CZMIL机载激光测深系统及其在骆马湖测深试验评估

机载LiDAR测深技术被认为是海洋测绘领域极具潜力的对地观测新技术,国内对LiDAR测深的试验大都是针对南海这类水质较清的区域。本研究首次在国内引入先进的CZMIL(Coastal Zone Mapping and Imaging LiDAR)系统,选取较为浑浊的江苏省骆马湖作为试验测区,进行了测深试验。试验结果表明,在测区有着低底部反射率、高漫衰减系数的情况下,CZMIL系统仍能够成功探测到湖底数据,成果精度达到了CZMIL系统标称的测深精度指标,具有较好测深探测能力和精度。     

基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法

漫衰减系数是一个重要的海洋光学参数,能够为水体环境变化、水质分析以及水产养殖等方面提供基础性数据。针对目前船载实地测量效率与分辨率低、卫星遥感反演精度与分辨率较低的局限性,本文提出一种基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法。该方法首先通过分层异构模型的机载LiDAR波形分解算法得到水体散射回波,利用激光在水体中的衰减特性,构建漫衰减系数提取模型,最终获取大面积水域漫衰减系数的空间分布。采用西沙甘泉岛与江苏连云港两个航次的实测数据对所提算法进行了验证,本算法无需每个测深点的水底底部回波强度和深度即可反演得到漫衰减系数,并且在浑浊水域也可取得较好的效果,表明在中国近海利用机载LiDAR测深系统能够有效获取高精度的漫衰减系数。     

南黄海区域地质构造研究进展

介绍了近年来南黄海及邻域区域地质构造的研究成果,针对海区各断裂带的位置、延伸程度,中朝与扬子块体、扬子与华南块体的结合带等方面存在的问题,就如何进一步开展区域地质研究工作做了探讨。     

基于海底回波增强的机载LiDAR测深水体旅行时提取算法

机载LiDAR测深（Airborne LiDAR Bathymetry, ALB）技术具有高精度、高效率、强机动性、水陆两用等优势,特别适合海岸带、海岛礁等浅水海域复杂地形的快速探测。激光穿透水体时能量将迅速衰减,导致部分海底回波难以有效提取,海底真实位置判别困难。为此,本文提出一种基于回波增强的机载LiDAR测深水体旅行时提取算法。通过Gold去卷积算法来恢复目标横截面形状,确定海底初始回波范围;随后采用双指数函数拟合水体后向散射有效范围,进而求取波形漫衰减系数K_d值;最后结合海底激光雷达方程,利用K_d值对海底初始回波范围内波形进行增强,并利用高斯函数分解增强后回波,确定海底位置参数,从而实现ALB波形的水体旅行时提取。利用青岛胶州湾RIEGL VQ-840-G ALB实验数据对本文算法的可行性进行验证,将本文算法与理查德森-露西（Richardson-Lucy,RL）去卷积模型、峰值探测模型进行了比对,结果表明本文算法与单波束同名点之间高程误差的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）为18.5 cm,较上述两种算法分别降低了29.9%、41.4%。因此,本文算法具有可行性,能够满足ALB波形的水体旅行时高精度提取,可为机载LiDAR测深数据精细化处理提供一定技术支撑。     

基于南黄海区域地质调查的地震关键技术和成果

以南黄海区域地质构造特征调查为目标,开展采集、处理技术方法攻关和海上试验等工作,形成了大容量多层震源、长缆深沉放多道地震采集技术和基于长排列、低信噪比的资料成像处理技术,提高了地震资料的成像品质,获得了深部地层的有效反射;得出了前新生代残留盆地分布面积大,中、古生代海相沉积地层发育,千里岩隆起区是扬子块体与华北块体碰触接触带等新认识,对南黄海区域地质与油气资源前景研究意义重大。     

机载激光测深技术研究进展

分析了国内外机载激光测深技术的发展动态,指出了我国研制机载激光测深系统存在的问题。针对机载激光测深系统测深数据量大、条带拼接难度大、环境参数改正难以准确进行的瓶颈问题进行了分析,并提出了针对性的建议,为进一步研制该系统提供了借鉴。     

机载激光测深作业的关键技术问题

简要介绍了机载激光测深的发展历程、国际上代表性产品及其性能指标,归纳了机载激光测深的主要技术特点和适用环境。结合参加的机载激光测深试验,研究解决了飞行作业过程中天线安装位置选择与信号质量测试、标校场选址与标校测线布设施测、气象条件选择、测线设计、孤立岛礁深度基准传递等影响数据质量的关键技术问题,为制定《机载激光测深作业规范》奠定了基础。     

机载激光测深系统强度数据AGC补偿异常区域识别及改正

机载激光测深系统（Airborne Laser Bathymetry,ALB）因集成了具有独特水体穿透能力的绿波段（532 nm）而被广泛用于水深测量。除地形数据外,ALB还记录了地物目标的辐射特性（后向散射强度）,可用于条带配准、海底底质分类和几何建模。然而,由于自动增益控制（Automatic Gain Control,AGC）设计局限,增益值调整存在延缓,对于裸露岩石、水域等高返回、低返回目标较多的海岛海岸带区域,强度补偿异常问题格外突出。针对该问题本文设计了一种基于双向移动的局部加权强度改正方法,提出索引共享机制辅以地形信息实现有效强度数据精确提取;以扫描周期为依据进行扫描线分割,通过柯尔莫可洛夫−斯米洛夫检验进行强度补偿异常区识别;通过对邻近扫描线和邻域强度联合加权进行强度改正,保证强度细节的同时较好地消除与邻域强度偏差,独特的双向移动策略能有效削弱改正不足积累造成的强度改正精度下降问题。实验证明该方法能有效解决AGC补偿异常问题,相较于改正前,改正后的强度数据平均绝对百分比误差降低了约0.27,均方根误差下降了约693,异常区强度与邻域强度偏差控制在26 DN（Digital Number）以内,得到高质量强度图像。     

南黄海环流的若干特征

主要根据近几年来中韩黄海水循环动力学合作调查结果,结合有关历史资料,对南黄海环流的若干特征进行了分析。所得主要认识为:(1)南黄海环流存在明显的季节变异。冬、夏季环流的基本形态有着较大的差别。(2)黄海暖流的路径和强度均有一定的年际变化。分析显示,1997年冬季,暖流路径明显偏于槽的西侧;而1986年冬,暖流的主流路径则沿槽北上。(3)黄海暖流并非对马暖流的直接分支。黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成。而且,它主要是在济州岛西侧海域,从锋区中衍生出来的。(4)夏季黄海表、底层环流大致皆是由一大的道时针向流系构成。但在其表层海盐尺度的气旋式环流内部还存在小的气旋和反气旋流环。分析亦表明,不论表层或底层,皆无高盐暖水从济州岛邻近海域进入黄海东部的明显迹象。     

南黄海海底灾害地质因素的识别

利用“1：100万南通幅海洋区域地质调查”项目最近所获得的高分辨率浅地层剖面资料和一些历史资料，对南黄海海底的各类灾害地质因素进行了识别，取得一些新的认识。     

黄、东海区光谱漫衰减系数特性研究

利用剖面仪于2003年3-4月在黄、东海实测的水下向下辐照度剖面数据,建立了黄、东海光谱漫衰减系数模型。在400～600nm波段,漫衰减系数和波长之间存在近似的线性关系。每一个波段的漫衰减系数与490nm波段的漫衰减系数Kd(490)最小二乘法线性回归的R^2值都超过了0．99。通过对光谱散射直线的斜率与波长进行回归。可以得到光谱散射曲线的斜率与波长的关系,R^2值为0．974。利用本文建立的光谱漫衰减系数模型,可以从一个已知波段漫衰减系数反演出任何另外～个波段的漫衰减系数,从而大大地减少了在水色反演中未知因子的个数。并且．利用现场的实测数据对模型进行了检验和误差分析。各通道的反演误差随着Kd(490)的增加而总体降低。在Kd(490)较低区域,反演误差值虽然较高。但大部分集中在20％以内。各通道平均反演误差范围在9％以下。     

南黄海海域的海相中-古生界油气远景

南黄海海域油气勘探近40年成果证实，处于扬子地块之上，除缺失志留系上统和泥盆系下统，发育了较完整的中、古生代海相地层，厚度大，分布广。结合我所近几年来地震、地质研究成果，阐述本区海相中、古生界分布残存情况及生储盖特征，研究认为，南黄海中、古生界海相烃源岩具有较好的含油气勘探前景。     

南黄海地球物理调查研究现状

总结了南黄海地区开展的地球物理调查和研究的工作状况,对调查研究所取得的成果进行了分析研究。针对深部地球结构、前新生代盆地形成与演化、沉积盆地范围与含油气构造等存在的诸多问题,就如何进一步开展地球物理调查研究工作,早日实现南黄海油气突破的思路和方法做了探讨。     

南黄海中部海区海底地貌特征

利用南黄海中部海区重点区域进行的多波束全覆盖勘测数据,并结合周边最新的水深资料编制了南黄海中部海区1：50万的海底地形图(略)及海底地貌图。依据此地貌图,对该区域的地貌类型及区域地貌特征进行了分析研究,在此基础上对地貌进行综合分级分类。     

南黄海布格重力异常的小波多尺度分析

采用二维小波变换与多尺度分解技术,对南黄海布格重力异常进行了分解,得到了自地表至莫霍面深度范围的不同尺度的密度体所产生的重力异常,从而获取不同切割深度的断裂构造、沉积基底及莫霍面所产生的重力异常。结果表明：该区断裂相互交错、切割深度不一,有明显的多期活动的迹象;小波变换的四阶异常细节主要由沉积基底面起伏所引起的,而小波变换四阶异常逼近主要反映了该区莫霍面起伏特征。     

Deposition of duststorm particles during 2000–2012 in the South Yellow Sea,China based on satellite data

In this study,about 220 satellite images between 2000 and 2012 were obtained from FY-series,MODIS,CBERS,HJ-1A and HJ-1B to estimate the impact of duststorms on the South Yellow Sea(SYS),which serve as an important source of particles there.The analyzing results from the images support a total occurrence of 88 duststorms(including the locally-generated dusty weather) that affected the SYS during 2000–2012.The annual occurrence was about 4–10 times(10 times in 2000 and 2004;four times in 2009 and 2012),predominantly in March(29%),April(33%) and May(22%).By mapping the distribution of their frequency,the duststorms influencing the SYS were found primarily moving from the northwest(39 times,44.3%) and west(37 times,42%) to the study region with only 11 duststorms(12.5%) coming from the north and 1 duststorm(1%) from the southwest.We estimated that an annual amount of 0.5–3.5 million tons of sediment particles was brought to the SYS by the duststorms during 2000–2012.     

南黄海灾害地质因素及分区

尝试性地将南黄海灾害地质因素分为4大类。同时参考地貌沉积界线和其他因素将南黄海分成4个灾害地质区：即海岸带、苏北浅滩、海州湾和南黄海东部灾害地质区，并时各灾害地质区进行了定性评价，苏北浅滩灾害地质区是研究区内灾害地质环境最不稳定的区域。     

南黄海沉积物不同粒度分析结果的对比研究

分析了南黄海海域65个沉积物样品的激光法与综合法(筛析法—沉析法)的粒度分析结果,并作了对比研究。南黄海沉积物样品的激光粒度仪和筛析法测试结果很接近;激光粒度仪测定的细粒组分(>4Φ)的含量85%样品的测试效率达到75%以上,平均值为92%,表层沉积物黏土粒级的激光法与综合法分析结果呈弱正相关。用激光粒度分析南黄海海域沉积物结果可靠,可以替代传统的粒度分析方法。     

南黄海盆地含油气系统与油气勘探方向

南黄海盆地是目前中国近海惟一未获得工业性油气流的含油气盆地,其找油前景引起了人们的极大关注。根据前人的认识和研究成果,以含油气系统理论为指导,综合考虑含油气系统中烃源岩的演化阶段和凹陷分类原则,南黄海盆地在平面上可划分为6个含油气系统,每一个含油气系统都发育各具特色的生储盖组合特征及圈闭和运移条件。其中北部坳陷北凹中生界含油气系统和南部坳陷南四凹古近系含气系统为两个已知的含油气系统,北凹以寻找泰州组含油气系统的原生油气藏为主,南四凹以寻找阜宁组含油气系统的次生油气藏为主。