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。     

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。     

海域无人机监视监测业务流程设计

文章主要探讨海域无人机监视监测业务流程,针对目前海域动态监视监测工作中无人机管理模式及作业流程的现状,结合海域资源开发管理业务需求,阐述规范无人机作业流程的必要性。按照无人机监测任务的紧迫程度分为常规监测任务和应急监测任务,以规范无人机业务流程、提高无人机作业效率、保障无人机作业安全为目的,并结合无人机业务工作中的实际情况对两类监测任务的无人机作业流程进行了探讨与设计。     

浙江省海洋水质监测浮标设计与实现

作为一种高技术监测手段,海洋浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展。文中介绍了浙江近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测实现。浮标设计为生态浮标、海滨浮标和专项浮标3种类型,由浮体、标架、供电设备、防护设备、锚系、传感器、数据采集传输、电子/电池舱、岸站接收系统等9个部分组成。浮体设计为圆饼形,浮体下方正中安装稳定锤以保证具备足够的稳定性。供电设备由太阳能电池板、大容量蓄电池组成,可保障海上30 d连续阴雨天气、恶劣海况下的不间断供电。浮标经喷防污漆、牺牲阳极保护、裹铜皮、加过滤网和人工清除等5种方法防腐、防污处理后投放入海,采用常规维护、应急维护和年度维护等3种方式保障浮标系统运行稳定。投放后可实现对标浮所在海域水质、气象、生态等参数的连续、实时、自动监测。最后对浮体直径设计和浮标投放点选址提出了建议和要求。该设计可为其它类似区域的水质监控提供良好的参考。     

近岸海洋放射性监测预警技术支持平台的设计与研发

为适应我国滨海核电事业的快速发展,提高我国海洋核应急准备与响应能力。本研究根据海洋放射性监测与评价的工作内容和特点,设计了一款海洋放射性监测预警技术支持平台。该系统平台以计算机软、硬件及网络通信为依托,具有查看滨海核电厂及邻近海域环境变化,模拟研判放射性液态流出物在海洋环境中的迁移扩散趋势,制定和生成海上应急监测方案,审核与评价海洋放射性监测数据以及开展海洋生物辐射风险评估等功能模块。系统的建设与运营将为我国海洋核事故应急监测提供技术支持,增强海洋核应急管理和指挥决策的科学性。     

基于海洋油气平台上雷达连续监测的海冰漂移特性分析

辽东湾每年冬季都会冻结大量海冰,并对海上油气平台和船舶运输带来很大的安全影响。为此,对油气作业海域海冰进行精确、连续的现场监测是非常必要,也有助于揭示海冰的漂移特性。采用辽东湾JZ20-2油气海洋平台上的航海雷达监测系统对该海域的海冰漂移特性进行了全冰期的连续监测,并通过海冰雷达监测的数字图像处理系统对海冰的漂移速度和流向进行分析,获得了该海域全冰期的海冰漂移数据。在此基础上确定了该海域冰速符合瑞利分布、冰向符合双峰高斯分布,以及两者的联合概率分布特性。以上研究为分析辽东湾油气作业区海冰的漂移特性提供了可靠的现场监测资料。     

作用在海洋移动式平台上的风倾载荷

本文在归纳国内外对作用在海洋移动式平台风倾载荷的研究文献的基础上，分析了目前船级社的规范中风载荷计算方法中的几个问题。本文介绍了作者编制的风倾力臂横截曲线计算程序，并给出了计算实例     

基于海洋石油平台的生态环境监测系统研究

本文研究基于海洋石油平台的在线生态环境监测技术,采用有缆在线监测系统架构,设计多功能可扩展的监测系统主体结构,搭载多种环境在线监测通用传感器,监测电导率、叶绿素a、溶解氧、pH、VOC、浊度6种海洋生态环境参数和流速、流向、水温、盐度4种海洋自然环境参数,数据由数据采集器经水下信号电缆实时传输至平台终端,对监测数据进行...     

海洋平台结构损伤识别与定位新方法及试验验证

基于小波变换的时频局域化特性和BP神经网络的非线性映射特性,结合两者优点提出了基于小波包分析和神经网络方法的海洋平台三步法损伤定位方法。对海洋平台结构加速度响应信号进行小波包分析,提取小波包特征向量,将小波包结点能量变化量指标作为BP网络的输入向量,逐步确定损伤位置。设计一典型导管架式海洋平台试验模型,分别进行岸上脉冲激励及水池中波浪激励下平台结构损伤识别与定位模型试验,对该方法的可行性和适用性进行了验证。     

基于小波分析的海洋平台实时结构健康监测

由于海洋平台结构长期处于恶劣的海洋环境中,并受到各种载荷的交互作用,结构容易产生各种形式的损伤。因此,对海洋平台进行实时监测有着十分重要的现实意义。以单筒简易导管架平台为例,主要在结构损伤的判定和定位两方面对海洋平台的实时结构健康监测进行研究,结果表明通过对结构响应信号进行小波分析,小波变换系数和小波包能量分布可以很好地定义损伤识别指标。     

无人机海上溢油跟踪监测系统设计及仿真

海上环境变化多端,造成溢油的漂移和扩散会出现不可预测的情况,精确、实时地监测海上溢油是现今亟待解决的问题.无人机以其部署快、成本低、环境适应性强的优势在海上溢油监测领域得到重视,但单架无人机监测能力弱,而多架无人机监测的准确性仍需提高.为此,本文提出一种无人机群海面溢油自动导航跟踪监测的架构和方法,根据海上溢油浓度的变...     

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。     

无人机航空照片辅助判读系统的设计与实现

设计实现了一套功能较为完善的无人机航空照片辅助判读系统。该系统主要完成了判读结果的标号显示、矢量地图与航空照片的匹配、图文报表和打印输出等功能模块。借助于计算机标图技术,导入矢量形式的电子地图和无人机航空照片,利用丰富的地理信息来辅助实现无人机航空照片判读,并介绍了在Visual C＋＋6.0开发环境下利用组件、显示缓存技术标绘判读结果,多比例尺地图的管理、快速显示,矢量地图与航空照片匹配的具体实现。经过实际联调,系统运行良好,实用性较好。     

无人机组网技术在海洋观测中的应用研究

为了应对海洋多个观测平台间组网通信的迫切需求,作者从体系架构和通信链路等多个层面对无人机组网通信技术的研究进展进行总结,并关注了军用和搜救方面的特殊应用。最后结合实际项目中多机协同海洋观测的具体场景,分析了现有无人机组网通信技术的成果和不足,指出了未来的发展方向。     

基于无人机高光谱特征的红树林种群识别研究以漳江口红树林国家级自然保护区为例

红树林种群的组成和分布对于红树林生态系统的保护和恢复至关重要。本研究以漳江口红树林保护区为研究对象,通过获取无人机高光谱影像,进行光谱特征分析、光谱微分变换和包络线去除,提取了911组17个光谱特征参数,通过逐步判别分析筛选出13个用于决策树构建的特征参数,最终通过C5.0决策树模型获得了研究区红树林种群的分布状况。结果表明,漳江口红树林保护区植被种群呈现自上到下不同类型的分布情况,研究区上部以桐花树和秋茄混合类型为主,中间区域呈现白骨壤、桐花树和秋茄三者共生的现状,研究区下部则以白骨壤分布为主,伴生有少量的秋茄。通过混淆矩阵计算,得到研究区总体分类精度为 87.95%,Kappa系数为 83.81%,具有较好的精度。研究结果可为区域红树林湿地保护提供数据支撑,为红树林种群识别研究提供方法参考。     

基于无人机与卫星图像的大型绿藻孔石莼(Ulva pertusa)遥感估算研究

卫星影像是监测海面漂浮绿藻的重要数据源, 但是混合像元的存在使得绿藻提取存在一定的误差。想要实现近海区域底栖绿藻的精细监测, 需要解决绿藻亚像素覆盖度的问题。本文以厘米级分辨率无人机数据的绿藻提取结果为基准, 通过分析Landsat卫星影像绿藻光谱, 建立绿藻亚像素覆盖度与多种植被指数和多个特征波段反射率的反演模型。结果表明, 蓝、绿、红波段反射率与绿藻亚像素覆盖度呈现较好的线性关系, 随着绿藻亚像素覆盖度递增, 蓝、绿、红波段反射率的值均递减。将蓝、绿、红波段的三种绿藻亚像素覆盖模型进行验证, 发现绿波段反射率所建立的反演模型具有更高的准确性, 决定系数、均方根误差、平均相对误差分别为0.92%、0.07%、10.85%。本文所建立的模型可以估算大型绿藻亚像素覆盖度, 实现Landsat卫星影像对大型绿藻的精细监测。     

面向岛礁应急监测的多手段组网设计与实验

为了对今后的岛礁应急监测研究提供参考和借鉴,作者以无线自组网技术为基础,提出了一种面向岛礁应急监测的多手段组网设计方案,并依托实际应用场景,开展了初步的实验,提高了岛礁监测的效率,取得了一定的数据成果。     

基于大浮标的海洋放射性原位监测系统研究

海洋放射性原位监测相比于传统采样回实验室分析可以实现连续、实时、自动化监测。文中研究了基于大浮标的海洋放射性原位监测系统,使用放射性测量传感器测量周围环境的放射性数据,使用GPS确定所测环境坐标,通过北斗通讯的方式将所测得放射性数据、位置信息等发送给岸站,岸站收到数据后计算并显示放射性测量传感器所测周围环境放射性数据能谱;研究设计了一种分包发送数据,数据丢包补发机制,解决海洋放射性数据量大、传输时间长、数据不全会造成解谱不准确的问题。最后通过实验室长期实验验证,长期数据平均接收率达到98%以上,能够利用海洋放射性原位监测系统实现准确可靠的监测。     

基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测方法研究——以黄河三角洲为研究区

互花米草(Spartina alterniflora)入侵性非常强,已被正式纳入我国第一批外来入侵物种名单。互花米草的疯狂蔓延已影响到当地土著物种的生长和空间分布,因此有关管理部门迫切需要互花米草的空间分布和扩散动态数据,但目前还没有一个有效的监测手段。针对这一需求,本文作者提出了基于无人机高光谱的外来入侵种互花米草遥感监测研究方案,拟以黄河三角洲为研究区,利用无人机高光谱遥感新型技术,分析不同情形下(不同生长状况、不同观测条件、不同环境条件等)互花米草的光谱特征,建立鲁棒的互花米草遥感检测模型,研究互花米草无人机高光谱图像高效获取方法,以实现互花米草的高效、准确监测,为亟需的外来入侵种互花米草业务化监测提供有效的技术手段。