海南岛东海岸长圮海域珊瑚分布与波能的关系

造礁石珊瑚群落结构和空间分布规律的研究是珊瑚礁生态系统研究中的重要方面.研究珊瑚物种空间分布规律与波能的关系,对于研究珊瑚礁生态系统演替规律,保护和恢复珊瑚礁生态系统具有重要参考价值.文章以长圮海域波浪和造礁石珊瑚群落结构为研究对象,分析了该海域的水流和波能特征以及造礁石珊瑚的空间分布规律,探讨波浪对造礁石珊瑚空间分布规律的影响.结果显示,珊瑚随水深分布经历一个递增和递减的过程,只是不同珊瑚峰值的出现因不同水深的波浪特征而异.枝状珊瑚峰值出现在波浪作用相对较弱而光照充足的区域,而块状珊瑚由于生长速度较慢,所以在生态位上避开了生长快速的枝状珊瑚而选择了波浪作用较弱而光照不是非常充足的区域.5m水深区域鹿角珊瑚Acropora sp.和蔷薇珊瑚Montipora sp.占据优势,而8m水深区域丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis占据优势.     

利用SWAN模型计算的侧边界附近风浪场的变化特征

鉴于SWAN模型不能有效地模拟侧边界附近的风浪场,详细研究了在不同水深和风速情况下模型侧边界附近波要素,包括波高、周期、波向和波长的变化特征和失真范围。计算结果表明水深和风速的变化对于侧边界附近不同波要素的影响是不同的。在风速一定的情况下,失真范围随着水深的增大而增大。在水深一定的情况下,根据波高、周期和波长的相对误差所计算的失真范围与根据他们的绝对误差所计算的失真范围不同。随着风速的增大,根据相对误差所计算的失真范围减小;而根据绝对误差所计算的失真范围变化不大。随着风速的增大,波向的失真范围减小。研究了在水深变化的水域,包括太湖和淀山湖在内的侧边界附近的风浪场,结果表明如果计算范围不适当扩大确实会导致侧边界附近的风浪场失真。因此在利用SWAN模型模拟计算近岸或内陆湖泊风浪场时,需采取适当的措施以减小计算误差。     

2004和2007年春季长江口近海鱼类群落特征及其与环境因子的关系

根据2004年5月和2007年5月长江口近海渔业资源调查数据,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,分析了春季长江口鱼类群落特征,探讨了春季长江口鱼类群聚结构及其与环境因子的关系。结果表明,2个春季航次共捕获鱼类生物9目25科36种,其中带鱼(Trichiurus lepturus)、黄鲫(Setipinna taty)、鳀(Engraulis japonicas)、竹荚鱼(Trachurus japonicas)、小黄鱼(Larimichthys polyactis)和鲐(Scomber japonicas)为优势种。2004和2007年长江口近海鱼类存在4个生物群聚:以鲐为特征种的南部高温型、以带鱼为优势种的南部低温型、以竹荚鱼为代表的北部高温型和以黄鲫占绝对优势的北部低温型。影响2004和2007年长江口海域鱼类分布的主要环境因子为水深、底层总磷、表层悬浮体含量、底层盐度和表层温度。其中,水深、盐度和悬浮体含量驱动鱼类群聚空间变异,温度驱动了时间变异。与1999—2001年相比较,2004和2007年长江口鱼类群落发生显著变异,鱼类资源种类数量和生物量减少,优势种亦发生演替;水深、盐度、温度变异对鱼类群聚分布保持影响力,水域悬浮体含量成为鱼类群聚空间变异的重要驱动因素。     

南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析

应用高斯束射线模型对南海西部中尺度暖涡环境下的汇聚区声传播效应进行了分析.结果表明,暖涡引起的声速场环境变化和海底地形变化的双重效应使汇聚区声道出现了复杂的变异.当水深大于临界深度时,涡引起的环境变化起主要作用.对于暖涡结构,涡中心产生的汇聚区距离最远;声波从涡中心向外侧传播时,汇聚区距离逐渐变小;声波从涡外侧向中心传播时,汇聚区距离逐渐变大.当水深小于临界深度时,海底地形变化起主要作用,地形变浅使汇聚区声道出现"截断效应",声道中的能量迅速衰减.在暖涡西侧,声速场的水平非均匀性与陆坡式的地形对声传播起着相反的效应.与声速结构不随距离变化的情况相比,暖涡环境使陆坡地形临界深度附近的汇聚区声道结构发生了明显的变异.     

顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法

水深是反映海底地形地貌的最基础要素,对缺失的水深点进行准确的插值能帮助有效地表达海底地形地貌起伏形态。针对海底地形变化复杂的区域,传统的反距离加权插值法存在只考虑样本水深点与待插值水深点之间的距离,而忽略了样本水深点之间的空间相关性的问题。本文提出了一种顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法。该算法首先对离散的水深点构建特征水深线,在特征水深线的基础上,提取特征水深线上的特征点作为特征水深点;然后在所有样本水深点到待插值水深点距离之和不变的约束下,提出距离重分配的量化指标;最后构造出一个顾及特征水深点距离重分配的IDW插值算法模型。实验结果表明,在海底地形变化复杂的区域,顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法与传统的IDW、自然邻域插值、样条函数插值算法等相比,能有效提高水深点的插值精准度。     

渤海湾天津近岸海域水环境空间变异分析

由于海岸带的地理条件和海洋动力特性的复杂性以及人类开发活动对海岸带的影响,近岸海域的生态环境系统在空间分布上有很大的变异性.基于现场实测资料,建立系统的空间变异分析模型,对海岸带生态环境空间变化规律进行分析,可以充分了解不同区域的污染特征和变化趋势.应用所构建的空间变异分析模型对渤海湾天津近岸海域的水环境特性进行分析,结合对应年份的入海流量及其变化,分析了天津渤海湾海岸带污染的主因子和区域水环境的分布特征,结果可以对海洋功能区的划分和水环境综合评价结果进行验证和补充.     

顾及空间自相关特征的机器学习水深反演方法研究

基于多光谱影像的水深反演方法是获取近岸水深信息的高效手段,然而反演精度低一直是制约其广泛应用的瓶颈。本文聚焦于实测水深与多光谱数据自身的空间自相关特性,提出在机器学习框架下将学习样本的空间自相关特征与统计互相关特征相结合,以提高水深反演精度。西沙北岛海域的实验结果表明:在实测数据量较小的情况下,相比传统机器学习,顾及自相关特征的新方法可获得18%的精度提升;而当实测数据量充足时,精度提升可达到27%。结果表明,将数据源的空间自相关特征融入机器学习算法中,可显著提升多光谱水深反演结果的精确性,进而为浅海海洋研究提供有效数据支撑。     

裂流垂向分布实验研究

通过物理模型实验给出了沙坝海岸丁坝附近交叉波浪场形成的裂流沿裂流槽水深平均速度剖面中心线的垂向分布,研究了各个测量断面上横向速度、纵向速度以及速度矢量沿水深的分布特征。研究分析了沿岸方向驻波节腹点和裂流槽相对位置的影响以及规则波和不规则波结果的差异,得到了裂流速度时均值和时变值的结果。结果表明,纵向速度在不同的时间段上的平均值基本是相同的,但横向速度不是这样,其在不同时间段上的平均值在大小和正负号上都可能存在较大差别,这导致整个速度矢量在不同时间段上也表现出不同的三维分布特征。但这些不同的分布也存在着共同点,即沿水深速度矢量大部分存在着向丁坝方向偏转,这反映了丁坝存在的影响。特别是,纵向速度沿水深分布都可以采用统一的幂函数表达。     

麦哲伦海山区采薇海山富钴结壳伴生有用元素含量变化及空间分布特征

对采薇海山富钴结壳样品中的伴生有用元素(REE、PGE、W、Mo、Au、Te)的含量变化特征和空间分布特征进行了研究。结果表明:随着水深增加,伴生有用元素REE含量有升高的趋势,Te含量则呈现逐渐降低趋势,PGE、W、Mo和Au与水深、地形之间未能发现明显的相关性;采薇海山伴生有用元素在平面上的分布极不均匀,但多以条带状平行水深等深线分布,也有少数区域表现为斑块状分布,且不同的伴生有用元素的富集区域有所差别。     

决口海堤水波传播模拟和分析研究Ⅱ:2D传播

应用经验证的SWASH数学模型,分析了海堤决口中心线沿线实测水深分布规律和保护区淹没水量与淹没面积。对不同特征水深进行验证,进而探讨不同波要素对不同形式的海堤决口堤后特征水深分布情况以及波浪传播距离与时间的关系;分析了物理模型试验中海堤决口宽度以及不同波要素对堤后洪水波演进的影响;计算了不同决口深度和宽度对洪水波传播的影响,建立堤后水体淹没水量和淹没面积分布公式。成果可供我国沿海城市和地区在风暴潮和台风浪作用下海堤决口风险图绘制参考。     

一种顾及各向异性的数字水深模型插值方法

提出了一种顾及各向异性的数字水深模型插值方法,通过局部水深信息解析海底地形的微地貌结构特征,构建了顾及距离和方向的水深插值模型。实验证明,所提方法较距离反比例平方加权法能更多地保留地形信息,同时具有更高的插值精度和插值稳定性。     

基于基准统一的数字海图无缝拼接相关问题研究

由于测量方法、技术和时间的不同,海图存在投影、平面基准及其高程/深度基准不一致的问题,使得地理信息难以实现无缝拼接,给航空地形测量、滩涂地区的开发利用及三军协同作战带来了很大的困难。文中介绍了海图缝隙的来源,重点讨论了拼接资料间的基准转换与统一及海图图层和要素所需进行的改动。     

多波束测深系统声线跟踪方法对比分析

多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点位置的计算带来较大误差。针对多波束数据后处理常用的几种声线跟踪方法,通过模型分析,仿真实验,对比分析得出了各个方法的优缺点,估计了各种跟踪方法的模型精度,证明等效声速法与常梯度法应用价值较高。     

数字海图中海洋陆地层自动校对检测研究

数字海图生产过程中,海洋陆地层面要素和线要素的校对检测是海图校对检测的重点与核心。通过对数字海图海洋陆地层面要素、线要素和水深层数据的综合分析研究,按照航海图书编绘规范要求,基于ArcInfo地理信息系统软件平台,应用AML宏语言,主要解决了面要素的编码属性自动识别、识别结果与作业结果自动比对、面要素综合错误自动检测和多余面要素自动检测等关键问题,实现了海洋陆地层线要素与面要素的自动校对检测。     

Reson8101增强型多波束的几项影响因素测试及分析

随着测量技术的不断进步,多波束测深系统以其高效率、全覆盖的特点,得到广泛认可并应用于海道测量工作中,然而不同型号的多波束测深系统,其信号质量在不同使用方法下有着显著的差异[1].针对影响Reson 8101增强型多波束数据质量的几项因素进行测试并分析,从而找出有效提高数据质量的方法.     

与岸线协调的水深自动选取方法

针对当前水深自动选取中水深点与岸线的协调匹配问题,提出了一种与岸线协调的水深自动选取方法。通过分析资料水深点与岸线的平面位置关系,提取出与岸线协调的待选水深点;从航海安全角度考虑,优先选取浅水深点;在此基础上,分别定义水深点与岸线弯曲处、平直处的协调度,并建立协调度评估模型;通过定量计算协调度,选取出与岸线协调匹配的水深点。实验结果表明,所提方法能在岸线弯曲处优先选取出协调的水深点,同时能保证在岸线平直处附近所选取的水深点分布合理;所提方法能够较好地考虑水深点与岸线的图上位置关系,避免水深注记中断岸线、水深注记"上陆"的情况出现。     

Recognition and Measurement of Marine Topography for Sounding Generalization in Digital Nautical Chart

Generalization is a comprehensive process. It is not simply a question of an algorithm, such as simplification, selection, displacement, and so on. Only after geometric shapes and topological properties have been understood fully, can a sound and automated generalization process be possible. This article proposes a new theoretical model for sounding generalization in digital nautical charts. First, with the aid of Delaunay triangulation, a tree structure is introduced for a hierarchical representation of the marine topography. Then, an analytical algorithm for the recognition and the measurement of the marine topography is developed through the use of the tree structure. Finally, all of the techniques mentioned above are integrated into a model for sounding generalization, of which results are illustrated with the aid of several examples.     

Recognition and Measurement of Marine Topography for Sounding Generalization in Digital Nautical Chart

Generalization is a comprehensive process. It is not simply a question of an algorithm, such as simplification, selection, displacement, and so on. Only after geometric shapes and topological properties have been understood fully, can a sound and automated generalization process be possible. This article proposes a new theoretical model for sounding generalization in digital nautical charts. First, with the aid of Delaunay triangulation, a tree structure is introduced for a hierarchical representation of the marine topography. Then, an analytical algorithm for the recognition and the measurement of the marine topography is developed through the use of the tree structure. Finally, all of the techniques mentioned above are integrated into a model for sounding generalization, of which results are illustrated with the aid of several examples.

     

基于航海应用的海图数据库比例尺分级研究

介绍了我国海图生产现状及基于数据库的海图制图技术,针对以航海图生产为主要目的的海图数据库建设中的比例尺分级问题,依据统一的样本海图选择原则,计算海部要素载负量,计算结果表明,海图载负量数值受地形、人为等因素影响大。定义一个全水深的理想海部区域,通过确定水深注记间距和载负量之间的关系、参考现有海图水深注记最小间距值和航海应用对海图比例尺分级的需求等因素,最终确定了海图数据库比例尺分级方案。     

海图产品质量模糊综合评判模型的构建方法

针对当前海图产品质量评定方法的不足,运用数学分析方法,结合模糊综合评判原理,建立了一种海图产品质量评定的数学模型。首先介绍了当前海图产品质量评定的方法及模糊综合评判的基本原理;然后通过分析海图质量的影响因素和质量分级方案,确定相应的评判方法和质量标准数值化方法;最后按照模糊综合评判的一般步骤构建适用于海图产品质量评定的数学模型。该模型利用各评价因素对不同质量等级的隶属度来体现其反映的质量信息,使质量本身所具有的模糊属性得到体现和尊重,避免了基于刚性质量观的评价所面对的问题。