海洋地质资料服务产品开发模式

海洋地质资料不仅是地质资料的重要组成部分,而且是国家的宝贵财富,开发和利用海洋地质资料是海洋地质资料工作者的一项重要任务。青岛海洋地质研究所通过承担"海洋地质资料服务产品开发示范"课题,对海岸带地质资料服务产品开发示范和委托保管海洋地质资料服务展开了探索和研究,对项目的工作背景、工作方法和取得的研究成果进行了介绍和总结。     

Argo资料协同管理方法研究

Argo资料已成为当前海洋和大气科学领域基础研究的重要数据来源。但由于其剖面元数据与观测数据混合存放的特点,现有的共享平台无法实现浮标漂移轨迹与剖面图的实时绘制。因此本文提出一种结构化与半结构化并存的Argo资料协同管理方法,通过分析Argo资料结构组成与特点,将结构化数据与半结构化数据分离提取;然后利用关系型数据库对半结构化类型属性的扩展支持,建立剖面元数据与观测数据间的关联关系;并利用分表存储,降低数据量快速增长对单数据表带来的存储压力。最后通过对近20 a的全球Argo资料解析建库结果进行分析,证明该方法具有良好的可扩展性和高效的轨迹数据获取效率,能够支持浮标漂移轨迹和剖面图的实时绘制。同时,该方法也可为特征类似的剖面观测数据管理提供技术参考。     

基于GIS的广西北海海岸带地质环境监测数据管理与服务系统的设计与实现

针对近年来广西北海市海岸带出现的地质环境问题,基于GIS技术在空间数据管理和综合分析方面的优势,开发设计了海岸带地质环境监测数据管理与服务系统。实现了北海市海岸带侵蚀淤积数据、海水入侵数据及生态地球化学数据的在线监测、综合管理和动态模拟。该系统在北海市取得了良好的应用,为北海市海岸带地质环境问题的治理提供了有效决策支持,为其他海岸带地质环境数据管理系统提供了参考。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

海洋底质数据库引擎技术研究

空间数据引擎是实现空间数据高效访问和管理的关键技术之一.结合海洋地理信息系统应用需求,针对海洋底质数据特点,构建了海洋底质空间数据库引擎,介绍了其数据模型和数据访问结构,并通过工程实践实现了系统功能,为海洋底质空间数据组织和管理提供一个有效的解决方案,同时为海洋地理信息系统提供了强有力数据支持.     

海洋航空物探数据库建设进展

本着“不搞重复建设,海陆统筹”的思想设计了航空重力数据库表结构,与航磁总场、航磁梯度、航电、航空伽玛能谱一起建成了统一的航空物探数据库,实现“海陆一张图”的航空物探勘查全过程数据的管理。基于GeoProbe平台,采用插件技术和WebGIS技术研发数据服务软件,与完善后的数据库数据采集软件、航空物探遥感资料目录服务系统,构成一体化的航空物探数据管理服务体系。采取规范的数据整理流程和严格的数据质量检查措施,入库更新了渤海、黄海等约3.5万km2的海洋航空重力数据,形成覆盖渤海、黄海、东海、南海南部及海岸带约497万km2的海洋航空物探数据库,可提供全海域一张图的系列服务产品,从而为基础调查项目的工作部署、数据处理及成果解释、报告编写等工作提供基础资料及成果信息共享和服务。     

Bathymetry Data Correction Using Global Optimization Method

The bathymetry data of marine bodies have been collected over a century, and the collected data have a wide range of resolution and accuracy. Acquisition of bathymetry data is very costly and time-consuming. One can use the old, low-quality bathymetry data to fill the gap in high-quality, recently acquired bathymetry data after correcting the old data to improve its quality so that it is comparable to the high-quality data. The old data correction can be treated as a nonlinear inverse problem. Simulated annealing (SA) global optimization method was used here in solving this problem. The two sets of data that were used are project survey (PS) and Vietnamese Navy Chart (VNC) data. The PS data were collected in 2000 in an offshore survey from the Vietnam coast in the South China Sea (SCS). The VNC data were obtained by digitizing VNC that was published in 1981. Inverse distance weighted (IDW) interpolation method was used for forward modeling. Weperformed the SA algorithm run starting at a high "temperature," then lowering the "temperature" gradually up to the "critical temperature" and then staying there for the rest of the run. The best model chosen by the algorithm showed an improvement of 63% from the original model. We then constructed a digital bathymetry model (DBM) of the study area with the combined corrected VNC and the PS data.     

Bathymetry Data Correction Using Global Optimization Method

The bathymetry data of marine bodies have been collected over a century, and the collected data have a wide range of resolution and accuracy. Acquisition of bathymetry data is very costly and time-consuming. One can use the old, low-quality bathymetry data to fill the gap in high-quality, recently acquired bathymetry data after correcting the old data to improve its quality so that it is comparable to the high-quality data. The old data correction can be treated as a nonlinear inverse problem. Simulated annealing (SA) global optimization method was used here in solving this problem. The two sets of data that were used are project survey (PS) and Vietnamese Navy Chart (VNC) data. The PS data were collected in 2000 in an offshore survey from the Vietnam coast in the South China Sea (SCS). The VNC data were obtained by digitizing VNC that was published in 1981. Inverse distance weighted (IDW) interpolation method was used for forward modeling. Weperformed the SA algorithm run starting at a high "temperature," then lowering the "temperature" gradually up to the "critical temperature" and then staying there for the rest of the run. The best model chosen by the algorithm showed an improvement of 63% from the original model. We then constructed a digital bathymetry model (DBM) of the study area with the combined corrected VNC and the PS data.     

Argo观测剖面数据量的时间变化与周期分析

海洋渔业预报使用的遥感数据一般只能获得海洋表面的环境信息,而Argo数据可以为渔业预报提供较深处的温盐数据,为了在渔业预报中按其时间周期进行使用,需要计算它的周期以提高预报质量。通过功率谱估计计算出2001-2008年的数据存在的较长的周期为62．7天和117．5天,较短的周期为4．9天和9．8天,同时还有一个约为7天的不明显周期,观测剖面数据总量在年际与年内都存在较大变化。     

北黄海QuikSCAT 卫星风速与浮标风速的对比分析

对北黄海QuikSCAT散射计矢量风资料与黄海实测浮标站风速资料进行对比分析,结果表明:北黄海QuikSCAT卫星风速和浮标观测风速的大小基本吻合,二者平均偏差是0.26 m/s,相关系数是0.74;风向偏差较大,平均偏差是117.52°。根据卫星风速和浮标风速的对比分析结果,提出了修正方案。修正后的QuikSCAT风向与实测浮标站风向的平均偏差显著提高到20.44°。该修正方案实施简单,修正效果显著,为更准确地使用卫星资料提供了保证。     

基于多参数差分相关的海洋时序观测数据滤波算法

随着海洋研究的不断深入,对观测的数据质量要求越来越高,为了有效降低实测数据的不确定性,该文以海水CO₂分压测算的关键因子温度和盐度的相关实测数据为例,针对仪器平台能够进行多参数同步观测的特点,在假设观测指标的变化在较小的时间空间范围内为一平稳过程的基础上,通过ADF平稳性检验理论证实了大部分原始观测序列满足二阶差分平稳性假设,在此基础上提出了一种基于观测序列差分统计特征的测量数据不确定性的表达方式,以及对离异点数据进行识别和多参数差分相关联合滤波的算法。与常用滤波算法对比分析表明,提出的新算法能够有效融合参数间的相关信息,降低序列的不确定性,并且最大程度地保护原始测量数据。     

In-situ registration of oxygen utilization at sediment-water interfaces

A polyacrylic dome was anchored over natural sediments, enclosing a water volume of 0.125 m³ over an area of 0.45 m² of sediment. A vertical convection was produced in the dome, by means of a small pump, to prevent formation of gradients. Oxygen partial pressure and temperature were measured at 20-min intervals by an automatic data system and stored on magnetic tape in digitized form. After some days the system was recovered. The data were read by a microprocessor system, interpreted, listed and plotted against time. Chemical and hydrographic data, from a sample taken at the location of the experiment at the instant it was started, were used as calibration data to calculate oxygen utilization of the sediments in the Kiel Bight.     

海洋数据仓库的数据清洗规则应用研究

建立海洋数据仓库以实现海洋多源信息的汇集融合已成为趋势,数据清洗是数据仓库建立过程中的重要环节。文章介绍基于滤波和离差法的数据清洗规则,并以厦门市海洋水温数据为例,采用该规则方案对异常值进行批量探测和修正,得到较好效果,可为数据挖掘技术的研究和应用提供支持。     

海洋磁力数据地磁日变时差校正的局部极值比对法

为了对海洋磁力数据进行更精确合理的地磁日变校正,参考多台站地磁观测数据时差计算的方法,总结出一种适合于海洋磁力数据地磁日变时差校正的方法——局部极值比对法。利用局部极值比对法对南海北部两条海洋磁力测线进行地磁日变时差校正后,海洋磁力数据与陆地地磁日变数据的相关系数分别提高到0.98和0.92。通过与经度差法的比较,证明局部极值比对法可以提高地磁日变时差计算的精确度和海洋磁力数据处理的效率。该方法为今后的海洋磁力调查工作提供了一种精确有效的工具。     

海洋动力环境立体监测数据共享服务系统的设计及实现

以福建省海洋动力环境立体监测数据为例,在分析监测数据来源形成特点的基础上,基于分布式数据库、网络地理信息系统(WebGIS)等技术设计了一个海洋立体监测数据的共享服务系统,并详细介绍了共享服务系统采用的数据组织结构、总体框架、业务功能模块以及空间数据发布与服务的实现方法,最后给出典型应用例子的用户界面。     

量子无线通信技术在海洋环境监测中的应用

以量子技术为基础,利用光子基本粒子的量子纠缠原理,由量子态携带在线实时海洋环境监测数据信息,构建基于量子无线通信的海洋环境监测系统。该系统在无线通信中可确保数据的安全性、系统性、及时性和准确性,提高信息化和灵活化水平,可为海洋环境规划、环境管理、环境治理等提供全面安全可靠的监测数据。     

基于三维相空间法和稳健估算法的ADV流速数据后置处理效果研究

水流是影响藤壶、牡蛎、藻类等水生生物能否成功附着在渔业装备上的重要环境因素,水体流速的变化会改变藻类新陈代谢过程,制约藤壶与牡蛎幼虫大面积扩散。流速测量数据的准确性对研究渔业装备上附着生物的附着机制起到至关重要的作用。声学多普勒流速仪(ADV)是测量水体流速的重要设备。然而,水体中的气泡、大颗粒悬浮物等因素会影响ADV的相关系数和信噪比,从而导致流速数据中产生野点,降低了数据的准确性。本文基于国内外主流算法稳健估算法与三维相空间法,以ADV实际测量的流速数据为例,对比研究两种后置处理方法的检测效果。结果显示,稳健估算法平均检出率为4.95%,峰度系数平均下降77.71%,三维相空间法平均检出率为14.60%,峰度系数平均下降84.05%。综合分析,三维相空间法处理效果较好,其检测准确性高于稳健估算法,但存在过处理现象。建议在处理野点含量低于5%的数据时选用相空间法,而对于野点偏离样本平均值较远的数据时,可以选用稳健估算法。本文对减小流速数据误差,为准确定量研究水流对渔业装备附着生物的附着量与种类影响有着重要的意义。     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化。对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用。     

基于希尔伯特变换的Chirp信号浅地层剖面数据分析及转换

浅地层剖面系统在海洋工程勘察、海洋矿产资源探测等方面发挥着重要的作用。美国EdgeTech公司生产的3200系列是一种应用较为广泛的Chirp信号浅地层剖面系统,该仪器原始记录的JSF格式数据与传统的SEGY地震数据格式存在很多不同的地方,具体体现在文件头和道头部分,特别是数据记录方式上它同时记录了包络信号和振幅信号两种类型的数据。因此,编写适用的C程序代码将JSF原始数据转换为包络信号和振幅信号两种类型的SEG-Y标准地震数据,并运用该程序读取并转换了南海北部某区域的实测浅剖数据,并分析了浅剖资料解释中采用包络信号数据的原因,为利用振幅信号数据反演海底反射系数等后续工作奠定了基础。     

HJ-1B 卫星海表温度定量反演业务化算法研究——以中国北部海区为例

利用中国2008年9月发射的自主 HJ-1B 卫星热红外遥感影像数据,基于实测数据对已有海表温度反演的单窗算法进行了改进与简化,重新订正了大气透射率和大气平均作用温度估算方程,建立了基于实测数据验证的 HJ-1B 卫星海表温度定量反演业务化算法.将本算法与段四波等的改进算法用于实验海区海表温度的反演,反演结果与卫星同步实测海温数据的对比表明:本研究算法反演结果与现场同步实测海表温度平均误差约为0.76,℃段四波等改进算法反演结果平均误差约为1.09℃.本算法为 HJ-1B 卫星海表温度产品的业务化应用提供了便捷可行的方案