５の深度構造や地層５４の堆積構造を推定することが可能になる。また反射波ＲＷに現われる特徴から、地層５４の物性も推定可能である。
【００８３】
本実施の形態はストリーマケーブル曳航方式を採用しており、ストリーマケーブル１０１を曳航しながらブーマー２４１を駆動して弾性波ＥＷを放出し、その反射波ＲＷをハイドロフォン１０２で観測する。このとき船舶２０１とその曳航物とを含む移動体ＭＢの位置座標を取得することで、船舶２０１を運行させた海域全体の地層５４の堆積構造や物性を推定する。
【００８４】
ここで船舶２０１の曳航物というのは、ストリーマケーブル１０１、ブイ１０４ｂ、ブイ１０４ｂに設けられた測位データ提供装置１７３などである。したがってこれの各部と船舶２０１の船体２０１ａとを含む全体が移動体ＭＢとなる。このような移動体ＭＢの位置座標を取得するのは、移動体ＭＢの位置座標を漫然と把握したいからではなく、ストリーマケーブル１０１に設けた個々のハイドロフォン１０２の位置を正確に把握したいからである。そこで本実施の形態では、移動体ＭＢのいずこかに設置したＧＰＳ、具体的にはＧＰＳユニット１７１及びＧＰＳ受信機２２１の位置座標を取得することによって、個々のハイドロフォン１０２の位置を推定している。
【００８５】
しかもストリーマケーブル曳航方式を採用している関係上、個々のハイドロフォン１０２の位置は時々刻々と変化する。そこで本実施の形態では、ＧＰＳユニット１７１及びＧＰＳ受信機２２１の位置座標を時刻と対応づけて取得することで、個々のハイドロフォン１０２で観察した反射波ＲＷの絶対位置を推定するようにしている。
【００８６】
（ｂ）ストリーマケーブルを曳航する工程
図９に示すように、ストリーマケーブル１０１を船体２０１ａにつないだ船舶２０１を航行させると、ストリーマケーブル１０１が曳航される。このとき一対のパラベイン３０１が互いに離れる方向に拡がるため、連結具１０３は自ずと張られた状態になり、個々のストリーマケーブル１０１は、予め意図する間隔で並列して曳航される（図１参照）。
【００８７】
（ｃ）ハイドロフォンの受振データを記録する工程
図１０に示すように、情報記録装置１１１のＥＥＰＲＯＭ１５３に格納されている動作プログラムは、ハイドロフォン１０２の出力信号に基づく受振データをその受信の際の時刻と対応づけて記録する処理を情報処理部１５２のＣＰＵ１５１に実行させる。記録は、記憶媒体であるＳＤカード１５８ａに行われる。
【００８８】
処理の流れは次のとおりである。
【００８９】
情報処理部１５２は、予め決められた時間毎に受振データを取り込む。そのためにＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を＋１にして一つインクリメントし（ステップＳ１０１）、ＴがＮに達したかどうかを判定する（ステップＳ１０２）。Ｎは受振データを取り込むインターバルの周期を決定づける数値であり、６０進法で表すと、ＴがＮに達する時間は、例えば０．１ｍｍ秒程度である。この処理は、時計回路１５５のクロック信号から生成されたタイミング信号にしたがい実行される。
【００９０】
ＣＰＵ１５１は、ＴがＮに達したと判定した場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、切換回路１５７の制御ポート１５７ａに駆動信号を出力する（ステップＳ１０３）。
【００９１】
切換回路１５７は、制御ポート１５７ａに駆動信号が入力されると、前述したように、１番からＮ番までの入力ポート１５９に対応するハイドロフォン１０２の出力信号を出力ポート１６１から出力する。
【００９２】
出力されたハイドロフォン１０２の出力信号は、増幅器１６２で増幅され、フィルタ１６３で雑音が除去され、ＡＤ／Ｃ１６４でデジタル変換される。デジタル変換されたハイドロフォン１０２の出力信号は、受振データとなる。
【００９３】
そこでＣＰＵ１５１は、ハイドロフォン１０２の出力信号がＡＤ／Ｃ１６４でデジタル変換されたかどうかの判定に待機している（ステップＳ１０４）。デジタル変換されたと判定した場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１はＳＤカードリーダライタ１５８を駆動し、デジタル変換された受振データをＳＤカード１５８ａに記録させる（ステップＳ１０５）。
【００９４】
ＣＰＵ１５１は、最終となるＮ番目のハイドロフォン１０２の出力信号がデジタル変換されるまで上記ステップＳ１０４及びＳ１０５の処理を繰り返す（ステップＳ１０６）。そしてＮ番目の出力信号がデジタル変換されたことを判定すると（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、ＲＡＭ１５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を０にクリアし（ステップＳ１０７）、処理を終了する。ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０１から始まる上記処理を繰り返す。
【００９５】
このような図１０に示す処理は、ストリーマケーブル１０１の一本毎に実行される処理である。ストリーマケーブル１０１が六本設けられているのであれば、同じ処理が六回繰り返される。
【００９６】
図１１に示すように、ＳＤカード１５８ａに記録される受振データは、時刻に対応づけられる。情報記録装置１１１は、時計回路１５５が生成するクロック信号に基づいて現在時刻を計時している。そこで情報処理部１５２は、例えば図１０のステップＳ１０２でＴがＮに達したと判定したとき（ステップＳ１０２のＹＥＳ）の現在時刻に対応づけて、その後に送信されてきた個々のハイドロフォン１０２の出力信号に基づく一連の受振データを記録していく。こうして受振データ記録Ｄ１が作成され、受振データ記録Ｄ１はＳＤカード１５８ａに時々刻々と蓄積されていく。
【００９７】
図１１中に示されているように、個々のハイドロフォン１０２は四桁のＩＤ番号で表現されている。一桁目及び二桁目は、ハイドロフォン１０２を特定する番号である。本実施の形態では、一本のストリーマケーブル１０１について２０個のハイドロフォン１０２が設けられているので、一桁目及び二桁目は、「０１」から「２０」となる。三桁目及び四桁目は、ストリーマケーブル１０１を特定する番号である。例えばＩＤ番号「０１０１」に記録される受振データは、１番目のストリーマケーブル１０１の１番目のハイドロフォン１０２が出力した出力データに基づく受振データ、ＩＤ番号「０６２０」に記録される受振データは、６番目のストリーマケーブル１０１の２０番目のハイドロフォン１０２が出力した出力データに基づく受振データを意味する。
【００９８】
上記ハイドロフォン１０２の出力信号に基づいて受振データを取得する目的は、人工震源であるブーマー２４１によって発生させた弾性波ＥＷが放出された後、その反射波ＲＷを取得することにある。このため本実施の形態では、後述するように、予め決められた時間、例えば船舶２０１が５メートル進むのに必要な時間毎にブーマー２４１に駆動信号を出力し、弾性波ＥＷを生じさせる。
【００９９】
（ｄ）ハイドロフォンの位置座標を記録する工程
図１２に示すように、ハイドロフォン位置座標記録用の情報処理装置２１１のＨＤＤ２５７に格納されているコンピュータプログラムは、ＧＰＳであるＧＰＳユニット１７１及びＧＰＳ受信機２２１が取得した船舶２０１と個々のブイ１０４ｂとの位置座標を取り込み、取り込んだそれぞれの位置座標に基づいて個々のハイドロフォン１０２の位置座標を算出する処理を情報処理部２５２のＣＰＵ２５１に実行させる。そしてＣＰＵ２５１に、すべてのハイドロフォン１０２の位置座標を時刻と対応づけてＨＤＤ２５７に記録する処理を実行させる。
【０１００】
処理の流れは次のとおりである。
【０１０１】
情報処理部２５２は、予め決められた時間毎に位置座標を取り込む。そのためにＣＰＵ２５１は、ＲＡＭ２５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を＋１にして一つインクリメントし（ステップＳ２０１）、ＴがＮに達したかどうかを判定する（ステップＳ２０２）。Ｎは位置座標を取り込むインターバルの周期を決定づける数値であり、６０進法で表すと、ＴがＮに達する時間は、例えば０．１ｍｍ秒程度である。この処理は、時計回路２５５のクロック信号から生成されたタイミング信号にしたがい実行される。
【０１０２】
ステップＳ２０１とステップＳ２０２のＮＯとの繰り返しによってＴがＮに達する時間は、予め決められた位置座標の取り込み時間である。そこでＣＰＵ２５１は、ＴがＮに達したと判定した場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、複数個のＧＰＳユニット１７１とＧＰＳ受信機２２１とから位置座標を取得し（ステップＳ２０３）、個々のハイドロフォン１０２の位置座標を算出してＨＤＤ２５７に記録する（ステップＳ２０４）。その後ＣＰＵ２５１は、ＲＡＭ２５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を０にクリアし（ステップＳ２０５）、処理を終了する。ＣＰＵ２５１は、ステップＳ２０１から始まる上記処理を繰り返す。
【０１０３】
上記ステップＳ２０３で取得するデータは、より正確にはＧＰＳユニット１７１及びＧＰＳ受信機２２１がＧＰＳ衛星から受信した電波に基づいて算出した受信時刻と受信位置座標である。そこで個々のハイドロフォン１０２の位置座標は、時刻に対応付けられて記録される。
【０１０４】
つまり船舶２０１に搭載されている情報処理装置２１１に接続されているＧＰＳ受信機２２１は、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信すると、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出する。そこでＧＰＳ受信機２２１からは、このＧＰＳ受信機２２１が算出した受信時刻及び受信位置座標を取得することになる。これらの受信時刻及び受信位置座標は、一例として、Ｉ／Ｏ２５６を介してＲＡＭ２５４に取り込まれる。
【０１０５】
これに対してＧＰＳユニット１７１は、ブイ１０４ｂに一対一の関係で、ということはストリーマケーブル１０１に一対一の関係で設けられている。しかも情報処理装置２１１と有線で接続されているわけではない。そこで情報処理装置２１１は、無線通信装置２３１を介して個々のＧＰＳユニット１７１を組み込んでいる測位データ提供装置１７３の無線通信ユニット１７２と通信を確立し、個々のＧＰＳユニット１７１が算出した位置座標の送信を求める。あるいはＧＰＳユニット１７１の自律動作によって、情報処理装置２１１に位置座標が送られてくる。このときＧＰＳユニット１７１もＧＰＳ受信機２２１と同様に、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信すると、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出している。そこで個々のＧＰＳユニット１７１からも、このＧＰＳユニット１７１が算出した受信時刻及び受信位置座標を無線通信によって取得することになる。これらの受信時刻及び受信位置座標は、一例として、Ｉ／Ｏ２５６を介してＲＡＭ２５４に取り込まれる。
【０１０６】
情報処理装置２１１のＣＰＵ２５１は、こうしてＲＡＭ２５４に取り込まれたＧＰＳ受信機２２１及びＧＰＳユニット１７１の受信時刻及び受信位置座標に基づいてすべてのハイドロフォン１０２の位置座標を時刻とともに割り出し、これをＨＤＤ２５７に転送し記録する。
【０１０７】
図１３に示すように、ＨＤＤ２５７に記録される位置座標は、時刻に対応づけられる。ＧＰＳ受信機２２１及び個々のＧＰＳユニット１７１から送信されるデータにはそもそも受信時刻が含まれている。そこで情報処理部２５２は、この受信時刻によって特定される時刻に対応させて、図１２のステップＳ２０４で算出した個々のハイドロフォン１０２の位置座標を記録していく。こうしてハイドロフォン位置座標記録Ｄ２が作成され、このハイドロフォン位置座標記録Ｄ２はＨＤＤ２５７に時々刻々と蓄積されていく。
【０１０８】
図１３中に示されているように、個々のハイドロフォン１０２は四桁のＩＤ番号で表現されている。一桁目及び二桁目は、ハイドロフォン１０２を特定する番号である。本実施の形態では、一本のストリーマケーブル１０１について２０個のハイドロフォン１０２が設けられているので、一桁目及び二桁目は、「０１」から「２０」となる。三桁目及び四桁目は、ストリーマケーブル１０１を特定する番号である。例えばＩＤ番号「０１０１」に記録される位置座標は、１番目のストリーマケーブル１０１の１番目のハイドロフォン１０２の位置座標、ＩＤ番号「０６２０」に記録される位置座標は、６番目のストリーマケーブル１０１の２０番目のハイドロフォン１０２の位置座標を意味する。
【０１０９】
上記ハイドロフォン１０２の位置座標を時刻とともに取得する目的は、図１１に示す個々のハイドロフォン１０２の受振データ記録Ｄ１が海洋５１中のどこの位置で何時に取得したものであるのかを特定するためである。
【０１１０】
（ｅ）ブーマーの位置座標を記録する工程
図１４に示すように、ブーマー位置座標記録用の情報処理装置２６１のＨＤＤ２７７に格納されているコンピュータプログラムは、ＧＰＳであるＧＰＳ受信機２８１が取得したブーマー２４１の位置座標を取り込み、時刻と対応づけてＨＤＤ２７７に記録する処理を情報処理部２７２のＣＰＵ２７１に実行させる。
【０１１１】
処理の流れは次のとおりである。
【０１１２】
情報処理部２７２は、予め決められた時間毎に位置座標を取り込む。そのためにＣＰＵ２７１は、ＲＡＭ２７４のレジストエリアに記憶しているＴの値を＋１にして一つインクリメントし（ステップＳ３０１）、ＴがＮに達したかどうかを判定する（ステップＳ３０２）。Ｎは位置座標を取り込むインターバルの周期を決定づける数値であり、６０進法で表すと、ＴがＮに達する時間は、例えば例えば船舶２０１が５メートル進むのに必要な時間である。この処理は、時計回路２７５のクロック信号から生成されたタイミング信号にしたがい実行される。
【０１１３】
ステップＳ３０１とステップＳ３０２のＮＯとの繰り返しによってＴがＮに達する時間は、予め決められた位置座標の取り込み時間である。そこでＣＰＵ２７１は、ＴがＮに達したと判定した場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、ブーマー２４１に対して駆動信号を出力する（ステップＳ３０３）。そしてＧＰＳ受信機２８１から位置座標を取得し、このデータをＨＤＤ２７７に記録する（ステップＳ３０４）。その後ＣＰＵ２７１は、ＲＡＭ２７４のレジストエリアに記憶しているＴの値を０にクリアし（ステップＳ３０５）、処理を終了する。ＣＰＵ２７１は、ステップＳ３０１から始まる上記処理を繰り返す。
【０１１４】
上記ステップＳ３０４で取得するデータは、より正確にはＧＰＳ受信機２８１がＧＰＳ衛星から受信した電波に基づいて算出した受信時刻と受信位置座標である。そこでブーマー２４１の位置座標は、時刻に対応付けられて記録される。
【０１１５】
つまり船舶２０１に搭載されている情報処理装置２６１に接続されているＧＰＳ受信機２８１は、複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信すると、正確な受信時刻と受信位置座標とを測位計算によって算出する。そこでＧＰＳ受信機２８１からは、このＧＰＳ受信機２８１が算出した受信時刻及び受信位置座標を取得することになる。これらの受信時刻及び受信位置座標は、一例として、Ｉ／Ｏ２７６を介してＲＡＭ２７４に取り込まれる。
【０１１６】
情報処理装置２６１のＣＰＵ２７１は、こうしてＲＡＭ２７４に取り込んだＧＰＳ受信機２８１の位置座標を時刻とともにＨＤＤ２７７に転送し記録する。
【０１１７】
図１５に示すように、ＨＤＤ２７７に記録される位置座標は、時刻に対応づけられる。ＧＰＳ受信機２８１から送信されるデータにはそもそも受信時刻が含まれている。そこで情報処理部２７２は、この受信時刻によって特定される時刻に対応させて、図１４のステップＳ３０４で算出したブーマー２４１の位置座標を記録していく。こうしてブーマー位置座標記録Ｄ３が作成され、このブーマー位置座標記録Ｄ３はＨＤＤ２７７に時々刻々と蓄積されていく。
【０１１８】
（３）ストリーマケーブルの撤去作業
観測作業が完了したら、ストリーマケーブル１０１を船舶２０１に引き上げ、設置作業と逆の手順で撤去を行う。
【０１１９】
（ａ）ストリーマケーブルの撤去工程
つまり情報記録装置１１１からフロート１０４ａを取り外し、図示しないリールでストリーマケーブル１０１を巻き取っていく。ストリーマケーブル１０１が７０〜８０メートル程度までの長さである場合にはリールを用いないので、手繰り寄せて船舶２０１に引き上げていく。そして測位データ提供装置１７３を取り付けたブイ１０４ｂを船舶２０１に引き上げ、連結具１０５を解いてストリーマケーブル１０１から取り外す。このような作業に前後して、ブーマー２４１も船舶２０１に引き上げ、回収する。
【０１２０】
（ｂ）記憶媒体の取り出し工程
このようなストリーマケーブル１０１の撤去作業に際して、情報記録装置１１１のＳＤカードリーダライタ１５８からＳＤカード１５８ａを取り外す。ＳＤカード１５８ａの取り外しは、船舶２０１の船上で行うのみならず、別の場所で行うようにしてもよい。
【０１２１】
Ｂ．データ処理・解析の段階
図１１に示すハイドロフォン１０２の受振データ記録Ｄ１と図１３に示す位置座標Ｄ２とを組み合わせることで、船舶２０１を航行させてストリーマケーブル１０１を曳航した海洋５１上の各場所における受振データを得ることができる。このとき受振データ記録Ｄ１と位置座標Ｄ２とを組み合わせるキーとなる情報は、時刻である。時刻をキーとすることで、ハイドロフォン１０２の受振データに基づく反射波ＲＷの観察がどこで行われたのかが判明する。
【０１２２】
そこで図１６に示すように、ＧＰＳ受信機２２１及び複数個のＧＰＳユニット１７１からの取得データに基づくハイドロフォン位置座標記録Ｄ２（図１３参照）とＧＰＳ受信機２８１からの取得データに基づくブーマー位置座標記録Ｄ３とを組み合わせることで、位置座標データＤ４を生成することができる。位置座標データＤ４は、時刻毎に記録されたすべてのハイドロフォン１０２の位置座標と、時刻毎に記録されたブーマー２４１の位置座標とを統合させたデータである。
【０１２３】
このような位置座標データＤ４は、例えば船舶２０１に搭載される二つの情報処理装置２１１，２６１の間でのデータ通信によってリアルタイムで生成される。あるいはこれらの情報処理装置２１１，２６１を船舶２０１から降ろした後、例えば処理センターなどで位置座標データＤ４を生成するようにしてもよい。位置座標データＤ４は、二つの情報処理装置２１１，２６１のいずれか一方でも、例えば処理センターなどに設置されているワークステーション（図示せず）を利用しても生成可能である。
【０１２４】
こうして位置座標データＤ４が用意されれば、複数本のストリーマケーブル１０１に設けられた複数個のハイドロフォン１０２の受振データ記録Ｄ１（図１１参照）と照らし合わせることで、海底面下５３Ｕの地層構造の解析が可能となる。このような解析をするには、受振データ記録Ｄ１と位置座標データＤ４とを例えばワークステーションに取り込み、解析処理を実行させればよい。
【０１２５】
ところで図１７（ａ）に示すように、船舶２０１の航行方向から見て海底５３や各地層５４の境界面５５が傾斜している場合、ハイドロフォン１０２の受振データに現われている弾性波ＥＷの反射地点にずれが生ずる。ハイドロフォン１０２との間の距離は、その鉛直線上の海面５２と平行になった海底５３又は境界面５５よりも、傾斜した海底５３又は境界面５５の方が短いので、弾性波ＥＷは最短距離のＡ点で反射するからである。この場合、ストリーマケーブル１０１を一本だけしか用いない二次元調査のシステムでは、弾性波ＥＷの反射位置は、常にハイドロフォン１０２の鉛直線上であると認識されるので、弾性波ＥＷが実際に反射した位置を認識することはできない。したがって図１７（ａ）に示す一例では、弾性波ＥＷの反射位置はＡ´点であると誤認される。
【０１２６】
これに対して図１７（ｂ）に示すように、本実施の形態の三次元反射法地震探査によれば、船舶２０１の航行方向から見てその直交する方向に複数本のストリーマケーブル１０１が配列されるため、個々のストリーマケーブル１０１に設けられたハイドロフォン１０２の受振データを比較参照することで、海底５３における地層５４の構造をより正確に把握することが可能となる。
【０１２７】
Ｃ．地質解釈の段階
図１６に示す解析処理によって海底面下５３Ｕの地層構造が解析されたならば、例えば図１８に例示するような地層５４の画像を得ることができる。
【０１２８】
こうした地層解釈は、例えば海底面下５３Ｕに埋蔵されている石油やメタンハイドレードなどのエネルギー資源の探索、地震の発生メカニズムの解明や発生確率の予測などに活用することができる。例えば図１８に例示する画像には、地層５４のずれＳが現われており、このずれＳがどの地層から生じているかも一目瞭然である。そこでこのような画像を広範囲にわたって集積することで、地震の発生メカニズムの解明や発生確率の予測などに役立てることが可能となる。
【０１２９】
４．効果
本実施の形態は、三次元反射法地震探査によって海底地層の調査を実行するので、図１７（ａ）（ｂ）を参照して説明したように、海底５３における地層５４の構造をより正確に把握することが可能である。その反面、従来の三次元反射法地震探査によれば、船舶に搭載されている情報処理装置に対するストリーマケーブルの電気的な接続が煩雑であり、ストリーマケーブルの設置作業に過大な作業負担が生じていた。
【０１３０】
これに対して本実施の形態によれば、ストリーマケーブル１０１を海洋５１に投じ、ロープなどの連結具１０３を介して船舶２０１の側につなぐだけでその設置作業を遂行することができるので、船舶２０１に対するストリーマケーブル１０１の設置作業の作業負担を大幅に軽減することができる。
【０１３１】
より具体的な例として、例えば５メートル間隔でハイドロフォンを配置した１００メートルのストリーマケーブルを船舶に六本セットする場合を想定する。この場合、ストリーマケーブル内の信号線を船舶に設置したコンピュータ（情報処理装置）に接続する従来の方式では、デジタル通信型のストリーマケーブルであっても、ストリーマケーブルの設置に二時間、撤収に一時間程度もの作業時間を要してしまう。アナログ通信型のストリーマケーブルを用いた場合には、さらに多くの時間が費やされる。これに対して本実施の形態の反射法地震探査システムによれば、ストリーマケーブル１０１がアナログ通信型であるとデジタル通信型であるとを問わず、ストリーマケーブル１０１の設置に三十分、撤収に二十分程度の時間で済んでしまう。
【０１３２】
したがって本実施の形態によれば、従来の三次元反射法地震探査による海底地層の調査との比較で、作業時間を大幅に短縮することができる。このため作業労力の大幅な削減が可能になる。またこの種の調査は船舶２０１をレンタルして行うのが一般的であることを考慮すると、多大な経済的節約効果を期待することもできる。
【０１３３】
本実施の形態によれば、ハイドロフォン１０２の受振データを情報記録装置１１１に対して着脱自在な記憶媒体、具体的にはＳＤカード１５８ａに記録するようにしたので、記録した受振データを容易に可搬することができ、その取り扱い性を向上させることができる。
【０１３４】
本実施の形態によれば、情報記録装置１１１の計時時刻をＧＰＳ受信機２２１に同期させるようにしたので、情報記録装置１１１の計時時刻の正確性を高めることができ、ハイドロフォン１０２の受振データをより正確な時刻に対応づけてＳＤカード１５８ａに記録することが可能となる。その結果ハイドロフォン位置座標記録Ｄ２とブーマー位置座標記録Ｄ３とに基づいて生成される位置座標データＤ４（図１６参照）の正確性が高まり、海底５３における地層５４の構造をより正確に把握することが可能となる。
【０１３５】
本実施の形態によれば、フロート１０４ａが取り付けられた情報記録装置１１１に連結具１０３をつなぐことによって、ストリーマケーブル１０１を容易に船舶２０１につなぐことができる。これによってシステム構成が簡略化され、船舶２０１に対するストリーマケーブル１０１の設置作業の作業負担をより一層軽減することができる。
【０１３６】
本実施の形態によれば、フロートＦＬの浮力によって個々のハイドロフォン１０２の水深が海面５２の近く、例えば０．１メートル程度の水深に維持されるようにしたので、精度の高い受振データを得ることができる。以下、その理由を説明する。
【０１３７】
図２及び図１９に示すように、ブーマー２４１に音波を放出させることによって生ずる弾性波ＥＷは、海洋５１内において、海底５３及び地層５４の境界面５５を反射して反射波ＲＷとなる。ここではモデルを単純化するために、境界面５５を反射した反射波ＲＷを捨象して説明する（図１９参照）。ストリーマケーブル１０１に設けられたハイドロフォン１０２は、この反射波ＲＷを受けて受振信号を生成する。ところが反射波ＲＷは、海面５２でも反射する。このためハイドロフォン１０２が受ける反射波ＲＷは、海底５３を反射して直接ハイドロフォン１０２に到達した反射波ＲＷのみならず、海底５３を反射した後にさらに海面５２を反射した反射波ＲＷも含まれることになる。図１９中、海面５２を反射してハイドロフォン１０２に受信される反射波を反射波ＲＷｇとして示す。
【０１３８】
このような現象によって、海面５２上には、実体を伴う現実のストリーマケーブル１０１と対称をなす位置に、虚像としてのミラーケーブル１０１Ｍが現出する。ここで現出といっているのは、あたかもミラーケーブル１０１Ｍにもハイドロフォン１０２が設けられているかのように、ハイドロフォン１０２の受振信号に反射波ＲＷｇの影響が現われることを意味している。このようなミラーケーブル１０１Ｍは、海底５３を反射してから海面５２を反射してハイドロフォン１０２に到達する反射波ＲＷｇの長さと等長の位置、つまり海面５２を介してストリーマケーブル１０１と対称形をなす位置に虚像化される。
【０１３９】
ハイドロフォン１０２が二つの反射波ＲＷ，ＲＷｇを受けた場合の問題は、ノッチ周波数が生ずることである。ノッチ周波数は、二つの反射波ＲＷ，ＲＷｇの干渉によって発生する成分で、ハイドロフォン１０２の受振信号を変容させる要素となる。このためハイドロフォン１０２の受振信号に基づく海底面下５３Ｕの地層構造の分析に際して、ノッチ周波数は、精密な解析処理を妨げる。
【０１４０】
表１に示すように、ノッチ周波数が生ずる周波数帯は、ハイドロフォン１０２による反射波ＲＷの観測水深に依存して変動する。ハイドロフォン１０２の水深、換言するとストリーマケーブル１０１の深度が浅くなればなるほど、実体あるストリーマケーブル１０１と虚像としてのミラーケーブル１０１Ｍとの間の距離が短くなるため、ノッチ周波数は高くなる。例えばケーブル深度が１メートルのとき、ノッチ周波数は７５０ヘルツであったものが、ケーブル深度が０．５メートルになるとノッチ周波数は１５００ヘルツ、０．２メートルになると３７５０ヘルツという具合にノッチ周波数が上昇する。
【０１４１】
【表１】
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【０１４２】
一般論として、ハイドロフォン１０２の受振信号は、周波数帯が広がれば広がるほど多くの情報を含んでいる。そこでハイドロフォン１０２の受振信号に基づく海底面下５３Ｕの地層構造の分析に際しては、受振信号のうちより幅広い周波数帯まで使用することで、より精密な分析結果を得ることができる。
【０１４３】
ところが問題はノッチ周波数である。使用する受振信号の周波数範囲にノッチ周波数が含まれていると、精密な解析処理を妨げることは前述したとおりである。そこでノッチ周波数が含まれない周波数帯のみ使用すればよいのだが、ケーブル深度が例えば１メートルのときのノッチ周波数が７５０ヘルツ、０．５メートルでも１５００ヘルツであることを考えると、ノッチ周波数が含まれている周波数帯の受振信号を使わざるを得ないのが現実である。
【０１４４】
これに対して本実施の形態の場合、フロートＦＬの浮力によって、個々のハイドロフォン１０２の水深を０．１メートル程度に維持することが可能である。このためノッチ周波数は７５００ヘルツとなるため、ノッチ周波数の影響を受けることなく、多くの情報を内在する７５００ヘルツもの周波数領域まで含む受振信号を用いて地層構造の分析を行うことができる。したがって地層構造を高い精度で分析することが可能となる。
【０１４５】
本実施の形態によれば、ブイ１０４ｂに測位データ提供装置１７３を取り付けたので、ストリーマケーブル１０１の末端部分の位置座標を容易に取得することができる。このときシステム構成も簡略化されることから、船舶２０１に対するストリーマケーブル１０１の設置作業の作業負担をより一層軽減することができる。
【０１４６】
加えて、船舶２０１の船体２０１ａに設置したＧＰＳ受信機２２１が取得した位置座標も情報処理装置２１１に取り込ませるようにしたので、個々のハイドロフォン１０２の位置座標をより正確に分析させることができる。その結果ハイドロフォン位置座標記録Ｄ２（図１３参照）の正確性が高まり、海底５３における地層５４の構造をより正確に把握することが可能となる。
【０１４７】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態を図２０ないし図２２に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【０１４８】
図２０に示すように、本実施の形態は、ストリーマケーブル１０１の根元部分に取り付けられる機器を情報記録装置１１１ではなしに、無線通信機４０１とした一例である。
【０１４９】
図２１に示すように、無線通信機４０１は、多くの点で情報記録装置１１１とハードウェア構成を共通にしている。相違するのは、ＳＤカードリーダライタ１５８に代えて、無線通信ユニット４１１をＩ／Ｏ１５６のＩＯポート１５６ａに接続した点である。
【０１５０】
無線通信ユニット４１１は、海上で数十メートル程度の通信距離を保証し、予め定められたプロトコルにしたがい無線通信を実行する。例えばＷｉＦｉ（登録商標）を利用した通信システムを無線通信ユニット４１１として利用することができる。
【０１５１】
第１の実施の形態の情報記録装置１１１ともう一つの相違する点は、ＥＥＰＲＯＭ１５３に格納した動作プログラムである。前述したとおり、切換回路１５７の出力ポート１６１から出力されたハイドロフォン１０２のアナログ出力信号は、増幅器１６２で増幅され、フィルタ１６３で雑音が除去され、ＡＤ／Ｃ１６４によってデジタル変換される。このとき無線通信機４０１のＥＥＰＲＯＭ１５３に格納されている動作プログラムは、情報処理部１５２に無線通信ユニット４１１を駆動させ、デジタル変換されたハイドロフォン１０２の出力信号を受振データとして無線送信させる。あて先は情報処理装置２１１の無線通信装置２３１である。
【０１５２】
情報処理部１５２の処理内容をより詳しく説明する。
【０１５３】
図２２に示すように、情報処理部１５２は、予め決められた時間毎に受振データを取り込む。そのためにＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を＋１にして一つインクリメントし（ステップＳ１５１）、ＴがＮに達したかどうかを判定する（ステップＳ１５２）。この処理は、時計回路１５５のクロック信号から生成されたタイミング信号にしたがい実行される。
【０１５４】
ステップＳ１５１とステップＳ１５２のＮＯとの繰り返しによってＴがＮに達する時間は、予め決められたハイドロフォン１０２の受振データの取り込み時間である。そこでＣＰＵ１５１は、ＴがＮに達したと判定した場合（ステップＳ１５２のＹＥＳ）、切換回路１５７の制御ポート１５７ａに駆動信号を出力する（ステップＳ１５３）。
【０１５５】
ステップＳ１５３で出力された駆動信号を制御ポート１５７ａに入力した切換回路１５７は、前述したように、１番からＮ番までの入力ポート１５９に対応するハイドロフォン１０２の出力信号を出力ポート１６１から出力する。
【０１５６】
出力されたハイドロフォン１０２の出力信号は、増幅器１６２で増幅され、フィルタ１６３で雑音が除去され、ＡＤ／Ｃ１６４でデジタル変換される。デジタル変換されたハイドロフォン１０２の出力信号は、受振データとなる。
【０１５７】
そこでＣＰＵ１５１は、ハイドロフォン１０２の出力信号がＡＤ／Ｃ１６４でデジタル変換されたかどうかの判定に待機している（ステップＳ１５４）。デジタル変換されたと判定した場合（ステップＳ１５４のＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は無線通信ユニット４１１を駆動し、デジタル変換された受振データを無線送信させる（ステップＳ１５５）。
【０１５８】
ＣＰＵ１５１は、最終となるＮ番目のハイドロフォン１０２の出力信号がデジタル変換されるまで上記ステップＳ１５４及びＳ１５５の処理を繰り返す（ステップＳ１５６）。そしてＮ番目の出力信号がデジタル変換されたことを判定すると（ステップＳ１５６のＹＥＳ）、ＲＡＭ１５４のレジストエリアに記憶しているＴの値を０にクリアし（ステップＳ１５７）、処理を終了する。ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１５１から始まる上記処理を繰り返す。
【０１５９】
したがって無線通信機４０１は、予め決められたタイミングで、デジタル変換されたハイドロフォン１０２の出力信号を受振データとして情報処理装置２１１にシリアル転送する。
【０１６０】
無線通信装置２３１を介して受振データを無線で受信した情報処理装置２１１の情報処理部２５２は、ＲＡＭ２５４のワークエリアを利用して、時刻に対応づけて受信した受振データを一時的に記憶する。このときの時刻は、ＧＰＳ受信機２２１から得た時刻であり、精度が高い。そして１番目からＮ番目までの受振データをすべて受信した情報処理部２５２は、ＲＡＭ２５４に一時記憶したデータをＨＤＤ２５７に転送する。このようなデータ転送は、すべてのストリーマケーブル１０１に設けられたハイドロフォン１０２について実行される。これによって情報処理部２５２は、すべてのハイドロフォン１０２の受振データを時刻に対応づけた受振データ記録Ｄ１をＨＤＤ２５７に記録する。このときの記録フォーマットは、図１１に示したものと同様である。
【０１６１】
以上述べたように、第２の実施の形態によれば、ハイドロフォン１０２の受振データは、速やかに情報処理装置２１１の無線通信装置２３１に送信され、ＨＤＤ２５７に記録される。したがって図１３に示す位置座標Ｄ２のみならず、図１１に示す受振データ記録Ｄ１も情報処理装置２１１のＨＤＤ２５７に記録される。
【０１６２】
したがって本実施の形態によれば、ストリーマケーブル１０１を曳航しての観測作業が終了したとき、受振データ記録Ｄ１と位置座標Ｄ２とを情報処理装置２１１のＨＤＤ２５７に集約することができ、その後のデータの取り扱いの容易化を図ることができる。
【０１６３】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態を図２３に基づいて説明する。第１及び第２の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【０１６４】
本実施の形態は、複数本のストリーマケーブル１０１を予め決められた間隔で並列に曳航する並列機構の一例であり、上記二つの実施の形態のようにパラベイン３０１を用いるのではなく、船舶２０１に設置した二基のオーシャンクレーン３１１を並列機構として用いている。
【０１６５】
オーシャンクレーン３１１はそれぞれ、船舶２０１に垂直に設置された支軸３１２を備え、この支軸３１２の上部にアーム３１３を回転自在に取り付けている。したがってアーム３１３は、支軸３１２を中心に水平方向に回転することで、自由にその向きを変えることができる。
【０１６６】
またアーム３１３は複数個設けられており、伸縮機構３１４によって伸縮自在にされている。つまり複数個のアーム３１３は入れ子状に収納され、必要に応じて伸縮させることができるようになっている。
【０１６７】
このような構成において、ストリーマケーブル１０１を船舶２０１につなぎ止めるには、二基のオーシャンクレーン３１１のそれぞれのアーム３１３を回転させ、船舶２０１の進行方向と直交する方向にその向きを定める。このとき必要に応じて伸縮機構３１４によってアーム３１３を引き出して長さを定めておく。アーム３１３の長さは、それぞれのストリーマケーブル１０１の間に保ちたい間隔によって決定する。これによって一対のアーム３１３は、海洋５１の方向に向けて鳥が羽根を拡げたような形状となる。
【０１６８】
そこで連結具１０３を介して個々のストリーマケーブル１０１をアーム３１３につなぎ止めれば、ストリーマケーブル１０１を船舶２０１につなぐ工程が完了する。このとき個々の連結具１０３をアーム３１３につなぐ間隔は、曳航する際に個々のストリーマケーブル１０１の間に保ちたい間隔とする。この状態で船舶２０１を航行させれば、意図する間隔を保ちながら個々のストリーマケーブル１０１を曳航することが可能となる。
【０１６９】
本実施の形態は、四本までのストリーマケーブル１０１を曳航するのに適している。逆にいうと、曳航するストリーマケーブル１０１が四本までであれば、パラベイン３０１を用いることなく、意図する間隔を保たせながらストリーマケーブル１０１を曳航することができる。
【０１７０】
ストリーマケーブル１０１を船舶２０１につなぐに際しては、パラベイン３０１が作業負担を増大させる原因となる。パラベイン３０１は人の背丈ほどもある大きさの重量物であり、その取扱い作業も一人では遂行し得ないからである。本実施の形態では、このようなパラベイン３０１を用いることがない分、ストリーマケーブル１０１の設置及び撤去の作業を容易にし、その際の作業時間も短縮することができる。
【０１７１】
［変形例］
実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。
【０１７２】
例えば図２４に示すように、複数本のストリーマケーブル１０１を予め決められた間隔で並列に曳航する並列機構としては、パラベイン３０１やオーシャンクレーン３１１を用いることなく、船舶２０１に設置した一対のアーム３３１に、連結具１０３を介してストリーマケーブル１０１をつないでもよい。一対のアーム３３１は、船舶２０１の進行方向に対して直交する方向に延びている固定構造物である。そこで個々のストリーマケーブル１０１の間に保ちたい間隔、例えば５メートルの間隔で連結具１０３をアーム３３１に結びつけることによって、その意図する間隔をもって並列した状態でストリーマケーブル１０１を曳航することが可能となる。
【０１７３】
また上記実施の形態では、無線通信機４０１は、ストリーマケーブル１０１の根元側に予め接続されている一例を示したが、実施に際してはこれに限ることなく、例えば船舶２０１の船上での作業として、ストリーマケーブル１０１の根元側に無線通信機４０１を接続するようにしてもよい。ただしこの場合には、無線通信機４０１が備える切換回路１５７の入力ポート１５９に対して、ストリーマケーブル１０１が内蔵する図示しない信号線を正しく接続する必要がある。それでも信号線を接続すべき無線通信機４０１は、図７に示すように比較的小型で可搬性があるため、船舶２０１に設置される情報処理装置２１１の側の機器に接続する従来方式に比べ、その作業性は良好である。
【０１７４】
またハイドロフォン１０２の受振データを記録する無線通信機４０１の記憶媒体としては、ＳＤカード１５８ａに限らず、ＵＳＢメモリ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど、さまざまな記憶媒体を用いることが可能である。この点は位置座標を記録する情報処理装置２１１の記憶装置についても同様で、ＨＤＤ２５７のみならず、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、フラッシュメモリ、ＳＤＤ、磁気テープなどの各種の記憶媒体を用いることが可能である。
【０１７５】
また上記実施の形態では、ストリーマケーブル１０１としてアナログ通信型のものを用いたが、実施に際してはこれに限ることなく、ＡＤ／Ｃを内蔵するデジタル通信型のものを用いてもよい。この場合、ＡＤ／Ｃの出力側に接続された一本又は数本のデジタル信号線だけが情報記録装置１１１（第１の実施の形態の場合）、無線通信機４０１（第２の実施の形態の場合）に接続される。
【０１７６】
その他、あらゆる変形や変更が許容される。
【符号の説明】
【０１７７】
５１    海洋
５３    海底
１０１    ストリーマケーブル
１０２    ハイドロフォン
１０３    連結具
１０４ａ  フロート
１０４ｂ  ブイ
１１１    情報記録装置
１５８ａ  ＳＤカード（記憶媒体）
１７１    ＧＰＳユニット（ＧＰＳ）
２０１    船舶
２０１ａ  船体
２２１    ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ）
２４１    ブーマー（人工震源）
２５７    ＨＤＤ（記憶装置）
３０１    パラベイン（並列機構）
３１３    アーム（並列機構）
３３１    アーム（並列機構）
４０１    無線通信機
ＦＬ    フロート
ＥＷ    弾性波
ＭＢ    移動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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