一、工程物探法
海底管道和周圍地層沉積物在聲波、電磁等物理性質(zhì)方面存在差異。工程物探法就是利用各種物探設(shè)備尋找、識別和分析各種差異，以達(dá)到探測目的。這類探測技術(shù)主要有測深儀（單波束和多波束）探測、側(cè)掃聲吶探測、掃描聲吶探測、合成孔徑聲吶探測、淺地層剖面探測和磁力儀探測等。
⒈測深儀探測
測深儀的工作原理是由換能器向水中發(fā)射一個(gè)（單波束）或多個(gè)（多波束）具有一定空間指向性的短脈沖聲波（波束），波束到達(dá)海底后，發(fā)生反射、透射和散射，回波被換能器接收，根據(jù)聲速和傳播時(shí)長可計(jì)算換能器到海底的距離。重復(fù)這一過程就可對水深進(jìn)行連續(xù)測量，利用這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對海底管道的探測。與單波束相比，多波束測深具有直觀、高效和高分辨率等特點(diǎn)。
這種判斷方法通常對敷設(shè)于海底面的管道有效，當(dāng)管道敷設(shè)于管溝中時(shí)，測探儀的探測能力受水深、溝寬和溝深等因素的影響。水深的增大將導(dǎo)致?lián)Q能器單位時(shí)間內(nèi)能接收到的有效聲信號數(shù)目（即采樣更新率）減少，分辨率降低；在同一水深處，波束角越小，反映的微地貌越細(xì)致，大波束角的測深儀無法將海底管道和溝坡區(qū)分開來。
由于受到波束角的影響，探測到的管溝有可能發(fā)生形變，與管道的反射相互混淆，造成解釋困難。另外，測深儀發(fā)射的聲波無法接觸到埋藏的海底管道，無法探測其位置及埋深，此時(shí)需結(jié)合其他設(shè)備進(jìn)行測量。
⒉側(cè)掃聲吶探測
側(cè)掃聲吶俗稱海底掃描，主要根據(jù)聲波發(fā)射和返回時(shí)間的長短，用不同的灰度加以顯示，形成海底探測帶的聲學(xué)圖譜圖像，可清楚地看到海底的特征和位于海底面的目標(biāo)物。根據(jù)側(cè)掃聲吶的幾何關(guān)系，運(yùn)用相似三角形原理，可計(jì)算出目標(biāo)物的高度；側(cè)掃聲吶還可以探測海底目標(biāo)物（包括海底管道）的位置、狀態(tài)、規(guī)模等。在出現(xiàn)管道的側(cè)掃聲吶圖像中，可根據(jù)管道兩側(cè)的陰影判斷其狀態(tài)。
對于裸露的管道，特別是有一定長度規(guī)?；蛴兴鄩簤K防護(hù)等輔助設(shè)施的管道，側(cè)掃聲吶探測效果顯著、精度高、可靠性強(qiáng)，能夠達(dá)到事半功倍的效果；對于掩埋的管道，其探測效果較差，僅可對掩埋狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，對掩埋位置只能根據(jù)管道埋設(shè)留下的痕跡作出大致判斷，探測埋深還需結(jié)合其他技術(shù)。
⒊掃描聲吶探測
掃描聲吶相當(dāng)于一種定點(diǎn)可旋轉(zhuǎn)式的側(cè)掃聲吶，其原理為：換能器發(fā)射聲脈沖，遇到海底或物體時(shí)反射回波，回波被聲吶接收后，根據(jù)信號時(shí)延和強(qiáng)度形成圖像，然后旋轉(zhuǎn)聲吶探頭，再次重復(fù)發(fā)射和接收過程，最后旋轉(zhuǎn)360°形成一幅完整的海底圖像。在作業(yè)時(shí)，探頭由一個(gè)三腳支架固定，將三腳支架放到海底后，探頭靠重力作用在水中保持豎直，通過一根電纜對其進(jìn)行供電及數(shù)據(jù)傳輸。掃描聲吶的掃描范圍在0.5～100.0m之間，可用不同的量程記錄聲吶圖像。量程越小，分辨率越高，圖像越清晰，細(xì)小的物體也越容易被探測到。
掃描聲吶調(diào)查具有作業(yè)效率高、準(zhǔn)確性高、成圖直觀等優(yōu)點(diǎn)。作業(yè)受天氣及周圍施工影響小，2～3人即可，攜帶設(shè)備少、使用方便、操作簡單，可依托已建平臺或船舶實(shí)施作業(yè)。
但是，掃描聲吶也存在一些不足之處：與側(cè)掃聲吶類似，無法探測掩埋的管道；聲吶探頭放入海底后，無法確定探頭初始方位，掃描圖像缺少有效的坐標(biāo)信息；必須在掃描圖像上找到兩個(gè)已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)（通常選取平臺樁腿）對圖像進(jìn)行修正，對于沒有明顯參考點(diǎn)的調(diào)查區(qū)域則無法得出其坐標(biāo)信息。因此，一般在已建平臺附近使用掃描聲吶進(jìn)行海底管道及地貌探測。
⒋合成孔徑聲吶探測
合成孔徑聲吶（SAS）是一種高分辨率成像聲吶，其基本原理是利用小尺寸基陣在運(yùn)動軌跡上的順序位置發(fā)射并接收回波信號，根據(jù)空間位置和相位關(guān)系，對不同位置的回波信號進(jìn)行相干疊加處理，進(jìn)而獲得沿運(yùn)動方向的高分辨率聲吶圖像。合成孔徑技術(shù)主要有兩項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：一是對目標(biāo)的分辨能力與距離和采用的聲信號頻率無關(guān)；二是可以采用小尺度的聲吶基陣獲得高分辨率的目標(biāo)圖像，且方位向分辨率在全測繪帶上保持恒定高分辨率，不受作用距離影響。因此，SAS探測技術(shù)是掩埋目標(biāo)（包括管道）探測的理想技術(shù)。
SAS探測方式與側(cè)掃聲吶探測方式基本一致，都是將換能器固定于船側(cè)某一位置或者拖曳于船尾一定距離，開動船只，在設(shè)計(jì)的測線上低速航行并進(jìn)行同步定位。SAS也可搭載于水下自治機(jī)器人（AUV）或遙控?zé)o人潛水器（ROV）上進(jìn)行探測作業(yè)。
雙頻SAS在進(jìn)行海底管道探測時(shí)，探測寬度可達(dá)300m，探測深度可達(dá)2m，在探測寬度范圍內(nèi)可以探測出連續(xù)的管道圖像，易對海底管道進(jìn)行追蹤，如圖5所示。其彌補(bǔ)了淺地層剖面儀只能垂向交點(diǎn)探測的不足，提高了探測精度和工作效率，是掩埋海底管道探測的有效技術(shù)手段。但是，現(xiàn)階段雙頻SAS只能定性判斷管道的掩埋深度。與其他設(shè)備相比，雙頻SAS設(shè)備價(jià)格昂貴，性價(jià)比相對較低。
⒌淺地層剖面探測
淺地層剖面探測是一種基于水聲學(xué)原理的連續(xù)走航式探測水下淺地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的地球物理方法，其基本原理與測深儀類似，通過換能器將控制信號轉(zhuǎn)換成聲脈沖向海底發(fā)射，該聲脈沖在海水和地層傳播過程中遇到聲阻抗界面，一部分反射回?fù)Q能器，另一部分繼續(xù)向地層深處傳播，同時(shí)回波陸續(xù)返回，聲波傳播的聲能逐漸損失，直到耗盡止，這些返回來的聲波被儀器接受并轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號記錄和儲存，最后輸出為反映地層聲學(xué)特征的剖面。
淺地層剖面儀探測海底管道屬于剖面探測，在與管道垂直的測線上具有很好的探測效果，但由于管道是連續(xù)的，這就會留下很長距離的空白段，探測這些空白段的管道需要結(jié)合其他設(shè)備進(jìn)行。例如，對于平面位置不明確的管道，需結(jié)合磁力探測或側(cè)掃聲吶探測，先進(jìn)行區(qū)域探測，確定管道的大致分布區(qū)域后再進(jìn)行淺地層剖面探測，以獲得海底管道的準(zhǔn)確參數(shù)。
調(diào)查表明，海底底質(zhì)、氣水界面、外界噪聲、海況等多種海上環(huán)境因素對探測效果有較大影響。實(shí)踐證明，使用淺地層剖面儀探測管徑小于101.6mm的管道效果較差。
⒍磁力儀探測
磁力儀可以探測各種不同直徑的海底管道，但無法探測非金屬材料管道。對于金屬材料制成的海底管道使用磁力儀探測時(shí)，磁力調(diào)查測線一般垂直于管道走向布設(shè)，當(dāng)作業(yè)船攜帶或拖曳磁力儀在管道上方經(jīng)過時(shí)，磁力儀將有異常值顯示，將每條測線上的磁力異常點(diǎn)位置連接在一起，就可以確定管道的位置和走向。
物體在某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度與該物體的體積及性質(zhì)成正比，與距該物體的距離的三次方成反比。在探測直徑較小或者埋深較大的管道時(shí)，應(yīng)采取一些必要措施，以提高探測精度，如：適當(dāng)降低船速、在磁力儀附近增加配重等，使磁力儀的拖魚盡量靠近海底（一般距離海底4～8m為宜）；使用小噸位和無磁性或弱磁性的木質(zhì)小漁船作為測量船；調(diào)查過程中拖纜長度應(yīng)大于船長的3倍以上。
海底管道的磁力異常容易受到周圍介質(zhì)的影響，如果在管道周圍存在鋼板、鋼管、鐵絲、錨鏈以及平臺時(shí)，探測結(jié)果將會有偏差，因此，在近平臺海底管道調(diào)查時(shí)，需采用其他探測方式進(jìn)行。
二、潛水作業(yè)法
與工程物探法相比，潛水作業(yè)法更直觀。潛水作業(yè)法有人工潛水探摸和ROV搭載兩種方式。潛水探摸即潛水員入水對海底管道進(jìn)行探摸，確定管道位置及狀態(tài)。ROV搭載是由水面母船上的工作人員利用連接ROV的臍帶纜，操縱ROV通過搭載水下攝像機(jī)、各種聲吶等專用設(shè)備進(jìn)行直觀觀察或探測，還能通過多功能機(jī)械手進(jìn)行相關(guān)水下作業(yè)。ROV搭載可以理解為人工潛水探摸的延伸，是一種直接接觸式的方法，同時(shí)還可搭載多種物探設(shè)備進(jìn)行探測，也可稱為一種綜合探測方法。
⒈潛水探摸探測技術(shù)
潛水探摸探測技術(shù)是指潛水員攜帶超短基線（USBL）水下定位系統(tǒng)的信標(biāo)入水直接對海底管道進(jìn)行目視檢查的一種方法。海底管道的位置使用水面差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）和USBL水下定位系統(tǒng)對潛水員進(jìn)行綜合定位間接確定；管道狀態(tài)依靠潛水員頭頂攜帶的水下攝像機(jī)及潛水員的目視檢查結(jié)果確定。
潛水探摸對于裸露管道可準(zhǔn)確定位。作業(yè)時(shí)潛水員沿管道每隔2～5m采集一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)潛水員攜帶的攝像機(jī)及視覺描述，可獲得定位點(diǎn)處管道的狀態(tài)，如裸露長度、懸跨高度、周圍障礙物情況等。潛水員近距離接觸管道易發(fā)現(xiàn)工程物探方法不易發(fā)現(xiàn)的障礙物及損傷等狀況，不僅能校核工程物探結(jié)果的可靠性，而且也提高了探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。潛水探摸可依托已建平臺、四點(diǎn)錨泊船舶或動力定位船舶探測海底管道。
潛水探摸作業(yè)受天氣影響大，風(fēng)險(xiǎn)高，作業(yè)效率低（僅在平潮期作業(yè)），作業(yè)人員和設(shè)備多受平臺場地限制，成本相對較高，在水深大于60m或水流較急的情況下潛水員入水危險(xiǎn)性相當(dāng)大。
⒉ROV搭載管道探測技術(shù)
ROV搭載管道探測技術(shù)主要利用ROV搭載相關(guān)的物探設(shè)備進(jìn)行海底管道探測。在一般情況下，母船應(yīng)為動力定位船，同時(shí)配備水下定位系統(tǒng)對ROV進(jìn)行定位。一般來看，ROV搭載管道探測技術(shù)包括以下幾種：
⑴ROV搭載水下攝像機(jī)。該方法獲得的資料比較直觀易判讀，容易確定管道精確位置。但是，該方法要求海水清澈，在水質(zhì)渾濁地區(qū)不太適用。
⑵OV搭載聲吶（多波束測深儀、側(cè)掃聲吶、掃描聲吶、高清晰度雙頻識別聲吶）。該方法獲得的資料直觀易判讀，也容易確定管道精確位置，對海水的清晰度沒有要求。
⑶ROV搭載雙頭截面掃描儀。該方法類似于淺地層剖面儀，用于管道斷面掃描和懸空探測，資料成果的優(yōu)缺點(diǎn)與淺地層剖面儀基本一致。
⑷ROV搭載TSS 350/400管道探測儀、海底成像儀等。該方法可以對管道兩側(cè)一定范圍（20m以內(nèi)）、海底以下一定深度范圍（5m以內(nèi)）進(jìn)行探測，可對海底管道進(jìn)行連續(xù)跟蹤探測。
綜上所述，ROV搭載管道探測技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于用機(jī)器人代替人，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，動力充足，可滿足復(fù)雜的探測設(shè)備和較大的作業(yè)機(jī)械用電，信息和數(shù)據(jù)的傳遞和交換快捷方便、數(shù)據(jù)量大，采集的資料質(zhì)量高。但是，在作業(yè)時(shí)需要?jiǎng)恿Χㄎ淮?，需要水下定位系統(tǒng)及搭載專業(yè)探測設(shè)備和作業(yè)人員，資料采集速度慢（1kn左右）、作業(yè)效率低、成本高，⑴和⑵都不能探測掩埋的管道，這些因素都限制了ROV搭載管道探測技術(shù)的廣泛使用。
