(57)【要約】      （修正有）【課題】海底ケーブル敷設と同様な敷設・揚収作業が自在に出来、繰り返し使用かつ仮設、常設の何れも可能で経済的な高精度の観測が出来る海底観測システムを提供する。【解決手段】海底で発生する物理現象を検出する複数の観測用センサとその出力信号送出手段と、検出部同士を所定間隔で直列的に接続し、前記信号送出手段からの光信号を伝送する光ファイバケーブル７と、該光信号を受信してデータの集積処理を行う海上装置８とを備えたケーブル型観測装置１と、該装置１を搭載し移動しながら順次海中に投下して所望の海底に敷設するための船体２と、該船体２の位置確認手段１６とを備え、複数の検出部の識別情報と位置情報を対応させて海上装置８の記録手段に初期情報として記録しておき、観測時に各検出部から出力される情報と前記初期情報とを対応させ敷設後の任意時点における各被観測点の海底観測を同時にまたリアルタイムに行うことができるようにした。【選択図】図１
2005134338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底で発生する物理現象を検出する観測用センサと該センサの出力信号を送出するための信号送出手段とを有してなる複数の検出部と、該検出部同士を所定の間隔で直列的に接続し、前記信号送出手段から送出される光信号の伝送媒体としての役割を担う光ファイバケーブルと、該光ファイバケーブルを伝って得られた該光信号を受信し、且つこの受信したデータの集積及び処理を行う船上に載置される海上装置と、を備えてなるケーブル型観測装置と、
このケーブル型観測装置を積載し、移動しながら順次海中に投下して所望の海底に敷設するための船体と、
前記船体の現在位置を確認するための該船体に載置される位置確認手段と、
を備え、
複数の検出部の中から特定の検出部を識別し得るように、予め検出部各々に固有信号を割り当てて識別情報とし、
各々の検出部を、或る時点において船上から被観測点に投下するとき、それらの各投下地点において位置確認手段から得られる位置情報と、投下される検出部の識別情報とを対応させ、これを初期情報として前記海上装置に記録しておきつつ、複数の検出部を備えてなる一連のケーブル型観測装置を海底に敷設し、
観測の時々に、各検出部から出力される少なくとも識別情報と各被観測点から得られた観測情報とを含んでなる随時情報と、予め記録された前記初期情報とを対応させることによって、敷設後の任意の時点における各被観測点の海底観測を同時に、またリアルタイムに行うことができるようにしたことを特徴とする海底観測システム。
【請求項２】
位置確認手段が、ＧＰＳによって現在位置の確認を行う位置確認装置であることを特徴とする請求項１に記載の海底観測システム。
【請求項３】
固有信号が、検出部から送出される光信号を予め検出部によって異なる波長や振幅となるように各々に割り当ててなることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底観測システム。
【請求項４】
固有信号が、予め検出部各々に固有の架名を付与し、該架名を含む信号を識別情報として他の観測装置と識別し得る様にしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底観測システム。
【請求項５】
ケーブル型海底観測装置が、海上装置を接続した側と逆側の光ファイバケーブルの端部に、アイドルケーブルの一端を連結して延在させ、このアイドルケーブルの他端にアンカを有して構成される請求項１乃至４に記載の海底観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
海底で生じた物理現象や海底に向けて意図的に発信した波動の反射波等、海底から直接的或いは間接的に得られる物理的変化を検出することによって、海底観測を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地殻変動の監視や海洋資源の探索、或いは海洋環境の保全を行うことは非常に有益であり、特に島国である我が国にとって今日益々その重要性が増している。それらの需要から近年様々な海底観測がなされているが、広域に渡っての調査が必要であること、地上で有力な技術であったとしても、それをそのまま海底に持ち込むことができないこと、海底に種々の計測器を設置することが極めて困難であること等といった問題があり、海底観測には莫大な費用を要するとされる。中でも海底における地震観測では、エアガンや発破等の人工地震による屈折波や反射波等を海底地震計によって計測するという方法で観測が行われることがある。より具体的には、この地震観測に用いられる海底地震計は、球形筺体内に観測用センサと、該センサから出力された信号を記録するレコーダと、自装置を浮上させる浮き部と、外部からの特定の音響信号を受けてアンカの切離制御を行う切離制御装置と、これらの装置を駆動するバッテリと、を備えた海底地震計に前記音響信号によって切り離されるアンカを接続して構成される。このように構成された海底地震計を複数台船体に積載し、該船体を運航して目的の被観測地点において停泊すると共に、ワイヤで玉掛け状に吊るした前記海底地震計を船上から被観測地点である目標の海底に向けて投下し、接続されたアンカによって海底に固定的に設置して海底地震計から前記ワイヤを切り離す、という操作を適当な間隔毎に複数カ所の被観測地点で行う。このようにして複数の被観測地点それぞれに１台ずつの海底地震計を設置し、その後、所定の場所から人工地震を起こして、それぞれの被観測地点に設置した海底地震計に搭載されているセンサで計測し、その結果を内蔵のレコーダに記録させる。その後、各海底地震計に対して所定の音響信号を発信して前記切離制御装置を作動させ、海底地震計を海底に固定していたアンカから切り離して自己浮上させ、海面に浮上してきた海底地震計を一台一台回収し、回収した各海底地震計を分解してレコーダに記録されている情報を取り出すという方法によって海底地震観測がなされている。なお、本明細書において用いられる用語「海」は、海をはじめ河川や湖、沼、池等の総称である。
【０００３】
この方法による海底地震観測の場合、海底地震計を海中へ投下する際、潮流のある海中に対し、船上からのみ繋がれて支持されている海底地震計を沈めるため、海底に到着するまでの間に海底地震計及びこれを吊っているワイヤが、潮流に対して抵抗となって押し流されるので、投下位置と設置位置とを一致させることが困難であり誤差が大きくなってしまう。そして、各海底地震計を安定させる為には海底地震計そのものを重くする必要があり、また流されないためにはアンカを十二分に重くする必要があって扱いが大変になる上、通常被観測地点は複数あってそれに対応するために幾つもの海底地震計を積載する必要があり多大な作業時間を要し、また合計積載量が非常に大きくなってしまう。また、設置した海底地震計は、船上局を有せず、リアルタイムの観測が出来ない。更にこの海底地震計は、船体との接点もなく個々に独立しており、バッテリ内蔵型であるためバッテリ寿命を超える期間の観測が出来ず長期間観測にあっては使用することが出来ない。海底地震計は一回一回回収する必要があり、回収する際にはアンカを切り離して海底に放置しなければならずアンカの再利用が出来ない。海底地震計を浮上させる際には、浮上途中における潮流によって押し流されるため浮上点を予測し難くくなってしまい、回収作業を困難とする一因となっている。浮上させるためにはセンサやレコーダ、切離制御装置、バッテリ等を収めた筺体を浮上させるだけの浮力を得なければならず、従って筺体はそれ相当の大きさを必要とし非常に嵩張るものとなってしまう。更に、海底地震計を分解しなければレコーダに記録した情報を取り出すことが出来ず、海底地震計を再利用するためには再度組立が必要で膨大な手間が掛かり、アンカの使い回しが出来ないから毎回新たなアンカを接続しなければならなず極めて高額な費用を必要とする等の問題があった。
【０００４】
また、この他の海底観測装置としては、海底における物理現象を検出するための検出部を、光ファイバケーブルを介して複数台直列に接続して構成され、海底に付設して使用されるケーブル型の海底観測装置と、この一連のケーブルの各点に配置された検出部からそれぞれ送出される光信号を受信して、それらの信号の処理を行う地上若しくは陸上に設置される端局装置とから構成された海底観測装置が開示されている。その代表的なものとしては特許第２８１４９７６号に開示の技術が挙げられる。この特許に開示の技術は、光ファイバケーブルを折り返して一方通行的に用い、行き側ケーブルでは各観測点で得られた情報が固有の波長にのせられた信号として出力され、返し側では多重波信号が各点をスルーで通過して陸上局に戻されるようになっていて、各検出部内は光デバイスである光分波器と光合波器のみから構成されていて電気回路が不要であり、検出部の内部には電源部を必要としないように構成されている。この技術によれば、各検出部には電源部が不要とされ、装置の簡略化や電気回路による発熱の問題等について十分な配慮がなされているためこの手の問題を解消することができる。しかし、この場合、リアルタイムの観測はできるものの所望の海域に船体と共に運航して行き、該船体上において所望の海域における海底の観測データを得る或いはその観測データを処理するということが検討されていないという問題がある。
【０００５】
また、上記の如くの光ファイバケーブルを用いたケーブル型の海底観測装置に関する他の例として、特開平１０−１０７７０２号公報に開示の海底観測装置を挙げることができる。この公報に開示の内容によれば、従来、通信用に使用されている海底光ケーブルの中継器に海底観測装置を内蔵することによって、該通信用海底光ケーブルを海底観測にも使用することが可能となる。しかしこの場合には、海底観測できるエリアは従来から海底に付設された、或いは今後新たに付設される通信用海底光ケーブルの付設地帯のみが観測の対象地点となってしまい、この他の場所、若しくは任意の海域の調査や観測を行うことができないという難点がある。
【特許文献１】特許２８１４９７６第号
【特許文献２】特開平１０−１０７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記の如くの従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は海底ケーブル敷設と同様な敷設工法、又は回収工法を利用しつつ、任意の海域において設置回収が自在に出来、繰り返し使用が可能で、更に仮設及び常設の何れも可能で、極めて経済的に高精度の観測が出来る海底観測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、海底で発生する物理現象を検出する観測用センサと該センサの出力信号を送出するための信号送出手段とを有してなる複数の検出部と、該検出部同士を所定の間隔で直列的に接続し、前記信号送出手段から送出される光信号の伝送媒体としての役割を担う光ファイバケーブルと、該光ファイバケーブルを伝って得られた該光信号を受信する船上に載置される海上装置と、からなるケーブル型観測装置と、このケーブル型観測装置を積載し、移動しながら順次海中に投下して所望の海底に敷設するための船体と、前記船体の現在位置を確認するための該船体に載置される位置確認手段とを備え、複数の検出部の中から特定の検出部を識別し得るように、予め検出部各々に固有信号を割り当てて識別情報とし、各々の検出部を、或る時点において船上から被観測点に投下するとき、それらの各投下地点における位置確認手段から得られる位置情報と、投下される検出部の識別情報とを対応させ、これを初期情報として前記海上装置に記録して置きつつ、複数の検出部を備えてなる一連のケーブル型観測装置を海底に敷設し、観測の時々に、各検出部から出力される少なくとも識別情報と各被観測点から得られた観測情報とを含んでなる随時情報と、予め記録された前記初期情報とを対応させることによって、敷設後の任意の時点における各被観測点の海底観測を同時に、またリアルタイムに行うことができるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記位置確認手段が、ＧＰＳによって現在位置の確認を行う位置確認装置であることを特徴とする。
【０００９】
前記固有信号が、検出部から送出される光信号を予め検出部によって異なる波長となるように各々に割り当ててなるか又は、予め検出部各々に固有の架名を付与して該架名を含む信号を識別情報とし、他の観測装置と識別し得る様にしてなることを特徴とする。
【００１０】
前記ケーブル型海底観測装置は、海上装置を接続した側と逆側の光ファイバケーブルの端部に、アイドルケーブルの一端を連結して延在させ、このアイドルケーブルの他端にアンカを有して構成される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明はケーブル型観測装置を用いることによって、所望の海域において、常に敷設状態にする常設や、或いは繰り返し敷設及び回収を可能とし、また複数の被観測地点を同時且つリアルタイムに観測することが出来ると共に、ケーブル型観測装置による観測情報とＧＰＳによる位置情報とを対応させることによって高精度な観測を可能とし、よって効率的に任意のエリアを海底観測することが可能で甚大なる経済効果を奏する。
【００１２】
また従来のケーブル型の海底観測装置のように常設にしようとすれば、検出部周辺には長期に渡る耐水圧特性を要求されることになり、結果として高額化を招くことになるが、本発明によれば仮設としても使用することが可能であるため、そのような装置自体の高額化や、その運搬及び敷設に伴う費用を削減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の好ましい実施の形態を、図を参照しながら以下に詳細に説明する。図１は、
本発明を適用して屈折法音波探査を行う場合の海底観測方法を示す概略図、図２は本発明にかかるケーブル型観測装置の敷設及び揚収作業方法を示す概略図、図３は本発明にかかるケーブル型観測装置の各部の配置関係を示す配置図、図４は本発明にかかるケーブル型観測装置における信号系統の一例を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態例の海底観測方法は、本発明にかかるケーブル型観測装置(1)の敷設及び計測を行う観測船(2)と、該観測船(2)によって所望の調査側線に起震前に予め敷設される複数の検出部(5)を所定の間隔を存して直列的に接続してなる一連のケーブル型観測装置(1)と、該ケーブル型観測装置(1)が敷設された海域における所望の海面において海底に向けて音波を発するための発震船(3)と、を備えて構成され、該発震船(3)によって音響探査手段であるエアガン(4)を第１の発震位置(P1)に搬送配置して、該エアガン(4)を作動させて起震させ、その波動の屈折波を各被観測地点に敷設された検出部(5)に設けられた地震計(6)でそれぞれ感知し、該地震計(6)で感知した観測結果を光信号にして、光ファイバケーブル(7)を介して前記観測船(2)に載置される海上装置(8)に送出し、該海上装置(8)において各被観測地点における観測結果を得、次いで前記エアガン(4)を第２の発震位置(P2)に搬送配置して再び該エアガン(4)を作動させて、第１の起震の場合と同様に、海上装置(8)において各被観測地点における観測結果を得、というように所望の発震位置(P)に順次移動しながら起震させて、それらの観測結果の分析や解析を行うことが出来るように構成される。
【００１４】
上記屈折法においては、地震計(6)の間隔や水深にもよるが本例の装置を用いた日本列島近海の海溝の海底観測の場合には、一定以上の音圧を確保するため１２，０００ｃｕｉ以上の容量のエアガンを用いることが好ましく、地震計(6)を設置した区間の側線の延長線上、例えば、１００海里の地点から側線の逆側の延長線上１００海里までの地点でエアガン(4)の発音を行い、エアガン(4)の発音間隔が結果的に１００ｍとなるよう往路、復路共に２００ｍ間隔で発音させる。
【００１５】
また屈折法における起震用の音源としては、前記エアガン(4)の他にも公知の技術や装置、方法を用いることも可能であって、例えば発破を用いることも出来る。発破を用いる場合には、５００ｋｇのダイナマイトを前記側線の延長線上１００海里の地点と、該側線の逆側の延長線上１００海里までの地点及びその間の１５０ｋｍ間隔の地点で発破を実施し、その間の５０ｋｍ間隔の地点で２５０ｋｇのダイナマイトを用いて発破を行うことが好ましい。
【００１６】
また上記構成の音波探査による海底観測のシステムを使用する場合には、屈折法音波探査に限らず、反射法音波探査による海底観測を行うことも可能である。この反射法音波探査による海底観測を行う場合、例えば、その音源にはエアガン(4)を使用することが出来、また一定以上の音圧を確保するため６，０００ｃｕｉ以上の容量のエアガン(4)を用いることが好ましく、前記側線の延長線上１０海里の地点から該側線の逆側の延長線上１０海里までの地点において、５０ｍ間隔で該エアガン(4)を発音させることが望ましい。勿論エアガン(4)の容量やダイナマイトの量、或いは発音の距離や間隔は所望の値で行ってよく何ら限定されるものではない。また海水中での音波データを補正してより精密化する目的で、適当な間隔毎に、水温及び塩分の測定を行ってそれらのデータを採取しておくことが望ましい。
【００１７】
また前記発震船(3)は、１隻又は複数隻を用いることが出来、上記説明のように順次、発震位置を変えて発震して行くようにしてもよいし、複数の発震位置において同時に発震してもよい。上述の如くの屈折法又は反射法による音波探査を、複数の観測船(2)及び発震船(3)で同時に実施する場合には、音波の相互干渉を避けるため側線同士の間隔を８００ｋｍ以上離して実施することが好ましい。
【００１８】
前記観測船(2)や発震船(3)等の船体は、特に限定されるものでもないが、効率的に調査を実施するために、ケーブル型観測装置(1)の敷設・揚収作業、エアガン作業、発破作業等の発震作業をそれぞれ専門の船体に役割分担することが好ましく、ケーブル型観測装置(1)の敷設・揚収作業には観測船(2)を、エアガン作業、発破作業等の発震作業には、それぞれエアガン作業船、発破作業船等の発震船(3)を割り当てて調査を実施することが出来る。観測船(2)については、調査規模に応じて任意に選定することができるが、好ましくは海底ケーブル敷設船を用いるとよい。海底ケーブル敷設船は、従来海底ケーブルを敷設する際に使用される公知の設備を有する船体を用いることが出来、要員の乗船が可能なスペースと、堪航性及び、装備に適した船体強度、作業性に適した広く低い甲板等を有する船体と、ケーブル型観測装置(1)の敷設・揚収用のウインチと、連続的に精密な海上測位を行うことが可能な測位システムを装備して構成され、より好ましくは海水中の水温及び塩分を正確に計測してプロファイル出来る装置を装備してなる。
【００１９】
エアガン作業用の発震船(3)は、要員の乗船が可能なスペースと、堪航性及び、装備に適した船体強度、作業性に適した広く低い甲板等を有する船体と、エアガン投入・揚収用Ａ型フレームクレーンと、エアガン及びコンプレッサ等からなる大容量エアガンシステムと、連続的に精密な海上測位を行うことが可能な測位システムと、を装備して構成され、より好ましくは海水中の水温及び塩分を正確に計測してプロファイル出来る装置を装備してなる。
【００２０】
発破作業用の発震船は、要員の乗船が可能なスペースと、堪航性及び、装備に適した船体強度、作業性に適した広く低い甲板等を有する船体と、火薬保管用の特殊なコンテナを搭載可能なスペースと、ダイナマイト投入・曳航用Ａ型フレームクレーン及びウインチと、連続的に精密な海上測位を行うことが可能な測位システムと、を装備して構成され、より好ましくは海水中の水温及び塩分を正確に計測してプロファイル出来る装置を装備してなる。
【００２１】
次に、図２を参照しながら本発明にかかるケーブル型観測装置(1)の敷設及び揚収作業の手順を説明する。それぞれ地震計(6)を設けた複数の検出部(5)を光ファイバケーブル(7)を介して直列的に接続して一連のケーブル体とし、このケーブル体の一端にアイドルケーブル(9)の一端を連結して、該アイドルケーブル(9)の他端にマシュマルアンカ(10)を固着し、前記ケーブル体の他端を海上装置(8)に接続してなるケーブル型観測装置(1)を、船体上に装備されたウインチに展開巻回自在に取り付けて構成される観測船(2)を、調査目的の測線における端点付近まで運航し、そこにおいて前記ウインチを展開方向に作動させながら、ケーブル型観測装置(1)の先端に取り付けられたマシュマルアンカ(10)から海底に向けて投下し、該マシュマルアンカ(10)を海底に半固定してケーブル型観測装置(1)の端部の固定化を図り定点を形成し、それに連れて第一の地震計(6)を設置する。このとき、観測船(2)に載置されたＧＰＳによる海上位置の確認を行う位置確認手段によって、第１地の地震計(6)の設置地点の位置情報を得て、この位置情報と第１の地震計(6)を識別するための識別情報とを対応させて海上装置(8)に記録する。こうして測位線上に沿って前記観測船(2)を運航しつつケーブル型観測装置(1)を敷設して行き、次の地震計(6)の投下地点において、第２の地震計(6)を海底に設置すると共に、第２の地震計(6)を識別するための識別情報とＧＰＳからの位置情報とを対応させて、前記海上装置(8)に記録するというようにし、各地震計(6)とその設置位置の情報とを対応させながら所望の測線上に一連のケーブル型観測装置(1)を敷設する。
【００２２】
上記説明の通り、最初の半固定点となるマシュマルアンカ(10)をケーブル型観測装置(1)の先端に配置し、これを敷設の一番初めに設置することで、マシュマルアンカ(10)設置以降は、海底に半固定的に設置された下方からの支持と、船体から連なるケーブルによる上方からの支持によって、すなわち上下方向からの支持を受けながらの順次敷設となるため、従来の単発的な地震計の敷設と異なり、潮流があっても流され難く、目標地点から差程ズレることもなく地震計(6)を設置して行くことが出来る。つまり、位置確認手段から得られた或る地震計(6)の設置位置情報が、実際にその地震計(6)が海底に設置されている場所に対してよい近似値として与えられ、高精度な設置位置情報を得ることが出来る。
【００２３】
そして、最終的な地震計(6)の着底後、更にケーブル型観測装置(1)を適当な距離、例えば５０〜３００ｋｍの全線に亘って敷設し、敷設終了後観測船(2)を定点保持して、発震船(3)による人工地震を観測する。観測終了後、ケーブル型観測装置(1)の回収を開始することが出来る。勿論、敷設したケーブル型観測装置(1)は、目的によっては、或いは観測内容によっては敷設状態を長期間保持して用いてもよく、敷設期間は何ら限定されるものではない。図２に示すように、敷設したケーブル型観測装置(1)の揚収作業は、敷設航路を逆航（点線枠で形成した矢印の示す方向に進行）しながらその航行速度に同調させて前記ウインチを巻回方向に作動させ、点線の矢印で示す方向にケーブル型観測装置(1)を引き上げて揚収するように行う。また揚収したケーブル型観測装置(1)は繰り返して使用することが可能である。
【００２４】
図３に示すように、本発明にかかるケーブル型観測装置(1)は、それぞれ地震計を１台ずつ設けたｎ台の検出部(5)を光ファイバケーブル(7)を介して３ｋｍ間隔毎に直列的に接続して一連のケーブル体とし、このケーブル体の一端にアイドルケーブル(9)の一端を連結して、該アイドルケーブル(9)の他端にマシュマルアンカ(10)を固着し、前記ケーブル体の他端をデータの集積や処理を行う海上装置(8)に接続して構成される。
【００２５】
図３に例示したケーブル型観測装置(1)では、各地震計(6)間を結ぶ光ファイバケーブル(7)の長さを３ｋｍとしているが、検出部(5)に配置され該検出部(5)同士を接続する光ファイバケーブル(7)の長さは所望の長さにとることが出来、何ら限定されるものではないが、観測データの解析に当たって、解析者による解釈に依存することがなく、また間隔を狭くし過ぎてコスト高にならない程度、好ましくは３〜５ｋｍとする。
【００２６】
アイドルケーブル(9)は、所望の長さにとることが出来るが、例えば２〜５ｋｍ、好ましくは４〜１０ｋｍとする。本例のアイドルケーブル(9)の長さは５ｋｍであり、こうすることによって、地震計(6)の設置を容易とし、高精度な設置を可能とする。
【００２７】
マシュマルアンカ(10)は、その重量を大きくする程、ケーブル型観測装置(1)の先端部の安定性が高まるが、大き過ぎれば設置作業や揚収作業が困難となり、また船上に積載する際に場所をとり過ぎることになってしまい、小さ過ぎれば安定性に欠け前記先端部を固定的に定点保持することが出来なくなってしまうので、マシュマルアンカ(10)の重量は、設置や揚収の作業性がよく、前記先端部を安定させることが出来る程度、好ましくは０.１〜２ｔ、更に好ましくは１〜２ｔとする。本例のマシュマルアンカ(10)の重量は１ｔであり、こうすることで設置及び揚収の作業性がよく、ケーブル型観測装置(1)の先端部を強力に半固定して安定させることが出来る。
【００２８】
海上装置(8)は、各地震計(6)によって観測されたデータを光ファイバケーブル(7)を介して受信してそのデータの集積、処理等を行うものであり、一連の地震計(6)の敷設時に予め位置情報と識別情報とを対応させて記憶させておいた初期情報と、観測毎に得られる随時情報とを対応させて処理することが出来るように構成される。また海上装置は、船上に限らず陸上に配置してもよいし、潜水艦の如くの水中船に載置してもよいことは勿論である。
【００２９】
図４に示すように、本実施の形態例におけるケーブル型観測装置(1)の信号系統は、データの集積及び処理を行う海上装置(8)と、ｎカ所の各被観測地点に各１台ずつ設置されるｎ台の検出部(5)と、これらの検出部(5)同士を接続する光ファイバケーブル(7)と、それら検出部(5)同士を接続してなる一連の信号系と前記海上装置(8)とを接続している光ファイバケーブル(7)とから構成される。
【００３０】
前記海底現象の検出部(5)は、海底地震を感知するための地震計(6)と、該地震計(6)から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換手段(11)と、各地震計(6)のＡ／Ｄ変換手段(11)で変換されて出力されたデジタル信号データを合波して多重化する地震データ多重化手段(12)と、電気的な前記デジタル信号を光信号に変換し、光ファイバケーブルを介して海上装置(8)へ該光信号を送出するための電気／光変換手段(13)と、海上装置(8)から送信される位置情報と時間情報からなる光信号を受信して電気信号に変換する前記電気／光変換手段(13)と一体的に構成される光／電気変換手段(14)と、海上装置(8)からこれらＡ／Ｄ変換手段(11)と地震データ多重化手段(12)と電気／光変換手段(13)及び光／電気変換手段(14)への給電を制御するための給電手段(15)と、を備えて構成される。
【００３１】
本実施の形態例における海底観測装置(1)は、以上の説明のように構成されているが、所望の海底観測を行うことが出来る観測用センサを複数接続して数珠状の一連の観測装置とし、該センサから得られた観測データを光信号として海上装置に伝送することが出来、受信した信号がどの観測用センサから得られたものであるかを特定することが出来ればよく、海底現象の検出部(5)の構造や構成自体は特に限定されるものではない。従って、センサや給電システム或いは光学系又は電気系の構成等には従来公知の技術を用いることが可能である。例えば、給電システムとしては電源としてバッテリを海底現象の検出部(5)に内蔵させてもよく或いは、海底現象の検出部(5)内を光学系のみから構成して海上装置(8)からの光信号によって海底現象の検出部(5)内の光学系を制御するようにしてもよい。
【００３２】
前記海上装置(8)は、ＧＰＳによって測位する位置確認手段(16)と、この位置確認手段(16)からの位置情報を入力しつつ光信号として時刻情報を合わせて出力出来る時刻確認手段(17)と、各検出部(5)からの光信号を受信して光信号を電気信号に変換する光／電気変換手段(18)と、電気信号に変換された合波されているデータを各地震計の個別データに分波して分離する個別データ分離手段(19)と、分離された個別の観測データの集積、処理の制御を行う集積・処理制御手段(20)と、この集積・処理制御手段(20)によって制御しながら前記個別の観測データの記録を行う記録手段(21)と、記録されたデータをモニタすることが出来るデータモニタ手段(22)と、前記検出部(5)に対して電力を供給するための電源装置(23)とを備えて構成され、位置情報、時刻情報及び地震計からの受信情報とを対応させながら情報処理を行うことが出来るようになっている。このように本実施の形態例における海上装置(8)は、以上の説明のように構成されているが、各地震計(6)からの情報と位置情報及び時刻情報とを対応させながら情報処理を行うことが出来るように構成されていればよく、海上装置(8)の構造や構成自体は特に限定されるものではない。また前記電源装置(23)から出力された電力は光ファイバケーブル(7)に併設される給電路(24)を経て、各検出部(5)に配置されている前記給電手段(15)に送電出来るように構成されている。
【００３３】
本例の海底観測システムは以上のように構成され、ウインチに取り付けて前記ケーブル型観測装置(1)を搭載した観測船(2)を、所望の側線上を運航して、その進行速度に同調させながらウインチを展開方向に作動させつつケーブル型観測装置(1)を海底に敷設して、ケーブル型観測装置(1)の各部に配置されている地震計(6)を被観測地点に設置する。各被観測地点に対する各地震計(6)の設置の際には、観測船(2)に載置したＧＰＳによって測位することが出来る位置確認手段(16)を作動させて設置の都度、設置位置の情報を含む位置情報を得て、この位置情報を、予め地震計(6)各々に固有に割り当てた他の地震計(6)とを区別するための識別情報と対応させて、設置された地震計(6)とその設置場所を初期情報として海上装置(8)の前記記録手段(21)に記録しておく。この操作を設置する全ての地震計(6)について行い、設置後に各地震計(6)から得られる随時情報がどの位置に設置した地震計(6)からの情報であるかを解析出来るように構成する。こうしてケーブル型観測装置(1)を側線上に敷設し、敷設後には観測船を所定の場所で定点保持して、エアガン(4)或いは発破のためのダイナマイト等の音波探査手段を装備した発震船(3)を所定の海域を運航させ、所定の位置毎に前記音波探査手段を用いて発音させることによって、その周辺の海域を起震させる。この起震によって発生した、海底の状況や海域によって様々に異なる波動を、側線上に敷設した各地震計(6)によって感知し、地震計(6)から出力された観測情報は、その地震計(6)を識別するための識別情報を含む形で、光信号として検出部(5)から出力され、より海上装置(8)に近い側の隣に位置する検出部(5)へ光ファイバケーブル(7)を介して伝送される。このようにして、各地震計(6)から出力された観測データが次々と多重化されて、或いは順次伝送されて最終的に観測船(2)上に載置されている海上装置(8)に伝送される。海上装置(8)によって受信された多重化された観測データは、個別の観測データに分離され、予め記録しておいた前記初期情報と関連付けが可能で、随時得られる観測データを記録、解析が出来るように構成されているている。
【００３４】
識別情報は、特定の地震計(6)を他の地震計(6)から区別して識別することが出来るものであればよく、予め検出部(5)又は地震計(6)各々に固有の固有信号を割り当てて識別情報とすることが出来る。固有信号としては、検出部(5)から送出される光信号を予め検出部(5)によって異なる振幅や周波数となるように変調して各々に固有に割り当てて構成してもよく、或いは、予め検出部(5)各々に固有の架名を付与して、該架名を含む信号を識別情報として他の検出部(5)と識別し得る様に構成したものであってもよく、これら以外にも従来公知の技術若しくは方法を採ることが可能である。そして、本実施の形態例の海底観測システムは以上説明したように構成されるが、本例に示す音響探査に限らず、所望の海底観測や探査、或いは調査を実施するために適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用して屈折法音波探査を行う場合の海底観測方法を示す概略図
【図２】本発明にかかるケーブル型観測装置の敷設及び揚収作業方法を示す概略図
【図３】本発明にかかるケーブル型観測装置各部の配置関係を示す配置図
【図４】本発明にかかるケーブル型観測装置における信号系統の一例を示す構成図
【符号の説明】
【００３６】
１  ケーブル型観測装置
２  観測船
３  発震船
４  エアガン
５  検出部
６  地震計
７  光ファイバケーブル
８  海上装置
９  アイドルケーブル
１０  マシュマルアンカ
１１  Ａ／Ｄ変換手段
１２  地震データ多重化手段
１３  電気／光変換手段
１４  光／電気変換手段
１５  給電手段
１６  位置確認手段
１７  時刻確認手段
１８  光／電気変換手段
１９  個別データ分離手段
２０  集積・処理制御手段
２１  記録手段
２２  データモニタ手段
２３  電源装置
２４  給電路
【図１】
2005134338.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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