GIS支持下的黑潮锋特征提取方法研究

海洋环境对舰艇的作战效能具有重要影响,特别是海洋锋等海洋中尺度现象将导致水下声传播产生畸变从而严重影响舰艇的声学探测.研究了黑潮锋区海洋环境的特点,提出了利用趋势面分析得到黑潮锋区温度场的大面分布以及黑潮锋的变化趋势,探讨了计算温度场坡度、提取黑潮锋空间分布特征的方法,分析结果表明了该方法的有效性.     

基于三棱柱11剖分法的海洋温度场动态三维建模方法研究

海水的温度是海洋物理性质中最基本的要素之一,随着对地球研究的逐步深入,数字地球的建模范围也从陆地向海洋延伸,从静态向动态建模发展。由于海洋每时每刻都在变化,对海洋温度场的三维建模尤其是动态三维建模尤为困难。本文分析了海洋温度场数据获取的方法,并从动态温度场数据的特点出发,提出了基于三棱柱11剖分法的海洋温度场动态三维建模方法,提取对象中的等温面作为特征对三维温度场进行建模和表达。实验表明,本文提出的方法可以高效地对动态三维温度场进行建模和表达。     

基于Web服务的多源海洋温度场时空过程可视化研究

分析了当前海洋温度场数据在数据和模型共享与应用方面存在的不足,结合Web Service技术,提出在分布式网络环境下将海洋温度数据与应用模型封装为web服务的方式,实现多源海洋温度场数据时空过程可视化应用的方法。并基于该方法构建了"多源海洋温度数据动态集成与远程可视化系统平台"。通过该平台的构建,为用户提供海洋温度数据的透明的Web应用,实现了基于网络对多源海洋温度场数据的集成与交互式时空过程可视化表达。     

基于NetCDF数据模型的海洋环境数据三维可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性等特点,本文在全面分析NetCDF数据模型的原理、数据组织及其调度方法的基础上,基于大范围三维虚拟场景,设计了符合NetCDF标准典型海洋环境要素的三维动态渲染模型,实现了海洋环境要素数据的三维动态可视化表达与分析。实验表明,本文方法为复杂海洋现象的表达、变化规律分析以及趋势预测等研究提供强有力的可视化辅助工具。     

基于GIS海洋环境统计分析系统设计与实现

介绍了海洋环境统计分析系统的设计与实现,从系统架构设计、数据库设计、系统主要功能角度描述了基于海洋环境综合数据库的海洋环境统计分析系统的设计与主要功能。系统基于B/S架构和GIS技术,采用Java语言进行开发,实现了海洋环境水文气象要素横向上的覆盖,同时也实现了海洋环境水文气象要素从统计分析到气候变化分析,到现象分析纵向上的探索。系统实现了各级产品多种形式的GIS空间化,形成了制作统计分析与客观分析的散点图、填色图、等值线图、玫瑰图、流矢量图、台风路径图等产品的GIS制作能力,将为我国的海洋防灾减灾、生态文明建设、海洋经济、海洋军事等领域提供基础产品支撑。     

海洋多源环境数据共享系统研究

针对目前海洋环境数据的多源、异构特点,分析海洋环境数据共享的现实需求,探讨海洋多源环境数据集成与共享的技术难点。基于当前分布式网络技术,提出海洋环境数据分布式共享方法和实现手段。通过建立海洋多源环境数据数字化共享系统平台,实现多源海洋环境数据的实时集成与共享,证明相关技术的可行性。     

海洋时空基准网的进展与趋势

全球时空基准网是获取地球时空信息的基础设施，它包括地基时空基准网、空间时空基准网和海洋时空基准网3个部分，其中海洋时空基准网的建设尚属起步阶段。先就海洋时空基准网的概念及内涵进行了分析，并从海洋定位导航基准、高精度海洋水平及垂直定位基准等角度介绍并分析了其发展现状及未来趋势。海洋时空基准网的主要构建方式是综合运用GNSS（Global Navigation Satellite System）卫星定位、水下声学定位以及压力传感器等技术将全球统一的时空基准传递到海洋表层、内部和底部。它的建设在我国还属于空白，故需结合国情、配合国家战略规划大力推进；指出当前全球和各国海洋环境监测的需求普遍甚旺，而现有海洋环境监测网多为局域网络，未与时空基准网融合，故海洋环境缓变或快变的时空位置不清楚或不精确，因此，将海洋时空基准网与海洋环境监测网融合起来建设，实现效益、效率和功能的互补提升，显得尤为重要和紧迫。在此基础上还认为，融合后的海洋时空基准网与环境监测网加上通信和数据交换功能，以实现海洋环境精准监测并进行海洋信息传输的目的，进而逐渐推进以形成具有时空位置属性的全球性海洋环境感知认知网络，即为海洋物联网。进一步探讨设想:将海洋物联网与海底通信光缆链接起来，同时通过海面浮标观测舱与通信卫星链接起来，就构成了有时空位置属性的海洋互联网。最后认为，我国应加快建立以中国周边海域为主的精密动态海洋时空基准和环境监测网，并通过国际合作开展全球性海洋时空基准与环境监测网的布设。     

无人机低空遥感海洋监测应用探讨

结合福建省测绘院即将开展的国家863项目课题《重点海域海洋环境精细化监测集成应用示范》其中的子课题《无人机海洋监测系统》,提出了使用无人机低空遥感进行海洋监测的设想,并进行了可行性分析。     

沧州市海洋环境监测站成立

5月26日，沧州市海洋环境监测站成立。沧州市海洋环境监测站将采用流动的方式，以港口基地为基础，对9个入海河流排污口的水质进行取样化验，准确掌握全市所辖海域特别是重要海洋功能区的环境质量状况及变化趋势，科学、客观地评价海洋环境质量，为保护海洋环境、保障公众健康、减轻海洋灾害、维持海洋生态平衡提供准确、及时的科学数据和信息产业服务。     

Flex技术在海洋倾倒区信息系统中的应用

根据海洋部门在倾倒区管理工作中积累的经验和现行倾倒区管理方法及标准,充分利用Flex技术,设计开发了上海市海洋倾倒区信息服务系统。该系统有效地将倾倒区环境监测信息、倾倒监视管理信息及分析评价、水深地形监测、倾倒许可证等信息有机地结合起来,通过历史资料比对、模型预测、监测信息分析与评价,为倾倒区管理提供更科学、全面的依据,实现了海洋倾倒区管理的信息化,为海洋环境管理部门提供了决策支持。     

SAR影像中海洋浮油膜特征分割的Level Set方法

介绍了一种全新的区域影像分割技术--基于迎风格式偏微分方程（PDE）的Level Set方法进行海洋浮油膜特征提取.在该方法中,海洋浮油膜特征表示为扩散界面,影像灰度的梯度决定了界面扩散的方向和强度.界面边缘在影像灰度差异动力和曲率流的共同作用下不断向外扩散,能够有效地克服尖锐突起和裂缝等,在特征边缘趋于稳定和光滑.同时,该方法对高噪声具有一定抑制作用,适用于低对比度高噪声图像,特别是SAR图象中特征提取.以不同地区ERS-2 SAR图像中海洋浮油膜提取为例,进行方法验证,同时对传统的影像分割技术进行对比.     

一种面向虚拟地球的海面动态可视化优化方法

现有的虚拟地球中的海面可视化方法主要采用投影网格的方式组织海面格网,这种特殊的网格组织方式,导致其在反映不同海域差异性特征时存在缺陷。基于全球离散格网的海面可视化方法由于能够与虚拟地球离散的空间剖分相匹配,有效弥补了投影网格法的缺陷,因此更符合虚拟地球海面仿真应用的需要。然而现有的离散格网法存在绘制效率差、场景加载慢、需要修补格网缝隙等问题,限制了其应用发展。对此,本文在现有离散格网法基础上进行优化:首先,在数据结构上对传统等经纬度离散格网进行扩展,设计了一种面向GPU绘制的多尺度海面网格模型来组织管理海面格网;其次,为了实现风场驱动下的海浪动态绘制,在多尺度海面网格模型的基础上提出了一种支持实时风场更新的海浪动态绘制方法;同时,考虑到格网缝隙修补对系统效率的影响,本文针对海面格网特点并结合GPU技术提出了一种高效的海面格网缝隙修补方法。最后通过对比试验验证了本文方法的可行性和有效性。试验结果表明,本文方法绘制效率稳定,加载速度快,且能弥补现有方法在功能上的缺失,因此应用范围更加广泛。     

FY-3B微波成像仪海洋数据无线电干扰识别

中国风云3号B星(FY-3B)上的微波成像仪MWRI通过5个频率(10.65 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,36.5 GHz和89.0 GHz)的双极化通道对地球表面进行监测。研究表明,MWRI资料的低频波段数据中存在着无线电频率干扰(RFI)现象,这些污染信号对遥感数据和反演产品质量产生极大的影响。本文尝试使用多通道回归方法和双主成分分析(DPCA)方法识别MWRI的10.65 GHz水平通道亮温海洋区域中的RFI信号。结果表明,双主成分分析法可以有效地识别出海洋上的RFI信号。微波成像仪10.65 GHz水平通道亮温数据中的RFI信号主要分布在地中海等欧洲附近海域,也存在于美国、日本、澳大利亚等近岸地区。     

Relating Microwave Modulation to Microbreaking Observed in Infrared Imagery

Microwave modulation by swell waves and its relation to microbreaking waves were investigated in an ocean experiment. Simultaneous collocated microwave and infrared (IR) measurements of wind waves and swell on the ocean were made. The normalized radar cross section sigma₀ and the skin temperature T _skin were both modulated by the swell, but with differing phases. In general, sigma₀ maxima occurred on the front face, whereas T _skin maxima occurred on the rear face of the swell. Infrared imagery has shown that swell-induced microbreaking occurred at or near the swell crest and that the resulting warm wakes occurred on the rear face of the wave. When tilt and range modulations are taken into account, the location of microbreaking also accounts for the maximum of sigma₀ occurring on the front face of the swell. Thus, microbreaking waves generated near the crest of low-amplitude swell can produce microwave and IR signatures with the observed phase. The relationship between microwave and IR signals was further emphasized by comparing microwave Doppler spectra with simultaneous IR and visible images of the sea surface from the same location. When small and microscale breaking waves were present, Doppler spectra exhibited characteristics that are similar to those from whitecaps, having peaks with large Doppler offsets and polarization ratios near unity. When no microbreakers were present, Doppler offsets and polarization ratios were much smaller in accordance with a composite surface scattering theory.     

中国地壳运动观测网络基准站应变场变化的海潮负荷信号改正问题

利用最新的卫星测高全球Csr3.0模型，中国近海海潮数据和标准地球模型负荷格林函数，采用直接褶积积分方法研究中国地壳运动观测网络基准站应变固体潮观测的海潮负荷影响。计算25个台站8个主要潮波的负荷振幅和相位，讨论几个主要台站的负荷应变花和负荷应变随时间的变化特征。     

基于BDS短报文服务的海流机-岸基通信

为了解决海流机海上作业的工况监测和海流机与岸基的远距离通信及数据传输困难等问题,选择将北斗卫星导航系统（BDS）应用到海流机在海上的定位和通信中. 分析海流特点和海流机的几种常见工况. 介绍基于北斗卫星导航系统-卫星无线电导航业务（BDS-RNSS）的海流机定位原理和BDS的短报文通信特点. 将“位拼接-LZW”双重数据压缩应用到短报文通信系统中. 设计一种适用于海流机通信的主控制系统并拟定海流机和岸上用户终端之间的通信方案,旨在提高通信效率和增大数据传输量.      

基于GIS的海洋保护区建设现状与需求分析

保护海洋生物资源和海洋自然环境的有效途径之一是建立海洋保护区。规划海洋保护区时尽量做到与海洋功能区划协调一致。本文首先分析了我国海洋保护区的建设现状,通过收集整理沿海各省海洋功能区划中划定的海洋保护区信息,对比分析海洋保护区建设现状与海洋功能区划中划定的保护区之间的空间关系。文章利用GIS技术分析省级海洋功能区划中划定的保护区与海洋保护区现状的空间一致性,得出海洋功能区划有利于协调全国海洋保护区总体布局,现行的省级海洋功能区划中海洋保护区的选划可满足海洋保护区建设需求。     

波浪波长和方向提取的图像纹理分析技术

传统的波浪波长和方向分析技术是谱分析。本文从海洋波浪图像直接作图像纹理分析,在图像的每一个处理窗口,以海浪图像灰度极值点大小、个数的分布和灰度共生矩阵为基础,构造了借以区分不同海浪波长和方向的纹理测度,实现提取海浪波长和方向信息。     

南极中山站的重力和区域海洋潮汐特征

本文利用中山站弹簧重力仪记录的重力潮汐时间序列、验潮站数据、CATS2008区域和Eot11a全球海潮模型研究重力和海洋潮汐特征。结果表明,在周日频段,潮波O1的海潮振幅达到28 cm,4个主要潮波（Q1、O1、P1和K1）的全球模型与验潮站潮高差之和为4.2 cm,区域模型与验潮站潮高差之和为4.4 cm;在半日频段,潮波M2的海潮振幅达到20 cm,4个主要潮波（N2、M2、S2和K2）的潮高差之和分别为7.7 cm和5.1 cm,说明利用区域模型修正全球模型的重要性。经区域模型修正的全球海潮负荷改正后,重力主波K1、M2和S2的最终残差振幅分别下降了9.84%、56.14%和37.08%,说明区域海潮模型更能反映海洋潮汐的真实特征,用区域模型修正全球海潮模型的有效性得到验证。