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海底管道是海上油气开发设备的重要组成部分,由于受到海流的长期冲刷、海洋地质灾害以及人类活动等因素的影响,易发生断裂,造成巨大的经济损失和严重的环境污染。因此,需要对海底管道进行定期检测。本文介绍了声波在海水中的传播理论、声纳的波束形成过程和声纳方程,阐述了利用声学检测设备检测海底管道的原理;从海底底质和石油管道的回波强度差值方面分析了海底管道悬空高度计算误差产生的原因;基于多种声学检测设备获得的海底管道检测数据,补充了传统的海底管道检测成果表达方式,同时建立了海底石油管道的三维可视化模型,主要的研究内容和成果如下:1.推导了侧扫声纳检测图像中管道悬空高度的误差传播公式,从理论上分析了声波掠射角的变化对海底地质和石油管道的反向散射强度的影响,证明了声波掠射角是影响管道悬空高度误差的主要因素及海底管道侧扫声纳检测中声波掠射角最优检测区间的存在,设计进行了不同声波掠射角条件下海底管道的检测实验,对各角度下海底管道悬空的高度及其误差进行了计算对比。2.管道检测声图的灰度与图像中各物体的回波强度成正比,对检测声图中的管道影像、海底底质影像和管道声影区的影像灰度进行了计算。在获得的实验数据的基础上证明了海底管道检测的声波掠射角最优检测区间的存在,得到了砂质海底底质条件下利用侧扫声纳检测海底管道时声波掠射角的最优检测区间。3.基于多种声学检测设备所获得的海底管道的三维坐标,对传统的海底管道成果表达进行了补充,分别绘制了海底管道的平面偏差效果图、管道竖向倾角效果图和管道的埋深剖面图,为海底管道的科学管理提供数据支持。4.基于多波束、侧扫声纳和浅地层剖面仪所获得的海底及海底管道检测数据,利用Navimodel软件建立了石油管道所处海底环境的地形模型,同时利用已经获得海底管道检测点的三维坐标,在建立的地形模型基础上按照管道的实际状态对海底管道进行建模,最后将通过3dmax软件建立的海洋平台的三维模型导入模型中,建立了基于多源数据融合的海底管道三维可视化系统。