海洋沉积动力过程原位监测平台及其应用

利用倾斜仪、ADCP、PC-ADP、扇形声纳、OBS等先进仪器组建海洋沉积动力过程原位监测平台,并利用此平台获得了北部湾底部同步连续的波浪数据,流速剖面及近底紊流数据,距底0.5、0.9、1.3m的悬浮物浓度数据以及不同时间的地貌图像.实际观测表明,原位监测平台能够克服极端条件,系统地监测波流、悬浮物浓度以及地貌演化,...     

基于分析模型的太湖悬浮物浓度遥感监测

悬浮物浓度是水质评价的一项重要指标,利用遥感技术准确获取区域面状水域悬浮物浓度信息,是遥感监测水质参数的一项重要任务。利用地面实测的14个样点的光谱数据,将2004年7月26日太湖TM数据的DN值,校正为遥感反射率,并利用Gordon模型和太湖水体固有光学特性,建立水体反射率模拟的分析模型,模拟水体R(0-),进而利用TM数据反演水体悬浮物浓度,并绘制太湖悬浮物浓度分布图。将悬浮物浓度反演的结果与14个样点的实测结果相比较,其中,有79%的样点的估计精度高于70%,有64%的样点的估计精度高于80%。     

面向海水淡化的原海水水质监测与悬浮物浓度研究

针对海水淡化预处理系统中关于原海水水质要素动态监测较少的现状,本文提出并设计实现了基于海面多要素浮标的原海水水质同步监测系统,该系统利用海洋物联网技术将数据传输至云平台,并建立B/S架构综合信息分析系统,实现原海水溢油、浊度、PH等参数的实时采集、分析与预警。根据2022年5月青岛胶州湾定点观测试验数据,研究建立了区域悬浮物浓度检索模型,并进一步探讨近岸水体中悬浮物浓度的日变化特征。结果表明：浮标系统运行稳定,所采集的海洋环境信息准确有效;水体内悬浮物浓度日变化的平均范围在2.94～8.54 mg/L,呈现双峰结构。     

基于数值模拟与卫星遥感的填海施工悬浮物监测——以大连海上人工岛机场建设为背景

本文以大连海上人工岛机场建设为背景,采用计算机数值模拟与遥感技术监测填海施工引起的悬浮物扩散状况。根据工程海域的潮流特点,构建了水动力及悬浮物扩散模型,模拟了涨落潮状态下填海施工产生的悬浮物扩散情况;通过采集现场悬浮物浓度,利用我国环境灾害监测预报小卫星(HJ-1A/1B)的遥感数据进行回归分析,建立了悬浮物反演模型,得到施工海域悬浮物分布的反演结果。对比遥感反演与数值模拟结果,显示两者基本吻合,表明本文方法能够揭示填海施工造成的大范围悬浮物的扩散规律,对于制定填海施工的环境保护措施、评价海洋环境影响具有借鉴意义。     

黄、东海边界悬浮物输运量的卫星遥感估算

利用2002—2015年的中等分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)第4波段反射率产品对黄、东海边界的悬浮物输运情况进行了分析, 同时利用黄、东海2003年现场实测的悬浮物含量数据和这期间准实时的MODIS影像数据, 建立了基于MODIS第4波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。基于该模型, 反演黄、东海表层悬浮物浓度, 并计算悬浮物扩散面积。利用反演得到的表层悬浮物浓度和悬浮物浓度垂向预测模型, 获取垂直方向上的悬浮物浓度, 同时结合水深、扩散面积数据, 计算特定时刻水体中的悬浮物含量。利用插值方法获得整个输运过程中各时刻水体中的悬浮物的含量, 计算各个时刻悬浮物含量的总和作为悬浮物的输送量。对2002年10月至2003年4月黄海向东海的悬浮输送量进行估算, 估算结果为153Mt。     

海水藻类和悬浮物浓度测量仪应用研究

本文主要针对用于赤监测的一种光谱测仪器－海水灌类和悬浮物浓度测度仪，介绍相关的设计原理与相关的识别算法。     

夏、冬两季长江口及邻近海域悬浮物的分布特征及其沉积量

利用2001年7～8月 ,2002年1月两个航次的悬浮物浓度资料 ,并参考其它水文参数 ,简要分析长江口及邻近海域悬浮物的分布特征 :无论夏季还是冬季 ,长江入海悬浮物总是向东南方输运 ;冬季由于再悬浮作用显著 ,悬浮物浓度明显高于夏季 ,且南北分布范围也明显增大 ,垂向分布均匀。同时采用数值模拟的海流流速值和观测的悬浮物浓度值计算悬浮物的断面通量 ,并最终得计算区悬浮物夏、冬两季的沉积量 ,夏、冬季长江口及邻近海域悬浮物的沉积量分别为0.79×108t,1.44×108t。     

Datasonics声学系统输出信号与悬浮物浓度的关系及计算

Datasonics声学探测系统的主要功能之一是实时探测水体中悬浮颗粒物浓度的时空分布。本文论述了该系统输出信号与悬浮物浓度的关系,分析了关系式中各项的意义,给出了Data-sonics系统悬浮物浓度的计算实例:并对声学系统参数的确定及其在计算中的应用进行了讨论。对于不同的声学系统,可根据各自的系统参数依此方法进行声学信号与悬浮物浓度的标定及计算。     

基于神经网络和TM图像的大连湾海域悬浮物质量浓度的反演

水体中的悬浮物是评价海洋水质的重要指标之一。采用卫星遥感方法可以获得大范围连续的悬浮物质量浓度。以1999年5月10日大连湾海上现场-卫星同步实验数据为基础,采用神经网络模型技术模拟了陆地卫星TM传感器中心波长分别为485,560和660nm3个波段的辐射亮度值与在该海域现场获取的悬浮物质量浓度之间的传递机理。以TM图像的3个可见光波段作为输入的神经网络模型的相关系数达0．79,在反演海水表层悬浮物质量浓度方面比传统的统计分析方法表现要好。这说明神经网络方法在模拟非线性关系进行遥感反演方面更具应用前景。     

黄、东海悬浮细颗粒物浓度和粒径分布变化研究

分析了2006年6月和2007年1月用LISST-100对黄、东海悬浮物的观测数据,研究了黄、东海的悬浮物粒径和体积浓度分布情况,并从动力学角度对其进行解释。总体而言,黄、东海悬浮细颗粒物的体积浓度分布为近岸高、远岸低;上层悬浮物的沉降和底层沉积物的再悬浮,使近底层的悬浮物浓度比上层高。冬季由于大风的影响,悬浮物浓度比...     

基于浊度计和ADCP的悬沙浓度估计与分析

作者采用浊度计和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在近海区域连续、定点观测的应用中,利用浊度与悬沙浓度之间良好的线性关系,对潮汐半月周期内的浊度和ADCP后向散射声强数据进行相关性分析,讨论了小、中、大潮期间利用ADCP后向散射声强反演悬沙浓度的可靠性,反演过程中综合考虑了声学近场非球面扩散和本底噪声的影响。结果表明,在实验海域中,小潮情况下,各水层内悬浮泥沙成分较为稳定,ADCP后向散射声强与浊度变化相关性较高,达到0.91;而在大潮情况下,ADCP后向散射声强与浊度变化的相关性降低,悬沙浓度及成分容易在海流的影响下发生变化。     

利用混合光谱分解估测珠江口悬浮泥沙浓度

利用遥感技术估测水体中的悬浮泥沙的浓度已经成为一门成熟的技术，但将其应用于河口地区悬浮泥沙的监测仍然存在一些限制。限制之一是遥感数据（例如MODIS）的空间分辨率太低，不适合应用于河口等狭小水域的监测。相比较而言，Hyperion高光谱遥感数据有196个波段，覆盖400-2500nm的光谱范围，光谱分辨率为10nm,空间分辨率为30m，其高光谱分辨率及高空间分辨率，显示了其在河口水体悬浮泥沙遥感中的巨大潜力。利用2006年12月4号的Hyperion数据、同步实测的高光谱数据及悬浮泥沙浓度数据，对珠江口海域悬浮泥沙浓度进行了研究。利用混合光谱分解模型计算了珠江口悬浮泥沙浓度的分布。分析结果表明，混合光谱分解模型可以作为遥感监测水体悬浮泥沙浓度的定量模型。     

Quantitative application study on remote sensing of suspended sediment

Quantitative application on remote sensing of suspended sediment is an important aspect of the engineering application of remote sensing study.In this paper,the Xiamen Bay is chosen as the study area.Eleven different phases of the remote sensing data are selected to establish a quantitative remote sensing model to map suspended sediment by using remote sensing images and the quasi-synchronous measured sediment data.Based on empirical statistics developed are the conversion models between instantaneous suspended sediment concentration and tidally-averaged suspended sediment concentration as well as the conversion models between surface layer suspended sediment concentration and the depth-averaged suspended sediment concentration.On this basis,the quantitative application integrated model on remote sensing of suspended sediment is developed.By using this model as well as multi-temporal remote sensing images,multi-year averaged suspended sediment concentration of the Xiamen Bay are predicted.The comparison between model prediction and observed data shows that the multi-year averaged suspended sediment concentration of studied sites as well as the concentration difference of neighboring sites can be well predicted by the remote sensing model with an error rate of 21.61% or less,which can satisfy the engineering requirements of channel deposition calculation.     

长江河口悬浮泥沙向浙闽沿岸输运近期变化的遥感分析

利用2000~2015年Terra-MODIS(terra-moderate resolution imaging spectroradiometer,中等分辨率成像光谱仪)数据和2014年洪枯季现场数据建立泥沙反演模型,分析入长江河口泥沙大幅减少后河口表层悬沙向浙闽沿岸输运的时空变化和扩散形态。结果表明:(1)利用MODIS数据的二次型模型能够揭示长江口及邻近海域悬沙分布及输运特征,入海输运的长江口悬浮泥沙是浙闽沿岸连续悬浮泥沙带存在的物源;(2)受季风和沿岸流动力驱动,长江口悬沙向浙闽沿岸输运具有明显的季节性:春季,悬浮泥沙从长江口向浙闽沿岸呈条带状输运,春夏之交,南下的悬沙至温岭近岸海域出现中断现象;夏季,长江口大量悬沙滞留在长江口杭州湾近岸,仅有少量悬沙向南输运,泥沙带中断;秋季,10月下旬—11月中旬逐渐形成连续的近岸泥沙带;历冬至春,循环复始;(3)受近年来长江流域进入河口的泥沙减少影响,浙闽沿岸秋冬季连续的输沙带在春季提前断开,在秋季有推迟恢复的现象。本研究对于探究浙闽沿岸泥沙减少新格局,分析近海生态环境新变化具有重要意义。     

Calibration techniques and sampling resolution requirements for groundtruthing multibeam acoustic backscatter (EM3000) and QTC VIEW™ classification technology

Both acoustic and sediment surveys were carried out in the Broughton Archipelago, British Columbia, in order to map a former aquaculture site and calibrate acoustic surveys with georeferenced sediment properties. The acoustic surveys included EM3000 Multibeam (including backscatter) and QTC VIEW™ (Series IV) technologies, while the geotechnical survey entailed Van Veen grab sampling of surface sediments and associated analyses. The two acoustic technologies were consistent in their ability to identify distinct regions of seafloor characterized by rock outcrops, consolidated substrates, or gel-mud depositional fields. Both multibeam backscatter data and QTC VIEW™ number-coded classifications were extracted across a range of circular areas located at each georeferenced sampling station (radii: 2, 3, 4, 5, 8, 12, 16, 20 m). Statistical correlations were observed between backscatter and certain geotechnical properties, such as sediment porosity, sediment grain size fractions (<2 μm, silt content), and particulate sulfur concentration. The areal resolution of backscatter extraction was explored in terms of determining a sensitive calibration technique between backscatter and sediment properties. In general the highest r² values between backscatter and sediment variables were observed across extraction radii between 8 and 20 m. Such groundtruthing techniques could be used to interpolate seafloor characteristics between sampling stations and provide a steering tool for sampling designs associated with benthic monitoring programs.     

子波变换在声散射信号降噪处理中的应用

本文概述了应用子波变换对悬浮物测量中的声散射信号进行处理的方法，利用子波变换对信号进行多尺度分解，降低噪声影响，提高信噪比，并对声散射信号降低噪声影响和提高悬浮物测量精度的研究进行了探讨。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

黑泥湾近岸悬沙分布与扩散变化监测

利用2004年冬季对黑泥湾近岸海域悬浮体调查资料及2个时相的遥感影像,探讨了该海域悬浮体的分布和扩散特征,分析了影响悬浮体分布的主要因素和悬浮体的主要物质来源.结果表明,影响本海域悬沙质量浓度及其分布的主要因素是风浪掀沙和潮流.夏季,近岸悬沙质量浓度高,向海逐渐减少;冬季,悬沙质量浓度近岸低,向海逐渐增大.由于本海域没有大的河流泥沙汇入,悬沙的主要物质来源是沿岸侵蚀、冲沟排沙和海底泥沙再悬浮.     

Observations of suspended sediment from ADCP and OBS measurements in a mud-dominated environment

The ability of a 1.2-MHz Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) to measure suspended sediment concentration (SSC) and particle size variation in a mud-dominated environment has been investigated. Experiments were conducted in the Bay of Banten, Indonesia, where clays and silts in the range of 3–55 μm are prevalent. The ADCP backscatter depends both on SSC and on the size of the scatterers. Over the time span of several separate deployments, which lasted 20 days at most, SSC was found to be proportional to the acoustically normative grain size squared. Using this relation, the ADCP could be calibrated to yield depth profiles of SSC. The obtained calibrations, however, were spatially and seasonally dependent. Differences between the calibrations could not be completely ascribed to variation in grain size distributions, due to the largely unknown influences of aggregates and organic scatterers. The ADCP backscatter measurements provided insight into diurnal events of erosion and subsequent deposition. An increase or decrease of SSC generally coincided with a raise or decline of the average grain size in the sediment suspension (respectively).     

东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较

借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐,海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了粘性泥沙的絮凝、粘性和非粘性泥沙的再悬浮等过程。另外,在沉积输运模式中,增加了波浪的作用,使沉积输运模拟更完善,并与2006年8月份在长江口外海域获得的走航断面及定...