摘 要：海底電纜在海洋油氣田建設中有著十分重要的作用。但在日常維護中其位置往往較難探測，目前是應用最廣的有效手段。由于磁力探測受海流、船速、拖纜傾斜度等因素影響，其定位誤差較大。在海洋油氣田中，海底電纜常隨海底管線同時建設，而海底管線探測方法成熟，探測精度較高。該文利用首先探測到的高精度管線位置，對海底電纜磁力探測精度進行歸納和推演，探索出誤差改正方法，經超短基線高精度水下定位方法驗證，方法可行、效果良好，可以應用于工程實踐。

關鍵詞：磁力探測 偏移 海底電纜 超短基線（USBL）

中圖分類號：P716 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（a）-0-02

隨著海洋能源的不斷開發(fā)，海洋工程技術的提高已是迫在眉睫，如石油平臺之間的電纜、海底管道等的鋪設，尤其是鋪設之后的調查以及維護。海底管道的調查已經具有成熟的技術，而海底電纜的調查目前只能采取磁力的手段進行調查，但磁力手段在調查海底電纜過程中又具有一定的局限性，尤其是在海底電纜實際位置的調查上具有一定的偏差。海底電纜分為海底通信電纜和海底電力電纜。海底通信電纜主要用于通訊業(yè)務，海底電力電纜主要用于水下傳輸大功率電能，與地下電纜電纜的作用基本一致，只不過應用的場合和敷設的方式不同。該文主要對海底電力電纜進行討論。

1 海洋磁力探測原理

1.1 正常場校正

正常場圖系采用中國科學院地球物理研究所編制的全國等值線圖，或采用該所的計算公式計算并繪制的等值線圖，計算公式為：

式中：，；和分別為中心點位置的緯度和經度；和分別為計算點位置的緯度和經度，它們均以角分為單位。

當磁測工作在遠離我國大陸的海區(qū)進行時，可采用國際參考場來計算正常場。在海洋磁測中，國際上廣泛采用國際地磁參考場（IGRF），此時地球的磁位為：

式中：和稱高斯系數(shù)；為施密特形式的締合勒讓德函數(shù)；為赤道半徑；為球心半徑；為從北極起算的余緯度；為從東起算的經度。公式中所用的8階球諧函數(shù)的系數(shù)以及年變化率每10年公布一次。令，式中為：

當=0時；時。而國際地磁參考場的北向、東向和垂直分量分別為，，，則參考場的總向量為。將計算的結果以等值線的形式繪制在定位圖上。

1.2 地磁異常計算

磁力調查總是先調查磁場的總強度，然后以磁異常成圖，根據(jù)的大小來判斷電纜的位置。磁異?？倧姸仁谴艌隹倧姸扰c正常磁場的矢量差。

= -

是與的模量差，即：

=-

2 工程實例

根據(jù)磁力測量原理，在渤海灣某海域路由段進行了電纜探測（本段路由有2根管線，1根電纜），探測步驟主要有以下幾方面：測線布設、設備調試及測量參數(shù)選取。

由于磁力儀在位置測量時不準確，因此本次調查使用了管線儀對管線的位置進行了準確測量。

2.1 測線布設

在已知電纜的大致走向以及位置之后，按照50 m間距，垂直于電纜走向進行了磁力及管線測線布設（如圖1）。

2.2 設備安裝及測量參數(shù)選取

測線布設完畢后，進行了設備安裝，本次調查采用的是美國Geometrics公司生產的G-882海洋銫光泵磁力儀，將設備在船舶上安裝完成之后進行了參數(shù)（拖纜長度、傳播速度）選取，儀器調試及參數(shù)選取步驟（如圖2），調試完畢之后進行了數(shù)據(jù)采集，由于磁力儀對于具有磁性的物體都能夠測量出其磁力異常，因此本次調查不僅能夠得到海底管線的位置而且能夠得到電纜的位置（如圖4），其中電纜的磁力異常約為30 nT（如圖3）。

2.3 磁力結果校正

由于磁力儀測量得到的管線和電纜位置受到DGPS定位誤差、拖纜長度、水流、船速等影響具有一定的偏差，因此對本段路由上的28組磁力測量得到的2條管線之間的距離D1與管線儀得到的2條管線之間的距離D2進行了比較（表1），表中D為D1與D2的差值，對D進行了誤差分析ξ，得到如下結果：

===1.88

由以上結果可知：磁力儀測量誤差較小，因此將本次調查的磁力結果（管線與電纜）按照管線儀所得到的管線結果同時進行了偏移，可以近似認為偏移之后的電纜位置為實際電纜的位置。

2.4 磁力電纜結果校正與超短基線（USBL）測量結果比較

為了驗證磁力結果經過偏移之后結果的可靠性，本次調查還采用了超短基線對海底電纜進行了探摸，并對二者進行了比較（表2），B為磁力電纜校正結果與USBL測量電纜結果的差值，對D進行了誤差分析，得到如下結果：

===1.68

由以上結果可知：磁力儀測量電纜經過校正之后的電纜位置與USBL測量電纜得到的結果相差非常小，可以使用此種方法測量海底電纜。

3 結語

以上結果表明，通過管線儀測量結果校正磁力儀測量的結果是可取的，對于提高磁力儀測量精度具有很高的作用，解決了磁力儀測量電纜造成的誤差問題，對提高海底電纜精度測量起到了一定的作用。

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