文档介绍：中南大学硕士学位论文摘要
摘要
随着世界经济和科学技术的飞速发展,人类对矿产资源的需求量
与日俱增,由于陆地资源的日趋枯竭,人们开始把目光转向海洋。深
海钴结壳成为世纪最具有商业开采价值的战略资源,世界主要发
达国家已经开始了开采研究工作。面对国际社会对海洋资源争夺的形
势,为维护我国的海洋权益,开辟我国新的矿产资源来源,本文在国
家自然科学基金项目“深海钴结壳微地形监测技术与最佳采集深度建
模研究”的资助下,对深海钴结壳的识别做了相关研究。
根据分形理论在特征提取中的应用,本文提出了一种基于分形特
征的声学回波识别深海钴结壳的方法。论文紧紧围绕特征提取、特征
优化和分类器设计这三个问题,对钴结壳识别展开研究。根据超声波
探测底质得到的回波信号具有分形特性,在讨论了利用单一维数不能
完全刻画分形信号的基础上,提取了广义维数分形特征。由于原始特
征的维数较高且存在非线性关系,利用核判别分析方法进行特
征优化,得到了最佳非线性目标识别特征矢量。最后设计了概率神经
网络分类器。在此理论基础上,对我国钴结壳调查区内的种代表
性海底底质,在实验室水池内进行钴结壳识别试验。试验结果表明:
平均仅为%。由此可看出,本论文提出的钴结壳识别方法是有效可
行的。
本文的研究为深海钴结壳识别提供了良好的理论基础,为我国的
深海采矿事业提供了有效的技术支持。
关键词:钴结壳识别,分形,核判别分析,概率神经网络
中南大学硕上学位论文
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中南大学硕上学位论文第一章绪论
弟一早三百了匕第一章绪论
课题研究的背景及意义
随着世界经济的快速发展,人类对矿产资源的需求量与日俱增。由于陆地资
源的日趋枯竭,人们开始把目光转向海洋。大洋钴结壳是一种重要的大洋多金属
矿产资源,一般生长在水深的海山、海台顶部和坡上的壳状物,富
含:钻、镍、银、铜、金、锰和稀土元素等战略物资巍W杲峥谴⒘烤薮螅
太平洋赤道西段海底麦哲伦等四个海山的储量就有近亿吨,是海底极为重要
的具有经济开发价值的矿产资源。自上世纪年代以来,美国、日本、俄罗斯、
德国和韩国等都先后开展了钴结壳开采方法和装备的研究凹薄N夜丝谥诙啵
矿产资源人均占有量远低于世界平均水平。因此,研究、开发钴结壳的采集技术
和装备,既是国家长期持续发展的需要,也是国家海洋战略的重要组成部分。
在中国大洋矿产资源研究开发协会“十五”重点项目“钴结壳采集模型机关
键技术及装备研究”和国家自然科学基金项目“深海钴结壳微地形监测技术与最
佳采集深度建模研究’’的支持下,中南大学秦宣云博士等研究了深海钴结壳最佳
切削深度优化采集模型和螺旋滚筒式钻结壳采集装备,为深海钴结壳的开采提供
了理论和技术支持¨¨。然而,在我国钴结壳调查区内,海底底质类型较多样性
化,不仅有钴结壳,也有海泥、细砂等各类海底沉积物,还有玄武岩等各种海底
岩石。因此,采矿车在圈定的钴结壳矿区内进行作业时必须首先要判断切削头
海底高度在两米以内唇ú杉那胺揭恍】榍大小通常由切削头的尺寸决
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状态,再按照最优切削深度模型进行作业;若其不是钴结壳,则不测其厚度,采
矿车不予开采,并转到下一块目标区域。这样就可以避免把其它海底底质当作钴
结壳,造成采矿车误采,从而提高有效采集率。可见,寻求一种适用于采矿车的
钴结壳识别研究方法是实现钴结壳采集的必要前提。
目前我国钴结壳调查工作尚处于资源勘探与评价及矿区圈定等初期阶段,了
解海底钴结壳资源状况的主要手段就是大量的拖网等地质取样和海底视像资料
的分析。地质取样一般是按一定网络间距缂涓羰倜字潦ɡ定点离散地
取样,并通过资料内插与外延来了解区域内海底底质的特性。它是钴结壳区预查
和普查期间的主要调查手段,对了解海底钴结壳的宏观资源状况有着不可忽视的
作用,适合用于在大面积海底范围内进行初步和粗略的矿产资源调查与圈矿
中南大学硕上学位论文第一章绪论
。然而,地质取样设备较复杂、庞大、笨重,在几千米深的海底工作时既费
时又费力、费钱、效率低,而且不能在海底现场自动分析样品的类型,需要把样
品带回作业船甲板上甚至实验室内并结合专家的经验才能辨别底质类型。由