Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SEISMIC THREE-DIMENSIONAL MEASUREMENT METHOD FOR SMALL OBJECTS, SUBMARINE CABLES AND THE LIKE IN THE SEA BED, SEA SWELL INDEPENDENT TOWED BODY FOR THE ULTRA-HIGH RESOLUTION 3D MEASUREMENT OF SMALL STRUCTURES IN THE SEA BED AND MODULAR DEVICE CARRIER FOR THE THREE-DIMENSIONAL MEASUREMENT OF SMALL OBJECTS IN THE SEA BED
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/105510
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a seismic three-dimensional measurement method for small objects, submarine cables, other obstructions, archaeological structures, rocks, cliffs or small thickness deposit seams, massive sulphides in the sea bed, wherein a measurement device is equipped with a frame having at least one signal encoder and at least one signal receiver, the signals being in the range of >0 Hz to 20 kHz, is continually moved in or on the water above the sea bed to be analyzed, wherein the measured values from the individual receivers are transmitted to a mother ship in a non-summing manner, and the position of the sensor frame in space, measured based on at least one motion sensor, is transmitted. The invention furthermore relates to a sea swell independent towed body as an water-surface carrier of a device platform for the ultra-high resolution 3D measurement of small structures in the sea floor and a modular device carrier for the three-dimensional measurement of small objects, submarine cables, other obstructions, archaeological structures, rocks, cliffs, low thickness deposit seams, and/or massive sulphides in the sea bed.

Inventors:
BIALAS JÖRG (DE)
BERNDT CHRISTIAN (DE)
VOLZ MARTIN (DE)
EISENBERG-KLEIN GERALD (DE)
Application Number:
PCT/DE2018/100959
Publication Date:
June 06, 2019
Filing Date:
November 26, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GEOMAR HELMHOLTZ ZENTRUM FUER OZEANFORSCHUNG KIEL (DE)
International Classes:
G01V1/38
Domestic Patent References:
WO2012006712A12012-01-19
WO2016089258A12016-06-09
Foreign References:
US4924449A1990-05-08
US20050180260A12005-08-18
US20130258811A12013-10-03
AU2011279350A12013-02-21
US20130258811A12013-10-03
US8125850B22012-02-28
US8391103B22013-03-05
US20120008461A12012-01-12
DE102012006566A12013-10-02
US7221620B22007-05-22
Attorney, Agent or Firm:
HANSEN UND HEESCHEN PATENTANWÄLTE (DE)
Download PDF:
Claims:
A N S P R Ü C H E

1. Seismisches dreidimensionales Vermessungsverfahren kleiner Objekte, Seekabel,

anderer Störkörper, archäologische Bauten, Felsen oder gering mächtiger

Ablagerungshorizonte, Massivsulfide im Meeresboden,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Vermessungsvorrichtung mit einem Rahmen mit mindestens einem Signalgeber und mindestens einem Signalempfänger besetzt ist, wobei die Signale im Bereich >0 Hz bis 20 kHz liegen, kontinuierlich im oder auf dem Wasser oberhalb des zu analysierenden Meeresbodens bewegt wird,

wobei

eine nicht summierende online Übertragung der Messwerte der einzelnen Empfänger zu einem Mutterschiff erfolgt,

und

eine online Übertragung der Position des Sensorrahmens im Raum gemessen anhand wenigstens eines Bewegungssensors erfolgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens einer der nachfolgenden Schritte zusätzlich erfolgt:

- Durchführen einer Flächenvermessungen durch Parallelprofile derart, dass sich diese zu einem 3D Datenvolumen ergänzen;

und / oder

- Erkennen und Auswerten der direkten Meeresbodenreflektion und ihres Ghost-Signales in den Messreihen der einzelnen Signalempfänger, um die aktuelle Tiefenlage des Signalempfängers zu bestimmen;

und / oder

- Auswerten der von einem Störkörper als Diffraktion zurück geworfenen Energie, um dessen Lage im Raum zu bestimmen;

und / oder

- Benutzen der gemessene Laufzeit der Meeresbodenreflektion an einem Sensor und deren Abweichung zu weiteren Sensoren zur Lagebestimmung des Sensors;

und / oder

- Ermitteln der geographischen Positionsinformationen des Geräteträgers über akustische Telemetrie.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

- Lage- und Navigationsinformationen durch einen Lagesensor und GPS Signale erfasst und online an das Mutterschiff übertragen werden;

und / oder

- Lage- und Navigationsinformationen online durch einen Lagesensor und akustische Signale oder eine Long-Baseline Installation erfasst und online an das Mutterschiff übertragen werden;

und / oder

- eine automatische Auswertung von Navigations- und Lagesensoren auf einem

Auftriebskörper oder Geräteträger erfolgt und Steuerungselemente automatisch nachgeregelt werden, um eine vorgegebene Kursfolge sicherzustellen;

und / oder

- Auswerten der Lage des Störkörpers online und interaktives Korrigieren der

Steuerelemente des Geräteträgeres und / oder der schiffseitigen Positionierung des Geräteträgers und / oder des Kurses vom Schiff. 4. Seegangsunabhängiger Schleppkörper als Überwasserträger einer Geräteplattform für die ultra-hochauflösende 3D Vermessung kleiner Strukturen im Meeresboden nach einem der vorangehenden Ansprüche,

wobei die Konstruktion des Schwimmkörpers nach dem Small-Waterplane-Area-Single- Hull-Prinzip ausgebildet ist und Auftriebs- und Schwerpunkt unterhalb der

Meeresoberfläche liegen und der Schwimmkörper im Seegang stabilisiert wird, wobei die Befestigung des Unterwassergeräteträgers erfolgt:

- mit Leinen oder Ketten, die in fester Konfiguration vom Schwimmkörper zu festgelegten Haltepunkten am Geräteträger führen,

oder

- mit Stempeln, die eine feste Verbindung zwischen Schwimmkörper und Geräteträger herstellen,

oder

- mit Stempeln, die eine im Abstand veränderliche Verbindung zwischen Schwimmkörper und Geräteträger herstellen. 5. Seegangsunabhängiger Schleppkörper nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Auftriebskörper oder Geräteträger über Steuerungshilfen verfügt, die einem Verdriften in Wind und Strom entgegen wirken durch einzelne oder untereinander kombinierte Anwendung von:

- über Kreuz geführte Schleppleinen;

- Rudersegmente;

- Propeller;

- Flettner Antrieb. 6. Seegangsunabhängiger Schleppkörper nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

parallel zur Schleppverbindung und zur Verbindung mit dem Geräteträger eine Daten- und Versorgungsleitung besteht, über die Steuerungskommandos für den Signalgeber, Steuerungskommandos für die Signalempfänger, Steuerungskommandos für die

Steuerungselemente, Onlineübertragung Werte der Datenaufzeichnung der

Signalempfänger an das Schleppschiff und/oder Onlineübertragung der Werte der Datenaufzeichnung von Navigationshilfen, GPS, Kursinformationen und Lagesensoren, Bewegungssensor, Motion Referenz Unit, an das Schleppschiff übertragbar sind. 7. Seegangsunabhängiger Schleppkörper nach Anspruch 4, 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Geräteträger an einem Tiefseedraht über dem Meeresboden schleppbar ist, wobei der Auftrieb an die Tiefe angepasst ist. 8. Seegangsunabhängiger Schleppkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

geographische Positionsinformationen des Geräteträgers über akustische Telemetrie ermittelbar ist. 9. Seegangsunabhängiger Schleppkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine automatische Auswertung von Navigations- und Lagesensoren auf dem

Auftriebskörper oder Geräteträger ausführbar ist und Steuerungselemente zur

Sicherstellung der Kursfolge automatisch regelbar sind. 10. Modularer Geräteträger zur dreidimensionalen Vermessung kleiner Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologischer Bauten, Felsen, gering mächtiger

Ablagerungshorizonte und/oder Massivsulfide im Meeresboden, mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bia 3 und / oder einem Schleppkörper nach einem der

Ansprüche 4 bis 8,

mit:

- einem definierten Rahmen mit mindestens zwei, quer zur Schlepprichtung orientierten, Reihen einzelner Signa lempfenger oder Gruppen von Slgnalempfängem,

- mindestens einer Signalquelle Im Zentrum oder mindestens zwei Signalquellen an den Außenselten des Sensorrahmens, als Jeweilige Signalgeber,

- einem oder mehreren Antrieben oder Steuerkieppen, die eine Poslttonekontrolle des Sensorrahmens im Raum ermöglichen,

- einer nicht summierenden online Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Messwerte der einzelnen Empfänger zu einem Mutterschiff,

- elner online Übertragungsvorrichtung zur online Übertragung der Position des

Sensonrahmens im Raum gemessen anhand wenigstens eines Bewegungssensors,

- einer online Steuerungsvonichtung zur Steuerung und Positionskorrektur des

Sensorrahmens Im Raum. 1 1.. Modularar Gerateträger nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dm**

wenigstens ein Merkmal ergänzend erfüllt ist, nflmllch dass:

- die Seltenauslage des Sensorrahmens so groß bemessen ist, dass bei einer

Seekabelvermessung die Trassen Verfolgung mit einer 3D [Erfassung in nur einem Überlauf erfolgen kann;

und / oder

- ein Trigerrahmen für Slgnelempfänger als feste Einheit oder aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist

und / oder

- in einzelne Rahmensegmente aNe Versorgung«- und Signalleitungen steckbar integriert sind;

und / oder

- der Trägerrahmen faltbar ausgebildet ist;

und / oder

- Signalqueilen als Signalgeber, die außerhalb des Rahmenzentrums montiert sind, zur verbesserten

Nutzung des Abstrahlkegels in gekippter Position vorgesehen sind;

und / oder

- eine Schleppverbindung zum Übenvassersohiff oder Mutterschiff durch Leinen oder Ketten in gekreuzter Anordnung vorgesehen ist; und / oder

- der Geräteträger über Steuerungshilfen verfügt, die einem Verdriften in Wind und Strom entgegen wirken durch einzelne oder untereinander kombinierte Anwendung von:

- über Kreuz geführten Schleppleinen;

und/oder

- passiven Elementen, Ruderflächen;

und/oder

- aktiven Elementen, rotierenden Antriebe.

Description:
Seismisches dreidimensionales Vermessungsverfahren kleiner Objekte, Seekabel und dergleichen im Meeresboden, seegangsunabhängiger Schleppkörper für die uKra- hochauflösende 3D Vermessung kleiner Strukturen im Meeresboden sowie Modularer Geräteträger zur dreidimensionalen Vermessung kleiner Objekte im Meeresboden Die Erfindung betrifft ein seismisches dreidimensionales Vermessungsverfahren kleiner

Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologische Bauten, Felsen oder gering mächtiger Ablagerungshorizonte, Massivsulfide im Meeresboden, wobei eine Vermessungsvorrichtung mit einem Rahmen mit mindestens einem Signalgeber, der vom niederfrequenten seismischen Bereich bis in den akustischen Bereich arbeitet, bevorzugt >0Hz bis 20 kHz, und mindestens einem Signalempfänger besetzt ist, kontinuierlich im oder auf dem Wasser oberhalb des zu analysierenden Meeresbodens bewegt wird, wobei eine nicht summierende online Übertragung der Messwerte der einzelnen Empfänger zu einem Mutterschiff erfolgt, und eine online

Übertragung der Position des Sensorrahmens im Raum gemessen anhand wenigstens eines Bewegungssensors erfolgt.

Die Erfindung betrifft weiter einen seegangsunabhängigen Schleppkörper als Überwasserträger einer Geräteplattform für die ultra-hochauflösende 3D Vermessung kleiner Strukturen im Meeresboden sowie einen modularen Geräteträger zur dreidimensionalen Vermessung kleiner Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologischer Bauten, Felsen, gering mächtiger Ablagerungshorizonte und/oder Massivsulfide im Meeresboden.

Bei der Verlegung von Seekabeln (Strom, Telefonie, etc.) besteht die Auflage diese in mindestens 1 ,5 m Tiefe unter dem Meeresboden zu vergraben. Die erfolgreiche

Tiefenverlegung muss nach Abschluss der Arbeiten nachgewiesen werden.

Wiederholungsmessungen sind im Abstand von 2 Jahren, später 4 Jahren, durchzuführen. Übliche Detektionstiefen sind zwischen 0 - 6 m, ausnahmsweise auch bis zu 10 m zu erwarten. Bisherige Verfahren arbeiten mit Magnetfeldvermessung oder akustischer Vermessung. Die Geräteträger werden am Schiff oder ROV (Remotely Operating Vehicle = selbstfahrendes Unterwasserfahrzeug) montiert (z.B. pangeo, SubSea) oder an der Meeresoberfläche geschleppt (z.B. GeoChirp3D, Kongsberg). Die Systeme verfügen über einen nur wenige Meter breiten Vermessungsfächer und sind somit anfällig gegenüber Kursabweichungen durch Strömung oder Verschwenkungen der Kabeltrasse. An der Meeresoberfläche geschleppte

Geräteträger sind anfällig gegenüber Seegang. Bei den eingesetzten Signalfrequenzen im kHz- Bereich ist eine mindestens zentimetergenaue Lagebestimmung der Empfänger notwendig, die in üblicher Seegangsbewegung kaum oder schwer zu erzielen ist. Die Magnetfeldmessung für stromführende Kabel scheitert an der fehlenden Vorhersagbarkeit bzw. Auswertbarkeit der zu erwartenden Anomalie. Bei der Kabelfertigung eingebrachte Magnetfeldprägungen können nur im stromlosen Zustand vermessen werden und erlauben eine Detektion nur bis ca. 1,8 m Vergrabungstiefe. Besonders in Sandlagen kann das Kabel häufiger bis 2 m absacken und ist dann mit diesem Verfahren nicht mehr nachweisbar. Akustische Verfahren können die Kabel bisher nur auf kreuzenden Profilen gut abbilden. Daher erfolgen diese Messungen nur punktuell. Zwischen den Messpunkten wird unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit des Kabels interpoliert. Das akustische pangeo System ist zwar für die profilhafte Vermessung entlang der Kabeltrasse konzipiert, kann aber aufgrund der geringen Fächerbreite die Vergrabungstiefe entlang der Kabeltrasse nur punktuell an Stellen optimaler Messbedingungen verfolgen.

Weiter betrifft die Erfindung einen Aufbau eines seegangsunabhängigen Schleppkörpers als Überwasserträger einer Geräteplattform für die ultra-hochauflösende 3D Vermessung kleiner Strukturen im Meeresboden. Durch die Konstruktion des Schwimmkörpers nach dem SWASH (Small Waterplane Area Single Hull) Prinzip (Fa. Abeking & Rasmussen) liegen Auftriebs- und Schwerpunkt unterhalb der Meeresoberfläche und stabilisieren den Schwimmkörper im

Seegang.

Die Erfindung betrifft einen modularen Geräteträger zur dreidimensionalen Vermessung kleiner Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologischer Bauten, Felsen, gering mächtiger Ablagerungshorizonte und/oder Massivsulfide im Meeresboden.

Aus dem Stand der Technik sind die folgenden Druckschriften bekannt

- Patent AU 2011279350: Strukturerkennung im marinen Untergrund anhand gekreuzter seismischer Transduceranordnung;

- Patent US 2013/0258811: Apparatur zur Abbildung des marinen Untergrundes - gleiche Sender - Empfängeranordnung, geodätische Positionierung über Transponder, bedarf aber abweichend zur hier vorgelegten Erfindung eines Bodenfahrzeugs für Messungen in vordefiniertem Abstand, in Verbindung mit gekreuzter Einweg-Messkette auf dem

Meeresboden, in Verbindung mit kohärenter Stapelung der Empfangssignale schon in der Empfangseinheit auf dem Geräteträger;

- Patent US 8,125,850, US 8,391,103, US 2012/0008461: Akustisches Array wird auf dem Meeresboden ausgelegt;

- Patent WO 2012/006712: Methode der seismischen Bestimmung akustischer Eigenschaften des Meeresbodens in Verbindung mit dem Pumpen von Flüssigkeiten.

Die WO 2016 / 089258 A1 zeigt ein elektromagnetisches Sensorsystem zur Bomben- und Seeminensuche am Meeresgrund mit einem Sensorenzugfahrzeug und einer Reihe von Sensoren und einem Deflektor, die jeweils an einem Kabel über den Meeresgrund gezogen werden.

Die DE 10 2012 006 566 A1 zeigt ein Verfahren zur Detektion von Seeminen sowie ein

Seeminendetektionssystem durch ein autonomes Unterwasserfahrzeug mit Sonar.

Ferner sind aus dem Stand der Technik folgende Druckschriften bekannt:

- GeoChirp3D von Fa. Kongsberg

- P-Cable US Patent 7,221,620 B2

- Sub-Bottom Imager von Fa. Pangeo Subsea

Mit Hinweis auf das Wissen des hier zuständigen Fachmanns wird nachfolgend erläuternd, aber nicht zwingend beschränkend ausgeführt:

Unter dem Begriff„seismisch", im Zusammenhang mit seismischen Signalgebern oder seismischen Signalempfängern, kann jede Art von die Seismik betreffende Instrumente und Messungen verstanden werden, wobei auf Wikipedia allgemein verwiesen wird, nämlich wobei die Seismik (auch Geoseismik) ein Teilgebiet der angewandten Geophysik ist und Methoden umfasst, welche die obere Erdkruste durch künstlich angeregte seismische Wellen erforschen und grafisch bzw. digital abbilden, wobei zwischen Landseismik, die am Festland eingesetzt wird, und Seeseismik, die auf Wasseroberflächen Anwendung findet, unterschieden wird.

Weiter kann bzw. wird unter dem Begriff„nicht summierenden ... Übertragung der Messwerte" im Unterschied zu einer„normalen" Übertragung von Messewerten, insbesondere mit Protokoll und in Blöcken, eine explizite signalbezogen getrennte Übertragung von Messwerten verstanden werden.

Im Weiteren kann bzw. wird unter dem Begriff„online Übertragung von Messwerten" bzw. mit dem Begriff„online" eine betriebsbereite Verbindung über ein Kommunikationsnetzwerk, hier von Messwerten, verstanden werden.

Als„online Übertragung einer Position" kann eine betriebsbereite Verbindung über ein

Kommunikationsnetzwerk, hier von Positionsdaten, verstanden werden.

Unter dem Begriff„Mutterschiff" als Fahrzeug allgemein, kann ein größeres Fahrzeug, z.B. ein Schiff, das kleinere Fahrzeuge, z.B. ein Boot, U-Boot oder dergl., begleitet und als Stützpunkt, z.B. zur Versorgung und für Reparaturen dient, betrachtet werden.

Nachfolgend kann unter dem Begriff„Parallelprofile" die Art und Weise der messtechnischen Anlage von geophysikalischen Profilen verstanden werden, die äquidistant zueinander in der Fläche bzw. im Raum angelegt werden.

Ferner kann unter den nachfolgenden Begriffe verstanden werden:

-„3D Datenvolumen" - die datentechnische Bezugnahme auf ein Voxel, die bevorzugt in einem geophysikalischen Geoinformationssystem verwaltet werden;

-„Ghost-Signal" - ein Geisterbild, welches durch schwache Kopien von Signalen entsteht, die gegenüber dem Hauptsignal zumeist (räumlich, zeitlich) versetzt entstehen;

-„Erkennung" - ein kognitiver Prozess, in dem wahrgenommene Signale einem bekannten Fakt zugeordnet werden;

-„geographische Positionsinformationen" - den Standort eines Geräts oder Teilnehmers in einem System, z.B. GPS (Global Positioning System) betreffend;

-„Lage- und Navigationsinformationen" - die Lage und Navigationsinformation eines Geräts oder Teilnehmers relativ zu einem definierten System, z.B. GPS (Global Positioning System); -„Lagesensor" - Sensor, der die relative Lage eines Geräts oder Teilnehmers in Bezug zu einem definierten System misst und/oder erfasst;

-„Long-Baseline Installation" - eine Messbasislinie, auf die bei einer Messung Bezug genommen wird;

-„automatische Auswertung" - eine gesteuerte oder geregelte Verarbeitung von Informationen ohne Einwirkung des menschlichen Geistes;

-„Antriebskörper" - ein dreidimensionaler Körper, der zumindest einen Antrieb

aufnehmen kann;

-„Gerätekörper" - ein dreidimensionaler Körper, der zumindest ein Gerät, z.B. einen Sensor oder dergl. aufnehmen kann;

-„Steuerungselemente"- Elemente eines Regelkreises oder Folgeregelkreises, die steuern;

-„automatisch nachgeregelt" - eine geregelte Verarbeitung von Informationen ohne Einwirkung des menschlichen Geistes;

-„Kursfolge" - eine navigationstechnischer Kurs, der auch mehrere gekoppelte Kurse in Folge aufweisen kann.

Die Probleme im Stand der Technik sind im Wesentlichen, dass bei der Verlegung von Seekabeln (Strom, Telefonie, etc.) die Auflage besteht, diese in mindestens 1,5 m Tiefe unter dem Meeresboden zu vergraben. Die erfolgreiche Tiefenverlegung muss nach Abschluss der Arbeiten nachgewiesen werden. Wiederholungsmessungen sind im Abstand von 2 Jahren, später 4 Jahren durchzuführen. Übliche Detektionstiefen sind zwischen 0 - 6 m,

ausnahmsweise auch bis zu 10 m zu erwarten.

Bisherige Verfahren arbeiten mit Magnetfeldvermessung oder akustischer Vermessung. Die Geräteträger werden am Schiff oder ROV (Remotely Operating Vehicle = selbstfahrendes Unterwasserfahrzeug) montiert (z.B. pangeo, SubSea) oder an der Meeresoberfläche geschleppt (z.B. GeoChirp3D, Kongsberg). Die Systeme verfügen über einen nur wenige Meter breiten Vermessungsfächer und sind somit anfällig gegen Kursabweichungen durch Strömung oder Verschwenkungen der Kabeltrasse. An der Meeresoberfläche geschleppte Geräteträger sind anfällig gegenüber Seegang. Bei den eingesetzten Signalfrequenzen im kHz-Bereich ist eine mindestens zentimetergenaue Lagebestimmung der Empfänger notwendig, die in üblicher Seegangsbewegung kaum oder schwer zu erzielen ist

Die Magnetfeldmessung für stromführende Kabel scheitert an der fehlenden Vorhersagbarkeit bzw. Auswertbarkeit der zu erwartenden Anomalie. Bei der Kabelfertigung eingebrachte Magnetfeldprägungen können nur im stromlosen Zustand vermessen werden und erlauben eine Detektion nur bis ca. 1,8 m Vergrabungstiefe. Besonders in Sandlagen kann das Kabel häufiger bis 2 m absacken und ist dann mit diesem Verfahren nicht mehr nachweisbar. Akustische Verfahren können die Kabel bisher nur auf kreuzenden Profilen gut abbilden. Daher erfolgen diese Messungen nur punktuell. Zwischen den Messpunkten wird unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit des Kabels interpoliert. Das akustische pangeo System ist zwar für die profilhafte Vermessung entlang der Kabeltrasse konzipiert, kann aber aufgrund der geringen Fächerbreite die Vergrabungstiefe entlang der Kabeltrasse nur punktuell an Stellen optimaler Messbedingungen verfolgen.

Weitere im Stand der Technik bekannte Probleme sind im Wesentlichen, dass bei der

Verlegung von Seekabeln (Strom, Telefonie, etc.) die Auflage besteht, diese in mindestens 1 ,5 m Tiefe unter dem Meeresboden zu vergraben. Die erfolgreiche Tiefenverlegung muss nach Abschluss der Arbeiten nachgewiesen werden. Wiederholungsmessungen sind im Abstand von 2 Jahren, später 4 Jahren durchzuführen. Übliche Detektionstiefen sind zwischen 0 - 6 m, ausnahmsweise auch bis zu 10 m zu erwarten.

Bisherige Verfahren arbeiten mit Magnetfeldvermessung oder akustischer Vermessung. Die Geräteträger werden am Schiff oder ROV (Remotely Operating Vehicle = selbstfahrendes Unterwasserfahrzeug) montiert (z.B. pangeo, SubSea) oder an der Meeresoberfläche geschleppt (z.B. GeoChirp3D, Kongsberg). Die Systeme verfügen über einen nur wenige Meter breiten Vermessungsfächer und sind somit anfällig gegen Kursabweichungen durch Strömung oder Verschwenkungen der Kabeltrasse. An der Meeresoberfläche geschleppte Geräteträger sind anfällig gegenüber Seegang. Bei den eingesetzten Signalfrequenzen im kHz-Bereich ist eine mindestens zentimetergenaue Lagebestimmung der Empfänger notwendig, die in üblicher Seegangsbewegung kaum oder schwer zu erzielen ist

Die Magnetfeldmessung für stromführende Kabel scheitert an der fehlenden Vorhersagbarkeit bzw. Auswertbarkeit der zu erwartenden Anomalie. Bei der Kabelfertigung eingebrachte Magnetfeldprägungen können nur im stromlosen Zustand vermessen werden und erlauben eine Detektion nur bis ca. 1,8 m Vergrabungstiefe. Besonders in Sandlagen kann das Kabel häufiger bis 2 m absacken und ist dann mit diesem Verfahren nicht mehr nachweisbar. Akustische Verfahren können die Kabel bisher nur auf kreuzenden Profilen gut abbilden. Daher erfolgen diese Messungen nur punktuell. Zwischen den Messpunkten wird unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit des Kabels interpoliert. Das akustische pangeo System ist zwar für die profilhafte Vermessung entlang der Kabeltrasse konzipiert, kann aber aufgrund der geringen Fächerbreite die Vergrabungstiefe entlang der Kabeltrasse nur punktuell an Stellen optimaler Messbedingungen verfolgen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräteträger zu konstruieren, der für eine ultra-hochauflösende 3D seismische Vermessung geeignet ist. Der Geräteträger soll bei Seegang einsetzbar sein und eine kontinuierliche, der (Kabel-)trasse folgende,

Vermessung erlauben. Das akustische Verfahren soll eine Auflösung im Zentimeterbereich ermöglichen und eine ausreichende Eindringung bis zu 10 m in den Meeresboden hinein ermöglichen. In weiteren Anwendungen wird das Verfahren auch für die Detektion anderer Gegenstände im Meeresboden einsetzbar sein. Mit einer Lösung vom Überwasserträger wird die Sensorplattform und Verfahrenstechnologie den Einsatz des Systems in tief geschleppten Vermessungen am Meeresboden ermöglichen. Flach liegende Fluidkanäle oder geologische Einheiten wie z.B. Massiv-Sulfid Vorkommen (eSMS) und vergleichbare Strukturen sind mögliche Vermessungsziele.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung die integrative Verfahrenstechnik, bestehend aus einem Geräteträger, einem seegangsunabhängigen Schleppkörper und hierauf spezifisch

abgestimmter Ansätze zur Datenverarbeitung, durch die erst die geforderte Genauigkeit von Lageinformationen erarbeitet werden, die einen Einsatz von seismischen Signalfrequenzen im Bereich einiger hundert Hertz (Hz) bis Kilohertz (kHz) erlauben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräteträger zu konstruieren, der für eine ultra-hochauflösende 3D seismische Vermessung geeignet ist. Der Geräteträger soll bei Seegang einsetzbar sein und eine kontinuierliche, der (Kabel-)trasse folgende,

Vermessung erlauben. Das akustische Verfahren soll eine Auflösung im Zentimeterbereich ermöglichen und eine ausreichende Eindringung bis zu 10 m in den Meeresboden hinein ermöglichen. In weiteren Anwendungen wird das Verfahren auch für die Detektion anderer Gegenstände im Meeresboden einsetzbar sein. Mit einer Lösung vom Überwasserträger wird die Sensorplattform und Verfahrenstechnologie den Einsatz des Systems in tief geschleppten Vermessungen am Meeresboden ermöglichen. Flach liegende Fluidkanäle oder geologische Einheiten wie z.B. Massiv-Sulfid Vorkommen (eSMS) und vergleichbare Strukturen sind mögliche Vermessungsziele.

Gegenstand der diesseitigen Offenbarung ist die Konstruktion eines seegangsunabhängigen Schleppträgers für eine ultra-hochauflösende 3D Vermessungsplattform. Ein Überwasserkörper nach SWASH (Small Waterplane Area Single Hull) Verfahren (siehe Fa. Abeking und

Rasmussen) wird über Leinen, Ketten oder Stempel mit einer Unterwasserplattform verbunden. Anhand von Längen und Befestigungspunkten der Leinen, Ketten oder Stempel sind präzise Lagebestimmungen einzelner Segmente der Unterwasserplattform möglich.

Längenveränderliche Stempel können eine zusätzliche Anpassung an Wassertiefen oder Seegangsbedingungen bieten.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zur seismischen 3D Vermessung kleiner Objekte (Seekabel und andere Störkörper wie archäologische Bauten oder Felsen) oder gering mächtiger Ablagerungshorizonte (z.B. Massivsulfide) im Meeresboden, gemäß Hauptanspruch.

Das seismische dreidimensionale Vermessungsverfahren kleiner Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologische Bauten, Felsen oder gering mächtiger Ablagerungshorizonte,

Massivsulfide im Meeresboden ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vermessungsvorrichtung mit einem Rahmen mit mindestens einem seismischen und/oder akustischen Signalgeber und mindestens einem seismischen und/oder akustischen Signalempfänger besetzt ist,

kontinuierlich im oder auf dem Wasser oberhalb des zu analysierenden Meeresbodens bewegt werden, wobei eine nicht summierende online Übertragung der Messwerte der einzelnen

Empfänger zu einem Mutterschiff erfolgen kann, und eine online Übertragung der Position des Sensorrahmens im Raum gemessen anhand wenigstens eines Bewegungssensors erfolgen kann.

Flächenvermessungen können durch Parallelprofile erfolgen, die sich zu einem 3D

Datenvolumen ergänzen.

Eine Erkennung der direkten Meeresbodenreflektion und ihres Ghost-Signales in den

Messreihen der einzelnen Signalempfänger kann ausgewertet werden, um die aktuelle

Tiefenlage des Signalempfängers zu bestimmen.

Die von einem Störkörper als Diffraktion zurück geworfene Energie kann ausgewertet werden, um dessen Lage im Raum zu bestimmen.

Ferner kann die gemessene Laufzeit der Meeresbodenreflektion an einem Sensor und deren Abweichung zu weiteren Sensoren zur Lagebestimmung des Sensors benutzt werden.

Weiter kann über akustische Telemetrie geographische Positionsinformationen des

Geräteträgers ermittelt werden.

Die Lage- und Navigationsinformationen können durch einen Lagesensor und GPS Signale erfasst und online an das Mutterschiff übertragen werden.

Ferner können die Lage- und Navigationsinformationen online durch einen Lagesensor und akustische Signale oder eine Long-Baseline Installation erfasst und online an das Mutterschiff übertragen werden. Es kann eine automatische Auswertung von Navigations- und Lagesensoren auf einem

Auftriebskörper oder Geräteträger erfolgen und Steuerungselemente automatisch nachgeregelt werden, um eine vorgegebene Kursfolge sicherzustellen.

Die Lage des Störkörpers kann online ausgewertet und zur Korrektur

- der Steuerelemente des Geräteträgeres

- der schiffseitigen Positionierung des Geräteträgers und/oder

- des Kurses vom Schiff,

interaktiv verwendet werden. Weiter gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Aufbau eines seegangsunabhängigen Schleppkörpers als Überwasserträger einer Geräteplattform. Durch die Konstruktion des Schwimmkörpers nach dem SWASH (Small Waterplane Area Single Hull) Prinzip (Fa. Abeking & Rasmussen) liegen Auftriebs- und Schwerpunkt unterhalb der Meeresoberfläche und stabilisieren den Schwimmkörper im Seegang, gemäß Hauptanspruch.

Der seegangsunabhängige Schleppkörper ist als Überwasserträger einer Geräteplattform ausgebildet, wobei die Konstruktion des Schwimmkörpers nach dem Small-Waterplane-Area- Single-Hull-Prinzip ausgebildet ist und Auftriebs- und Schwerpunkt unterhalb der

Meeresoberfläche liegen und der Schwimmkörper im Seegang stabilisiert wird, wobei die Befestigung des Unterwassergeräteträgers erfolgt

- mit Leinen oder Ketten, die in fester Konfiguration vom Schwimmkörper zu festgelegten Haltepunkten am Geräteträger führen,

oder

- mit Stempeln, die eine feste Verbindung zwischen Schwimmkörper und Geräteträger herstellen,

oder

- mit Stempeln, die eine im Abstand veränderliche Verbindung zwischen Schwimmkörper und Geräteträger herstellen.

Ferner kann der Auftriebskörper oder Geräteträger über Steuerungshilfen verfügen, die einem Verdriften in Wind und Strom entgegen wirken durch einzelne oder untereinander kombinierte Anwendung von:

- über Kreuz geführte Schleppleinen;

- Rudersegmente;

- Propeller;

- Flettner Antrieb. Weiter kann parallel zur Schleppverbindung und zur Verbindung mit dem Geräteträger eine Daten- und Versorgungsleitung bestehen, über die Steuerungskommandos für den

Signalgeber, Steuerungskommandos für die Signalempfänger, Steuerungskommandos für die Steuerungselemente, Onlineübertragung der Werte der Datenaufzeichnung der

Signalempfänger an das Schleppschiff und/oder Onlineübertragung der Werte der

Datenaufzeichnung von Navigationshilfen, GPS, Kursinformationen und Lagesensoren, Bewegungssensor, Motion Referenz Unit, an das Schleppschiff übertragbar sind.

Insbesondere kann der Auftrieb so bemessen werden, dass der Geräteträger an einem

Tiefseedraht über dem Meeresboden schleppbar ist.

Weiter können geographische Positionsinformationen des Geräteträgers über akustische Telemetrie ermittelt werden.

Es kann insbesondere eine automatische Auswertung von Navigations- und Lagesensoren auf dem Auftriebskörper oder Geräteträger ausgeführt werden und Steuerungselemente

automatisch um eine Kursfolge sicherzustellen entsprechend angesteuert und geregelt werden. Ferner gelöst wird die Aufgabe bzw. Aufgaben mit einem zur Konstruktion geplanten

Geräteträger, der für eine ultra-hochauflösende 3D seismische Vermessung geeignet ist Der Geräteträger soll bei Seegang einsetzbar sein und eine kontinuierliche, der (Kabel-)trasse folgende, Vermessung erlauben. Das akustische Verfahren soll eine Auflösung im

Zentimeterbereich ermöglichen und eine ausreichende Eindringung bis zu 10 m in den

Meeresboden hinein ermöglichen. In weiteren Anwendungen wird das Verfahren auch für die Detektion anderer Gegenstände im Meeresboden einsetzbar sein. Mit einer Lösung vom Überwasserträger wird die Sensorplattform und Verfahrenstechnologie den Einsatz des Systems in tief geschleppten Vermessungen am Meeresboden ermöglichen. Flach liegende Fluidkanäle oder geologische Einheiten wie z.B. Massiv-Sulfid Vorkommen (eSMS) und vergleichbare Strukturen sind mögliche Vermessungsziele.

Gegenstand dieser Offenbarung ist ein modular aufgebauter Gitterrahmen, der eine

spezifizierte Halterung für Signalquellen und Sensoren für 3D seismische und andere

Messverfahren bietet Ähnlich Leitersprossen ausgeführte Segmente werden mit Sensoren, Kabeln und Systemsteckern ausgestattet. Die Module können untereinander gesteckt werden und so den individuellen Aufbau eines, an die Vermessung angepassten, Geräteträger ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist der modulare Geräteträger zur dreidimensionalen Vermessung kleiner Objekte, Seekabel, anderer Störkörper, archäologischer Bauten, Felsen, gering mächtiger Ablagerungshorizonte und/oder Massivsulfide im Meeresboden, ausgebildet mit:

- einem definierten Rahmen mit mindestens zwei, quer zur Schlepprichtung orientierten, Reihen einzelner Signal-Empfänger oder Gruppen von Signal-Empfängern,

- mindestens einer Signalquelle im Zentrum oder mindestens zwei Signalquellen an den Außenseiten des Sensorrahmens,

- einem oder mehreren Antrieben oder Steuerklappen, die eine Positionskontrolle des

Sensorrahmens im Raum ermöglichen,

- einer nicht summierenden online Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Messwerte der einzelnen Empfänger zu einem Mutterschiff,

- einer online Übertragungsvorrichtung zur online Übertragung der Position des

Sensorrahmens im Raum gemessen anhand wenigstens eines Bewegungssensors,

- einer online Steuerungsvorrichtung zur Steuerung und Positionskorrektur des

Sensorrahmens im Raum.

Weiter kann die Seitenauslage des Sensorrahmens so groß bemessen werden, dass bei einer Seekabelvermessung die Trassenverfolgung mit einer 3D Erfassung in nur einem Überlauf erfolgen kann.

Der Trägerrahmen für Signalempfänger kann als feste Einheit oder aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein.

In einzelne Rahmensegmente können alle Versorgungs- und Signalleitungen steckbar integriert sein.

Der Trägerrahmen kann zudem faltbar ausgebildet sein.

Die Signalquellen, die außerhalb des Rahmenzentrums montiert sind, können zur verbesserten Nutzung des Abstrahlkegels in gekippter Position vorgesehen sein.

Ferner kann eine Schleppverbindung zum Überwasserschiff oder Mutterschiff durch Leinen oder Ketten in gekreuzter Anordnung vorgesehen sein, so dass ein seitliches Verdriften weitgehend unterbleibt.

Insbesondere kann der Geräteträger über Steuerungshilfen verfügen, die einem Verdriften in Wind und Strom entgegen wirken, durch einzelne oder untereinander kombinierte Artwendung von:

- über Kreuz geführten Schleppleinen;

- passiven Elementen, Ruderflächen;

und/oder

- aktiven Elementen, rotierenden Antriebe.