NMOHEMS的概念与设计

针对我国远海水文环境监测技术的发展,结合未来海洋环境保障需求特点,基于无人机技术、流星余迹通信技术和海洋现场探测技术,构建了一种新型远海机动环境现场监测体制(New Mobile Offshore Hydrologic Environment Monitoring System,简称NMOHEMS),重点探讨如何突破现有系统机动性、数据远传和同步观测技术瓶颈的问题,为有效提升远海水文环境监测的安全性、隐蔽性和顽存性奠定理论基础。     

无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析

本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外,相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强,可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化,尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下,这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外,还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台,并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展,此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。     

区域性海洋环境立体监测和信息服务系统集成技术

海洋环境立体监测和信息服务系统高新技术 ,包括近海环境自动监测技术、高频地波雷达海洋环境监测技术、海洋遥感环境监测应用系统技术、系统集成和信息产品技术 ,并按照模块化、网络化的原则将以上技术成果在上海集成为一个业务化运行的海洋环境立体监测应用示范系统。该系统将对上海和浙江海区实现从空中、水面和水中的多平台实时监测 ,并利用现场获取的水文、气象、污染 /生态等环境要素的监测数据 ,制作出预报、后报、统计分析和专项服务的信息产品 ,进而能有效地向示范区用户提供各种形式的信息服务。该系统为我国沿海地区发展海洋经济…     

基于无人机紫外与SAR的溢油遥感监测方法研究

溢油污染不仅会造成巨大的经济损失,而且给生态环境带来难以修复的破坏。准确、高效地监测海面溢油仍是当前亟需解决的问题。紫外传感器对油膜非常敏感,可快速发现,但存在误判;而SAR(SyntheticApertureRadar)溢油探测的精度较高,两者相结合可准确探测溢油。无人机平台可低成本地实现溢油快速应急响应,无人机载SAR和紫外传感器的载荷重量小,可同时集成于无人机上开展联合溢油探测,以满足业务化监测需求,此方面的研究尚未见有相关报道。本文拟研究溢油不同种类、厚度、在不同海洋环境条件下的紫外图像特征和SAR纹理特征、形状特征、散射特征,构建溢油特征数据库,并建立一种基于特征组合的溢油SAR与紫外联合探测方法;在此基础上研究对无人机数据获取模式和控制单元等的改造方案,进而实现溢油SAR和紫外图像的高效获取。     

无人机遥感海洋监测应用探讨

无人机遥感系统的应用在民用领域不断拓展,与遥感卫星、有人机系统形成优势互补。在海洋监测方面,无人机系统成为"数字海洋"建设的必备信息获取平台,具有任务出动灵活快速、成本费用低等优点,可多种载荷更换和协同搭配,遥感数据时间分辨率和空间分辨率高,在海洋灾害监测、海洋测绘、海洋环境参数反演、海事监管等领域具有较高的应用价值。在将来,无人机遥感系统在管理规范、数据链带宽、任务载荷、智能性方面也将随着海洋需求不断提高。     

基于Pix4Dmapper的无人机数据自动化处理技术探讨

无人机遥感由于具有机动灵活性高、时效性强、分辨率高、成本低等优点,广泛应用于各个领域。但由于无人机本身的特性和传统数据处理技术的局限性,使得无人机数据处理成为无人机应用的最大难题,作者结合Pix4Dmapper软件就无人机数据自动化处理技术方法进行探讨,开展无人机遥感数据的空三计算、平差计算与正射校正和镶嵌自动处理技术研究,实现无人机数据快速拼接与校准,制作正射影像图,为无人机数据的快速自动化处理提供技术支持。     

基于Hadoop的海洋环境信息分布式架构设计

海洋环境信息建设是实现"认知海洋"、"透明海洋"、"智能海洋"的基础,从分散海洋环境信息海量数据采集、异构海洋环境信息的高效数据存储、基于节点动态性能的海量海洋环境信息数据处理与分析任务分配、基于人工智能的定向功能的辅助决策等四个方面,探讨了基于Hadoop技术的海洋环境信息分布式架构设计方法,实现将海量、多源、异构、多时空、动态的海洋环境信息进行高效、高质、及时、快速的采集、传输、存储、处理、分析及智能化应用,以全面提升海洋环境自主信息感知获取、融合处理和应急保障能力。     

基于Linux的气象水文浮标采集系统设计及实现

为了获取海洋连续稳定的气象和水文数据,作者设计了基于Linux的气象水文浮标采集系统,多线程同时测量海面的气象参数（温度、湿度、气压和风速、风向）和海下的水文参数（不同深度的水温和盐度）,监控浮标的电压、漏水和开舱状态,测量和监控原始数据自动备份到系统的数据库,通过CDMA/GPRS或卫星与岸站接收系统通信,实现采集数据实时回传、自动备份和数据补发功能。目前已经在近海和远海各布放2套,气象数据和水文数据采集与接收正常。实验结果表明,该方案解决了近海和远海的海洋气象数据和水文数据的同时采集与传输,具有高度的可扩展性,获取的海洋气象和水文数据连续稳定可靠。     

基于GIS的海洋水文数据可视化方法研究

本文利用GIS技术对海洋水文数据的管理和可视化方法进行研究,基于空间位置管理水文数据,以矢量图、统计直方图等方式对水文数据进行可视化表达,基于MapObjects进行了海洋水文信息管理系统的开发实践,实现了数据管理、地图浏览、信息查询、水文专题地图自动绘制等功能.     

多枚XBT/XCTD自动投放与测量控制系统的设计

为解决现有自动投放装置探头一次性装载数量不足,难以满足密集化、网格化的海洋调查需求等问题,本文提出了具有投放单元扩展功能的多枚XBT/XCTD自动投放与测量控制系统设计思想。系统由投放控制前端、通信控制与数据采集中端、供电单元后端和上位机软件4部分组成,可根据任务需求对前端数量进行增减。在提出硬件方案后,对系统的软件流程进行了设计。通过测试验证了系统硬件工作的可靠性,对发现的软件故障进行了机理分析。优化后的试验结果表明:系统能够实时响应上位机的控制指令,自动识别XBT和XCTD探头类型,实现多枚探头的自动投放,具有探头装填数量多、投放效率高、实用性好等特点,为不同海况下海洋水文的密集化、自动化剖面观测提供了技术基础,具有重要的应用价值。     

北斗卫星通信系统在海洋探测平台上的应用

卫星的通信导航定位是现代海洋环境立体观探测平台不可或缺的重要组成部分。基于北斗三号卫星全球导航通信融合技术特点，结合全域海洋环境探测任务背景，以站位国家海洋战略发展和工程集成现实的双向视角，剖析北斗三号功能、性能特性及在海洋环境立体观探测领域的应用需求；立足终端，重点从形态、方案、 指标 3 个方面探讨北斗三号导通一体模组与海洋环境观探测无人平台嵌入式、模块化综合集成方案的实现。     

基于海洋环境噪声水下探测研究进展

由风、雨、舰船、海洋生物以及工业等因素形成的海洋环境噪声,是海洋中永恒存在的声场, 包含频段丰富。无论是在水下目标的主动探测还是被动探测过程中,海洋环境噪声都被认为是水声信道中的干扰因素。但海洋环境噪声包含诸多水体、海面、海底和海洋生物等信息,可以通过反演获取海水、海底等各种信息。概述了国内外基于海洋环境噪声声成像的发展现状,并预测了该领域技术发展趋势。基于海洋环境噪声进行的水下目标探测,在探测开发海洋资源、维护国家主权和国家海洋环境安全等方面具有重要意义。     

低空无人机视频影像可量测立体模型构建技术

提出了一种利用无人机快速获取的视频数据的可量测立体模型构建方法。首先,通过无人机飞行平台快速获取视频数据,基于改进平板摄像机智能标定技术,获取摄像头的内方位元素,结合摄像机内方位参数、视频帧率、飞行高度、速度、影像分辨率等参数实现了基于实时视频流的关键帧影像自适应自动提取算法,并对提取关键帧影像进行畸变差改正;其次,通过对校正后的影像进行光束法空中三角测量加密处理,计算视频关键帧影像的外方位元素信息。最后,利用北京地区的试验数据进行了验证分析。结果表明利用能快速实现可量测立体模型构建,具有较高的量测精度,能有效的提高应急测绘条件下的灾情地理信息获取,为灾情评估和辅助决策提供依据。     

无人机在海洋调查中的应用前景展望

无人机(UAV)是利用先进的无人驾驶技术、遥感技术和通信技术等高新技术,实现自动化、智能化、专用化快速获取空间信息,完成数据处理、建模和应用分析的应用技术。文章探讨了利用无人机技术的特点,如何与海洋调查等相关业务相结合,同时对无人机技术在海洋相关领域中的应用前景进行了探索和展望。     

基于GIS的海洋水文信息系统的设计与实现

对于大量来之不易的海洋水文数据,传统的管理方式不便于信息的查询、可视化和综合分析。利用GIS技术对海洋水文数据的管理和可视化方法进行研究;基于空间位置管理水文数据,并以矢量图、统计直方图等方式对水文数据进行可视化表达;基于MapObjects进行了海洋水文信息系统的开发实践,实现了数据管理、地图浏览、信息查询、水文专题地图自动绘制等功能。为海洋水文数据的科学管理和可视化提供了有效方法,是"数字海洋"工程建设中的有益探索。     

基于无人机MiniSAR和正射影像的海岸带开发利用信息提取对比研究

近年来,海洋在沿海国家的战略地位空前提升,海洋遥感技术也被广泛应用。海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理,从卫星平台观测和研究海洋海岸带的各种现象,从而获取海岸带信息,分析海岸带变化。文章基于GIS和遥感技术,利用无人机搭载微型合成孔径雷达(MiniSAR)获取高分辨率SAR影像并与无人机光学正射影像进行对比研究,获取了海岸带开发利用信息分布状况,分析了两种手段获取结果的差异性原因,为深入开展无人机遥感监测在海洋管理中的应用奠定了基础。利用无人机机动灵活的特点,宏观、快速、高效地获取海岸带信息,并实时监测海岸带动态变化,将为海洋综合管理、海洋经济发展、海洋环境保护提供基础数据和技术支撑。     

全类型大气波导探测方法研究

大气波导是对流层中一种异常大气折射结构，它改变了电磁波的正常传播特性，严重影响了电子设备使用。目前对于大气波导的探测手段还比较单一，无法实现全类型大气波导的探测。针对这一现状，本文基于转动拉曼大气温度探测和振动拉曼大气湿度探测的原理，结合蒸发、表面和悬空波导的诊断方法，构建了全类型大气波导诊断模型。利用拉曼激光雷达新技术，实现了全类型大气波导的监测诊断。通过对比拉曼激光雷达和无线电探空仪测量数据，得到：拉曼激光雷达测量的大气温度廓线平均误差为0.535℃，温度误差小于1℃的概率为82.5%；水汽混合比廓线平均误差为0.121 7 g/kg，水汽混合比误差小于1 g/kg的概率为90%，基于拉曼激光雷达的悬空波导高度、厚度、强度诊断准确率分别为94.8%、85.8%和60%；此外，基于拉曼激光雷达的连续探测数据，可以进一步分析大气波导特征量随时间的变化规律。     

基于红黑树数据结构的海岸线无人机正射影像拼接研究

随着无人机技术的快速发展,以测量为目的的无人机摄影测量技术已广泛应用到各行各业。相比于常用测量技术,无人机摄影测量技术需要处理抖动平台下的序列摄影图像,技术难度更大。利用红黑树数据结构实现无人机摄影图像的大尺度特征点匹配连接,基于相机标定和捆绑调整两个无人机摄影测量的关键技术环节,实现无人机海岸线遥感影像的快速拼接。     

一种智能化的避台航线设计方法

为提高船舶气象导航自动化水平,实现避台决策由经验型向智能型转变,提出1种高效、稳定的绕避台风航线规划算法。基于电子海图平台实现GPS、数字化气象信息的多源信息集成,直观显示船舶和台风当前位置和运动态势,基于栅格模型设计避台航线自动生成算法,实现避台航线在线实时规划。仿真结果表明,该方法能够根据气象信息及时重建环境模型并获取新的最优航线,算法对环境的复杂性不敏感,具有稳定性好、求解规模大、效率高的特点。     

海洋气象探测基地—浮标

浮标是海洋气象探测的前沿阵地和堡垒.文中分别对海洋浮标探测系统、通讯系统以及供电系统做了详细介绍.其中探测系统对常规气象探测传感器的原理和常规水文探测传感器的原理进行介绍;通讯系统介绍了浮标常用的几种通讯方式和各自的优缺点;供电方面介绍了仪器用电限制以及太阳能供电系统结构.从特殊观测环境的角度分析了海洋环境对浮标系统各个部分的特殊要求.最后结合汕尾浮标运行情况,从系统使用和维护的角度,对浮标进一步完善提出建议.