基于GPS的“雪龙”船冲击式破冰模式识别研究

"雪龙"号破冰船是我国目前唯一的极地考察船,破冰航行是极地船舶的重要特征之一。以"雪龙"号破冰船的GPS数据为基础,通过建立模型算法识别冲击式破冰这一特殊的航行状态,在整个中国第28次南极考察航次的数据分析中,整体识别率超过86.1%,识别正确率达到98%以上。利用此算法,在中国第27次南极考察航次的破冰识别率也超过85%,识别正确率达到93.5%。雪龙船两个航次实测GPS数据验证了本文算法的可用性,而破冰识别统计结果表明,不同航次的破冰模式具有较大的差异。     

"雪龙2"号交付执行极地考察任务

<正>"雪龙2"号极地科考破冰船(以下简称"雪龙2"号)是由国家发改委专项经费支持、有望实质性提升我国极地海洋科考能力与水平的极地重大能力建设工程,由自然资源部所属中国极地研究中心组织实施,按"国内外联合设计,国内建造"模式,由芬兰阿克北极有限公司承担基本设计,中国船舶工业集团公司第七〇八研究所开展详细设计,江南造船(集团)有限责任公司负责建造。"雪龙2"号完成建     

北斗三号系统在环南极地区的信号质量与基本定位服务性能分析

随着北斗三号卫星定位系统(BDS-3)的逐步建成,北斗系统的服务范围已从亚太地区扩展到全球,而极地具有重要的科研、航运等价值,因此北斗三号在环南极地区的定位性能需要进行全面评估.利用在中山站、长城站以及环南极航行的"雪龙"号上采集的2018—2020年的北斗三号数据,本文从可见卫星数及位置精度因子、多径值与信噪比、伪距...     

“雪龙2”号科考作业协同管理平台设计与实现

"科考作业协同管理平台"以国家极地战略需求为导向,以"雪龙2"号极地科考破冰船为对象,按照科考破冰船的航行与科考作业要求,针对"科考协同作业"问题进行协同创新与应用研究,切实提高我国极地科考能力水平。通过分析科考航次计划执行与管理活动,提炼核心管理要素和业务流程,在充分调查与梳理中国极地研究中心"业务化调查"历史文件的基础上,采用统一建模语言UML(Unified Modeling Language)[1],总结和分析极地科考业务,提出解决科考业务核心需求"协同作业"的业务架构设计,并在此基础上提出管理平台的技术架构,最终为实现极地科考破冰船科考任务的全过程管理奠定良好的基础。     

OSM在极地GIS中的应用

随着开源网络地图服务Open Street Map(OSM)数据精度的提高和数据覆盖范围的扩大,其应用已逐渐渗透到各个领域,国内外专家学者对OSM的研究也不断地深入。为探究OSM在极地科考领域的应用实现,同时促进我国极地信息化事业的快速发展,从应用角度出发,论证了OSM在补充谷歌地图实现"雪龙在线"网络信息平台功能的可行性。实现了本地OSM全球地图数据库的建设,并在实现极地网络地图服务(WMS)功能基础之上提出多源空间数据的融合与可视化表达的技术路线,为极地海冰检测与动态变化研究提供了有利的支持,为极地主管部门决策的制定与实施提供了可靠的保障。     

iOS平台下的雪龙监控系统设计与实现

"雪龙"号是中国最先进的科学考察船,随着雪龙在线网络信息平台的不断发展和完善,人们对通过移动终端获取雪龙号最新信息的需求愈加迫切,为搭建一个连接雪龙号与社会公众及工作人员的i OS信息平台,设计并开发了i OS平台下的雪龙监控系统。该系统是一个C/S架构的在线App系统,实现了准实时展示雪龙号航迹、查询历史航迹、显示相关要素数据、接收和发布信息和查询关键节点信息等功能,解决了在海量航线节点中筛选关键拐点,以及航线绘制中两点连线不能通过180°经线等问题,成功地应用于辅助相关工作人员了解雪龙号最新信息,及时做出正确决策。     

“雪龙2”号冰区表层海水采集系统的设计与实现

表层海水采集系统是现代科学考察船装备的基础科考设备,通过连续水样采集,可以为走航观测设备、实验室以及培养容器连续提供表层海水,并获取表层海水pCO_2、温度、盐度、叶绿素、营养盐等基础数据。南、北极科考要求表层海水采集系统在南北极浮冰区以及南大洋区域提供实时、高保真以及连续的表层海水。由于极地考察海域的特殊性,表层海水采集系统常会遇到问题,如:在浮冰区经常被碎冰堵塞吸口导致无法正常供应表层海水、海洋生物在管道内附着导致管道污染、海水在输送过程中升温导致无法保持其原位状态、管道生锈污染海水等。为解决上述问题,"雪龙2"号在"雪龙"号的基础上,对防冰堵、海水高保真、实时性、防海生物污染等几个关键技术点进行重点设计,成功建成了一套可在冰区连续运行作业的表层海水采集系统,经过中国第36次南极考察一个航次实践,大概率降低冰堵情况的发生,获取了大量珍贵的科考数据。     

极地科学考察船载ADCP资料处理

自1995年“雪龙”号安装了可在走航时测定海水流速、流向的船载ADCP起,我国极地科学考察已经积累了丰富的走航ADCP资料。从极地科考走航ADCP资料中准确地提取海流信息,对南大洋以及南极毗邻海域的海流研究具有十分重要的现实意义。通过对影响海流信息提取的干扰因素分析,本文给出了针对极地科学考察船载ADCP资料处理的解决思路。只有在数据质量检查的基础上,时间一致性调整和船首向罗盘角度调整后,通过剔除船速信息才能准确地提取出海流信息。     

极地考察破冰船吊舱推进系统分析及其控制性能仿真研究

吊舱式电力推进器可提高船舶总体性能和推进效率,操纵灵活,节省舱室空间,增加有效载荷,在破冰船上得到广泛运用。本文以"雪龙2"号极地科考破冰船为例,分析了ABB(Asea Brown BoveriLtd.)公司Azipod~?吊舱式推进器的组成特点和优势,介绍了吊舱推进系统中电力系统的构成。通过突变负载的仿真实验,验证了"雪龙2"号吊舱推进器控制系统对转速控制的可靠性。     

探索白令海生态系统变化

正在执行中国第三次北极科考任务的极地破冰船“雪龙”号28日13时36分（北京时间）在距美国阿拉斯加州诺姆港6海里的海域锚泊,这标志着北极科考队圆满完成第一航段——白令海的定点考察作业任务。     

基于多时序遥感数据的中山站附近地区海冰监测及雪龙船航迹特点分析

极地海冰是全球气候系统的重要组成部分,具有一定的季节和年际变化,它对极地科学考察有着重要影响。本文利用MODIS L1B级数据,经监督分类提取冰雪二值图并计算海冰面积,分析2000—2014年中山站附近地区的海冰的季节性和年际变化;结合Landsat影像及雪龙船航迹数据,分析2007—2012年雪龙船到达中山站的航迹特点,为极地科学考察提供参考。研究结果表明,2000—2014年中山站附近地区海冰年际变化规律大体一致,且在每年8月至次年3月有明显的季节性变化规律——海冰面积在9月底10月初达到最大值,在2月中下旬达到最小值;雪龙船到达中山站时间为该地区海冰融化的初期,其航迹特点与海冰分布密切相关。     

中国船舶首航东北航道及其展望

北极航道按其处于地球上的地理方位可分为东北航道和西北航道,东北航道按航线所处的纬度范围则可分为北极低纬航线(北极近岸航线)、北极中纬航线(作为国际常规航线)、北极高纬航线、挺极航线。"雪龙"号于2012年夏季书写了中国船舶首航东北航道的航海史。"雪龙"号从东北航道的起点白令海峡开始,沿东北航道抵达冰岛,并沿北极高纬航线返回白令海峡,完成往返穿越北冰洋之旅。据此,本文对北极航道的分类提出了一些看法,对东北航道的商业航行情况进行了总结,在此基础上概述了"雪龙"号此次首航东北航道的整个进程和关键问题,同时对中国建立北极航道战略进行了思考并提出了建议。     

从第25次南极科考论穿越西风带航线选择

进出南极航行最险的一段是穿越西风带,根据西风带的天气选择正确的航线对于科考航行安全具有重要的意义。在中国第25次南极科考航次(2008-2009)中雪龙号四次穿越西风带。根据本次科考穿越西风带资料和过去航行经验,分析了四次穿越西风带的天气和航线选择,研究了南印度洋西风带天气形势与航线选择。主要结论:(1)西风带航线选择的关键是对气旋的发展和移动做出准确的分析和预报;(2)南印度洋东部天气形势可概括为纬向型(平直型)、高压脊型和槽前型三种天气型,通常高压脊型适合穿越,槽前型不大适合穿越,纬向型(平直型) 介于两者之间;(3)穿越西风带的航法有两种:按习惯航线斜穿和南北向垂直穿越。其中,垂直穿越对于去程很适合,对于回程作用相对有限;(4)在实际航行中,需根据航线特点和天气形势等实际情况选择航线和航法。     

中国极地科学数据库系统硬件平台建设和系统安全策略

中国极地科学数据库系统是一个物理上分布、逻辑上集中、开放式多数据库集成的系统。依据系统功能需求,系统主要由系统管理模块、数据输入模块和网页发布功能模块组成。系统的特色在于建立了元数据和数据集系统。极地数据库系统的数据库服务器硬件环境是Xseries345,操作系统采用的是Unixware7.1.1(双CPU+磁盘阵列,磁盘阵列系统作RAID5冗余),数据库管理系统使用Oracle8i for Unixware。Web服务器的硬件环境是IBM Netfinity7100(双CPU),操作系统使用的是Windows2003Server,服务器软件为IIS6.0+Net Framwork1.1。目前已经建成“极区海洋学”,“日地物理学”两个子数据库,共涵盖2143个数据集,容量80G的数据在网上提供查询、下载服务。考虑到极地科学数据库现在的数据量有限,数据更新周期较长,更新量较大的特点,目前选用价格低、扩展能力强、成熟可靠的磁带备份技术。采用的备份策略是全量备份。随着技术发展和用户需求,将来应考虑采用新的备份技术,实现备份的自动化,同时加强局域网内部的安全管理。     

基于ArcGIS Server的极地专题信息系统的设计与实现

多年的极地科学研究积累了多学科的极地专题信息资料,这些资料的数字化、信息化管理与建设是信息社会的发展需求.基于ArcGIS Server平台,设计并实现面向公众的极地专题信息系统.逐步论述系统的设计与建立过程,介绍系统建设前期数据的组织与管理过程、数据的发布过程、系统的主要功能,重点论述信息查询功能和空间分析功能.该系...     

南极大磷虾声学调查数据噪声处理与资源评估

在中国第28次南极科学考察期间,利用“雪龙号”科考船载SIMRAD EK500（38kHz）科学渔探仪对南极半岛附近海域的南极大磷虾资源量进行了调查。原始声学数据经过信噪比估算和背景噪声剔除数据后处理方法剔除背景噪声以及手动剔除表面混响、海底反射和坏数据之后,在200 m以浅水层中,以1n mile间隔进行积分,并应用Matlab软件编程对积分结果进行后处理,得出调查海域中南极大磷虾的资源分布情况。结果表明：（1）“雪龙号”的平均噪声功率值为-146.47dB re 1W;(2)空白水体的噪声平均剔除百分比为88.3%;（3）调查区域内的南极大磷虾平均密度为27.30 g·m^-2（62.95 ind·m^-2）。     

基于TDD的科考船航迹分段方法研究

"雪龙"号极地科考船是推动我国极地科学考察事业发展的重要工具,"雪龙"号在数十次的极地科考过程中累积了大量的航迹数据,其中蕴含的巨大价值亟须挖掘。针对科考船的航迹分段是将科考船移动轨迹分为停留与行驶两部分,合理的分段方法可以分离出信息更丰富的航迹段,有利于航迹知识提取。然而,由于原始航迹信息密度分布不均等原因,现有的航迹分段方法往往会造成分段过多等问题,结果并不理想。本文针对该问题,提出了一种针对科考航迹整体的时域差分(Time Domain Difference, TDD)分段方法。本方法基于时间域对航速进行差分处理,有效降低了因为航速波动频繁对分段结果的影响。同时,考虑到该方法的差分步长在航迹处理过程中的不明确性,本文将差分后航迹的路程损失和航速波动幅值进行归一化处理,提出了航迹差分时间步长的动态确定方法,并以速率阈值对航迹进行分段。最后本文以第29次南极科考航迹数据为例,将本方法与经典的具有噪声的基于密度的聚类方法 DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)进行了比较,实验结果表明本文提出的方法可有效降低航迹分段时分段过多的问题,在分段准确性和时间效率等方面结果更优。     

基于WebGIS的TB级南极遥感影像发布系统关键技术研究

我国已经完成南极地区多种类型高分辨率遥感影像的制图,其产品的数据量达到TB级,对这些影像进行网络共享有助于帮助人们更好地认识南极,也能提升我国在南极事务中的影响力.本文介绍了基于数据库以及WebGIS平台的TB级南极洲遥感影像图网络发布系统的设计与实现方法.以ArcGIS Server作为WebGIS平台,对各类遥感影...