投放式声学多普勒海流剖面仪的盲区优化和数据处理误差控制

为了进一步完善投放式声学多普勒海流剖面仪(LADCP)测量和资料后处理技术,通过海上观测实验和资料分析,优化了盲区长度的设置,改善了第一观测层的资料质量;分析了下放过程和上升过程的不同测量误差,并反馈到对测量过程和资料后处理的质量控制,提出了较完备LADCP测量系统的必要组成。通过和相应的底跟踪结果及走航ADCP观测结果的比对分析,LADCP测量及资料后处理结果的可信性得到了初步验证。     

LADCP在富钴结壳调查中的应用

简单介绍了LADCP设备的组成及工作方法,阐述了基于LDEO软件包进行数据后处理及质量控制的关键步骤。通过对在太平洋某海山测得的海流剖面资料进行处理分析,简要说明LADCP在富钴结壳调查中的应用。目前海山区的底流资料仍很匮乏,底流情况对富钴结壳成矿因素的影响研究有待进一步开展。在深水大洋较深水层中声学反射体数量较少,单个LADCP换能器的有效量程减小,LADCP的观测效果受到明显影响,使用双LADCP系统可大大增加其有效量程。     

自由投放式声学多普勒海流剖面观测及数据处理

自由投放式声学多普勒海流剖面（FADCP）观测以“自由落体”方式进行采样,其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测,观测稳定性较下放式声学多普勒海流剖面（LADCP）大幅提升,有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测,各站全深度的海流剖面采用剪切法获得,潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比,平均流速偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡,其垂直结构比HYCOM模拟更精细,表层流与绝对地转流契合。研究表明,FADCP对测船要求低、数据质量高,其后处理简便且结果良好,但无法对特定水层实施补充观测。     

LADCP观测和资料后处理的关键技术

针对LADCP这一崭新而又特殊的海流观测技术，系统地介绍了LADCP／CTD捆绑式测量、罗盘标定、测量设置和附加信息获取等LADCP观测中的主要技术问题。在对LADCP瓦迭式资料特点进行研究的基础上，阐释了LADCP资料后处理的关键技术：首先进行LADCP资料初处理和声速剖面校正，利用同ping剖面内相邻两水层的LADCP测量值之差等于两水层的真实速度之差这一特性，把LADCP的所有测量值转化为垂向切变流速，求出水柱内各水层的垂向切变率，对其按照一定的积分顺序进行深度积分，得到水柱内各水层相对于参考层的相对速度，利用底跟踪信息可以较直接地求出参考层的速度，也可以根据测量过程中LADCP和测船相对位置在入水时和出水时保持不变这一基本成立的假定通过GPS信息求出参考层的速度，从而得到整个水柱内各水层的绝对流速。为了提高处理结果的准确度，在资料后处理的每一处理步骤中都要特别注意相应的数据质量控制。     

基于多波束测深仪的西太平洋声散射层测量

为了研究西太平洋声散射层的垂向分布特征和日变化规律,分析了多波束测深系统的水体影像数据。观测结果表明,西太平洋存在着两个声散射层,一个声散射层位于0～200 m,另一个声散射层位于500～700 m,两个声散射层散射强度具有明显的日变化特征,上层散射层的散射强度呈现白天弱,夜晚强的特征,而下层散射层的散射强度日变化规律与上层相反,并且发现深散射层的厚度也存在日变化特征;分析了此种方法的优缺点,对以后声散射层的观测分析提供了新的思路。此外,利用同时下放的声速仪(SVP)的温度和深度数据对下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)的观测结果进行了修正,得到了更为精确的声散射层垂向位置分布。     

几种测流设备的比测试验及分析

海流是基础的海洋资料,海流计是海流测量的重要仪器。文中介绍了RCM-9型安德拉海流计、中科院声学所150 kH z ADCP、RD I公司75kH z相控阵ADCP以及LADCP四种声学海流计的工作原理以及海上比测试验。通过分析比测试验的结果,验证了各仪器的测流性能,并从层厚、层深、相对流速参考物以及安装位置等方面分析了造成各设备测量差别的原因,为将来的流速测量提供了参考依据。     

中国科学院声学研究所 海洋声学技术实验室

海洋声学技术实验室成立于1987年,现总人数36人,包括研究员4人,副研究员3人,其中博士生导师2人。 在朱维庆研究员领导下取得了多项成果：1．高分辨率海底成像技术,高分辨率测深侧扫声纳达到国际领先水平,测量海底微地形地貌,已形成深水和浅水系列。2．声学测速技术,大深度声相关计程仪和声相关海流剖面仪适用于深水远程导航系统和深水流场测量,我国是掌握了此项技术的世界上少数国家之一;拥有自主知识产权的声多普勒海流剖面仪和声多普勒计程仪,已成功地应用到各个方面。3．水声通信技术,独立提出了性能优良的水声相干通信技术,     

多普勒剖面海流计及其海上试验

声学多普勒海流剖面仪(ADCP)是最近十几年来迅速发展起来的一种新型海流计.它的最大优点是能同步测量海流的垂直剖面,本文主要介绍我所研制的“声学多普勒剖面海流计”(以下简称为剖面流)的测流原理,系统硬件组成,软件设计以及介绍最近一次的海上比测试验情况。     

台湾海峡夏季与冬季的水体及热盐通量观测

利用在台湾海峡附近的下放式声学多普勒流速剖面仪(Lowered Acoustic Doppler Current Profiler,LADCP)观测资料和温盐观测资料,通过对连续站的两个季节观测进行正压和斜压潮流分析从而去除潮流得到准定常流,并在此基础上计算了南海和东海之间通过台湾海峡输运的水体及热盐通量。结果表明:台湾海峡大部分海域是半日潮海区(正规半日潮及不正规半日潮海区),半日潮主要分量为太阴半日分潮M2;台湾海峡的水体输运及热盐通量呈现明显的季节变化:夏季台湾海峡内表现为一支东北流向的海流,即台湾海峡暖流,存在3.3 Sv(1Sv=106 m3/s)的东北向水体输运,冬季东北季风较强,西南方向的海流加强,混合层可达到底部,存在1.8 Sv的东北向水体输运。与此对应的热盐通量分别为:夏季热通量为0.34×1015 W,盐通量为118.6×109 g/s;冬季热通量为0.14×1015 W,盐通量为72.9×109 g/s。该结果对台湾海峡通量的研究给出了一个直接观测的准确值,并为相关的数值研究提供了参考。     

海洋内波ADCP监测技术研究

海洋内波与声场的相互关系是一个十分重要的研究课题.内波是影响声信道特征的重要因素;反之,受内波影响的声场也包含着海洋内波动力过程的信息.针对二者之间的关系,从工程的角度上介绍了利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP)对海洋内波进行监测的原理和方法,并结合实际的海试情况给出声学多普勒海流剖面仪对海洋内波的监测结果,验证了方法的有效性.     

基于PSR模型的围填海对海洋资源影响评价方法研究

利用PSR模型中压力、状态、响应相互作用的关系阐述围填海开发活动对海洋资源的影响,基于压力、状态、响应子系统确定并标准化处理了影响评价指标,根据判断矩阵分析结果赋值了指标权重,构建了围填海开发活动对海洋资源影响的评价体系,应用该评价体系进行了福建省福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响分析,评价结果表明福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响较小.     

基于PSR模型的围填海对海洋资源影响评价方法研究

利用PSR模型中压力、状态、响应相互作用的关系阐述围填海开发活动对海洋资源的影响,基于压力、状态、响应子系统确定并标准化处理了影响评价指标,根据判断矩阵分析结果赋值了指标权重,构建了围填海开发活动对海洋资源影响的评价体系,应用该评价体系进行了福建省福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响分析,评价结果表明福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响较小。     

基于WebGIS的地学虚拟环境研究

在介绍了WebGIS和地学虚拟环境技术特征的基础上,研究了WebGIS技术在地学虚拟环境中的应用。从系统结构、用户界面、数据模型等三个方面,对WebGIs技术用于地学虚拟环境的深层次系统框架进行了研讨,并对WebGIS技术与地学虚拟环境技术进行结合的实际过程进行了说明。     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

福建海水养殖鱼类本尼登虫病研究

对福建海域网箱养殖鱼类本尼登虫病(Benedeniasis)进行了研究,调查发现6种本尼登虫病原,完成新本尼登虫季节感染动态和生活史的研究。研究结果表明,鱼群本尼登虫自然感染率平均52．14％,最高感染率达100％。考察结果说明福建海域网箱养殖鱼类本尼登虫的感染和流行与渔区海水温度和降雨量关系最大,福建海域在一年中的6月至10月份是网箱养殖鱼类本尼登虫病感染和流行的高峰季节。     

海水养殖对沿岸生态环境影响的研究进展

综述国际上海水养殖对沿岸环境影响的研究进展 ,并结合中国实际探讨减少养殖污染和海水养殖业可持续发展的途径。海水养殖主要通过有机物和营养物的排放、化学药物的使用、养殖动物的逃逸、红树林的破坏等途径对沿岸生态环境产生负面影响。为减小这一影响 ,认为应采取提高人工饲料的质量、单一养殖系统结构优化和复合养殖系统的结构优化、处理养殖排放水、海岸带综合治理等措施。     

海洋磁力异常逼近方法研究

通过对常用的数值逼近方法的分析和研究,针对海洋磁力测量的特点,仿真计算分析了移动曲面法、Hardy多面函数法、Shepard法和Kriging法在不同情况下的插值精度。同时,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。仿真与实例计算结果表明,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时,四种逼近方法的插值精度是不同的。针对不同的情况,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。     

基于ANSYS的淤泥质海底海床基吸附力研究

为了解决海床基在淤泥质海底的吸附力问题,利用ANSYS软件,采用接触分析、三维十节点实体单元以及Drucker-Prager模型模拟淤泥结构,分析了海床基在淤泥质海底的吸附力大小,然后与经验公式比较,证明了ANSYS对海床基吸附力分析的可行性;海床基在不同工况下的吸附力模拟对海床基的回收方式及结构优化等方面提供了一定的指导。     

基于数据库的地形图制图研究

GIS数据和制图数据之间的差异是基于GIS数据库实现地图制图输出的难点。分析了当前基础地理信息数据建库的情况及其适用于基本比例尺制图的特点,充分利用了ArcGIS提供的地图表现功能,探讨了ArcGIS环境下基于Geodatabase数据库实现基本比例尺地形图制图的方法,并采用ArcObjects作为二次开发的平台,设计开发了基于GIS数据库的基本比例尺地形图制图模块。     

Test Study on Current Force on Mooring Ships

In respect of an offshore berthing pillar, the test study result of current force acting on mooring ships is described in this paper. Empirical and semi-empirical relationships of current force coefficient are given according to the angle between the flow direction and the ship's longitudinal axis, which are coincident with the result of theoretical analysis.