基于无人机的新型海水采集系统设计与实现

基于近海海域海水水质检测的准确性和灵活性要求,本文提出了一种新型海水采集系统的实施方案,由上位机和下位机组成,两者通过电动绞盘和绳索相连。上位机由遥控器、无人机、单片机、步进电机等组成;下位机由海水采集管、双头采集针、单片机、推杆电机等组成。本文通过海水采集装置的创新设计,确保海水采集过程免受二次污染。在浙江舟山长峙岛附近海域进行了测试,结果表明,本系统能够在近海海域上方稳定悬停并通过电动绞盘控制海水采集装置升降,能够通过控制算法自动完成海水采集任务。     

基于无人机的海滨景区绿潮监测

基于无人机航拍数据,利用四种颜色指数,结合无人机RGB影像对海阳市海滨景区绿潮进行特征统计和监测识别,验证不同空间位置绿潮的适宜监测指数。结果表明:海滨景区G波段高于其他波段的特征使其可以利用颜色指数进行监测;对于不同位置的绿潮灾害,NGBDI指数较适用于海滨景区漂浮绿潮的监测,而GLI指数则更适用于海滨景区海滩绿潮的监测。     

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。     

海洋环境监测实验室信息管理系统设计与应用

文章根据海洋环境监测业务的特点,提出了海洋环境监测实验室信息管理系统的总体设计方案,对系统的结构、系统的功能进行了设计描述。提出建立海洋环境监测实验室信息管理系统,可提升实验室信息运转效率和管理水平,规范质量管理,保证数据可靠性,更好地为海洋环境监测管理服务。     

天然气水合物海底环境长期监测系统设计

对天然气水合物海底环境要素进行长期监测,分析海底天然气水合物环境要素信息数据,对揭示天然气水合物海底环境变化和试开采的环境评估具有重要的意义。介绍了天然气水合物海底环境长期监测系统的设计思路及系统组成中各单元的设计内容,为该系统设计提供了很好的技术解决方案。     

基于无人机技术的潮滩动态监测研究

无人机具有快速高效、体积小和成本低等特点,不仅可以监测淤泥质潮滩不同区域的变化趋势,还可以观测到卫星难以捕获的潮滩短历时发育过程。文章基于无人机航拍测量技术,通过后期图像处理生成正射影像,获取临港新片区潮滩的沙滩和植被区域面积,分析潮滩短周期沙滩和植被时空分布特征和对不同事件的响应。研究结果表明：近年来临港潮滩潮上带从淤泥质海滩逐渐转变为沙质海滩;潮滩植被有明显季节性变化,秋冬季枯萎,春夏季生长茂盛,分布在潮滩西侧的植被变化最为显著;沙滩随着植被枯萎而裸露,易受波浪、潮汐冲刷;相比于季节性转化,沙滩在事件上的响应更为显著,洪水期淤积和台风冲刷导致潮滩变化剧烈。     

基于同态滤波的海表图像照度校正

应用数字图像处理与分析的方法来研究海洋动态过程中,由于光照不均而造成的海表面图像亮度不均,致使图像对比度不强和图像降质。采用修正系数的同态滤波,实验显示图像对比度得到提高,图像更加清晰,是一种有效的照度校正处理方法。     

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。     

基于多旋翼无人机的小型海洋磁力数据采集系统设计与实现

海洋磁力测量是一种海洋地球物理调查方法,对于资源勘探、科学考察等都具有非常重要的意义。将便携式的小型旋翼无人机应用于海上进行磁力探测是一种全新的海洋磁力测量手段,本文基于这种全新磁力测量方式的实现需要,设计了一套便携、高精度的航磁数据采集系统。该系统以STM32F407单片机为控制核心,结合FPGA和等精度测频原理,实现了旋翼无人机在航磁任务中的磁力数据、定位数据及姿态数据的实时采集和存储。此外,在航磁任务开始前,可通过Wi Fi实现机载系统自检功能,确保仪器处于正常工作状态,保证任务的执行质量。航磁任务中每3 min进行一次数据保存,任务结束后通过按键再次保存数据,以保证数据的完整性。通过实验室测试和野外实际飞行试验,验证了该采集系统的实用性,同时验证了该系统能够满足野外航磁探测任务的需要。     

基于深度神经网络的海表盐度反演

海表盐度（Sea Surface Salinity,SSS）是研究海洋对全球气候影响的重要参量,欧洲航天局（European Space Agency,ESA）设计研发的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)是专用于探测海水盐度的卫星之一。受射频干扰（Radio Frequency Interference, RFI）等因素的影响,SMOS卫星盐度产品的精度难以达到预期效果。为了提高SMOS卫星海表盐度产品精度,本文提出一种基于深度神经网络的海表盐度反演算法。以太平洋中部海域（150°E～180°,5°～30°N）为研究区域,利用Argo浮标实测盐度数据为参考真值,将SMOS卫星L1C、L2级产品与Argo盐度数据进行时空匹配。并根据海洋遥感和辐射传输理论,选取亮温（Brightness Temperature,TB）、海表温度（Sea Surface Temperature,SST）、降雨率（Rain Rate,RR）、波高（Significant Wave Height,SWH）、纬向风速（Zonal Wind Speed,ZWS）、经向风速（...     

基于卫星遥感的环境信息系统设计与实现

利用卫星遥感信息构建数字环境信息系统具有显著的优点,发展前景广阔。论述了数字环境信息系统的概念,探讨了系统的主要功能和基本构成,分析了系统实现需用到的技术,提出了系统构建使用的方法,并对系统进一步发展要注意的问题进行了探讨。     

基于双卫星智能通讯的船载水文气象系统设计

为了解决船载水文气象系统中北斗卫星信号不能全球覆盖和国外卫星通讯资费较高的矛盾,本文设计了一种以北斗卫星为主铱星为辅的智能实时船载水文气象系统,阐述了观测设备组成,双卫星智能传输模块的硬件电路设计、软件设计和数据通讯协议,陆地数据中心组成及管理软件接收处理北斗、铱星数据流程。并在实际项目中应用,通过对应用中的北斗、铱星数据到报率统计与分析,表明该系统的数据传输率,能够满足实际需求,即达到了有效降低数据通讯费用,又能保证数据安全、有效传输的目的,该系统可广泛应用于近海、远海的船舶海洋水文气象辅助观测。     

水下智能安防机器人的系统设计及应用

为保证正常的海洋航运生产和作业,提出多功能的水下安防智能机器人技术。突破该机器人的系统集成技术,实现自主导航高精度定位与目标的识别处理任务,为水下安防智能机器人的试验工程应用提供技术支撑和可行性方案参考。     

基于北斗系统的海洋环境监测数据传输系统设计

适应复杂海洋环境条件的数据通信传输技术是获取海洋监测数据、确保海洋环境立体监测系统业务化运行的关键技术.对卫星通信设备通信稳定性和可靠性提出了很高的要求.基于北斗卫星系统开发适应海洋环境条件的通用通信控制终端.并通过将控制终端安装在浮标上,将浮标采集的监测数据按规定的传输协议传输到地面数据接收站,构建从海上监测设备到地面接收站的数据链路,实现离岸监测数据利用我国自主卫星系统的可靠传输.     

基于无人机的用海项目施工期悬浮泥沙监测

为实现对用海项目施工期悬浮泥沙扩散的实时跟踪监测,尝试采用无人机携带可见光、多光谱传感器对古雷围填海项目的围堰区进行遥感探测。利用Pix4d软件对无人机携带的可见光及多光谱照片进行处理,结果表明,可见光及多光谱影像对水体中的悬浮泥沙分布均具有一定的识别能力。通过研究分析多光谱影像的光谱特征发现,近红外波段对悬浮泥沙含量的升高较为敏感,运用波段比值公式计算结果显示,围堰内含沙水体经溢流口排入海域后浓度明显降低,并可向南继续扩散约300 m。该方法可克服遥感卫星影像时空分辨率低的特点,为用海项目资源环境影响跟踪监测提供新的技术手段。     

基于WebGIS的浒苔监测打捞指挥系统设计与实现

本文围绕浒苔绿潮灾害的信息化应急保障需求,提出了基于WebGIS的浒苔监测打捞指挥系统架构,设计了浒苔监测打捞指挥数据库和功能模块,开发了雷达监测数据实时接收和自动预处理、浒苔信息三维动态可视化、浒苔入侵分级预警等关键技术,详细介绍了系统实现的主要功能。经有关部门使用验证,系统能够有效支撑浒苔绿潮灾害监测和打捞指挥工作,提高沿海地区应对浒苔绿潮灾害的信息集成保障能力。     

基于“彩虹4”无人机海洋监测平台的设计与验证

针对海洋监测中轻小型无人机抗风能力差、大范围动态监测能力不足的问题,本文以彩虹-4型中空长航时无人机为平台进行了载荷安装、电气接口及电磁兼容性设计,实现了光电吊舱、对海雷达、AIS多任务载荷的优化集成,通过开展远距离无人机通信、载荷数据与位姿信息实时同步回传、数据处理等关键技术研究,形成了一套完整的海洋监测平台软硬件系统。最后经过长时间的地面测试并在海南三亚市东部海域开展远距离飞行试验,依据应用场景及作业的紧迫程度,探索了海岛礁成图等常规监测和海上船只目标应急监测应用模式,验证了平台设计指标,其中平台续航能力优于22h,作业通讯距离达到2 300 km,在无控条件下可见光、红外、SAR成像精度分别为15.35 m、21.09 m、6.30 m。结果表明,该平台能够满足海洋监测技术要求,具有实际应用价值。     

基于遥感的海表紫外辐射强度反演方法

Ultraviolet(UV) radiation has a significant influence on marine biological processes and primary productivity;however, the existing ocean color satellite sensors seldom contain UV bands. A look-up table of wavelengthintegrated UV irradiance(280–400 nm) on the sea surface is established using the coupled ocean atmosphere radiative transfer(COART) model. On the basis of the look-up table, the distributions of the UV irradiance at middle and low latitudes are inversed by using the satellite-derived atmospheric products from the Aqua satellite,including aerosol optical thickness at 550 nm, ozone content, liquid water path, and the total precipitable water.The validation results show that the mean relative difference of the 10 d rolling averaged UV irradiance between the satellite retrieval and field observations is 8.20% at the time of satellite passing and 13.95% for the daily dose of UV. The monthly-averaged UV irradiance and daily dose of UV retrieved by satellite data show a good correlation with the in situ data, with mean relative differences of 6.87% and 8.43%, respectively. The sensitivity analysis of satellite inputs is conducted. The liquid water path representing the condition of cloud has the highest effect on the retrieval of the UV irradiance, while ozone and aerosol have relatively lesser effect. The influence of the total precipitable water is not significant. On the basis of the satellite-derived UV irradiance on the sea surface, a preliminary simple estimation of ultraviolet radiation's effects on the global marine primary productivity is presented, and the results reveal that ultraviolet radiation has a non-negligible effect on the estimation of the marine primary productivity.     

无人机技术在海洋监视监测中的应用研究

随着无人机技术的发展,无人机遥感越来越多的应用于国民生产的各个领域,文章主要研究利用无人机技术进行海洋监视监测,发挥无人机在海洋监测中的优势,发展无人机在海洋中的业务应用,为海洋管理与执法提供决策支持。     

无人机在围填海动态监测中应用探讨

开展围填海工程的海域使用动态监测是海洋管理部门加强监管、规范项目用海和施工、保护海洋资源环境的有效手段。围填海项目动态监测现场勘测耗费大量的人力物力,而且时效性差,而无人机具有结构简单、易操作、使用成本低、风险小、响应快、适应性强、平台自主性强、可获得高分辨率数据等优势。文章对无人机在围填海动态监测的应用进行了探讨和展望。