岸基高频地波雷达资料后处理技术研究

综述了国内外高频地波雷达发展和研究现状,系统介绍了岸基高频地波雷达资料接收、预处理、计算机自动质量控 制、可视化人机交互审核和标准化输出等后处理工作内容与流程,详细阐述并以示例验证了岸基高频地波雷达资料非法码检 验、常规范围检验、相关性检验、气候学检验、统计学检验等质量控制方法和通过实测矢量场图、网格化矢量场图进行资料 深入审核的原理与方法,最后较为具体的提出了岸基高频地波雷达资料后处理系统的逻辑、物理和功能架构设计及技术指标 和运行环境。研究成果紧密贴合我国海洋观测网建设运行实际需求,对于我国岸基高频地波雷达资料后处理技术水平和能力 提升,具有科学和重要的技术参考价值。     

利用X波段雷达提取海浪信息的分析

利用X波段雷达海浪信息提取系统,通过对龙口屺姆岛海域岸基试验数据分析,获得了有效波高、主波频率、主波波向等海况参数,并和该区域的浮标数据进行了比较分析,结果表明利用X波段雷达系统能够有效地获得海况信息。     

基于岸基雷达数据的鲅鱼圈海域冰情基本特征

以2010~2015年的岸基雷达海冰监测数据为基础,简要分析了鲅鱼圈海域的冰期、冰型和冰厚等冰情基本特征。近年来的海冰监测数据表明,鲅鱼圈海域的冰期明显偏短,冰期内不同阶段的冰型变化较明显,鲅鱼圈海域部分时段海冰分布比例变化较大,这主要归因于该区域的海冰运动。针对目前岸基雷达海冰监测的技术发展现状,提出了岸基雷达海冰监测技术研发的主要问题是雷达像元回波值不稳定与海冰实测样本量匮乏。     

潮汐预报在岸基雷达检测中的应用

针对岸基雷达测试过程中潮汐影响雷达测试结果的实际情况,分析了不同海区潮汐变化对目标高度的影响,提出了采用调和常数法进行目标高度改正,完善了岸基雷达测试过程中数据处理方法,通过潮汐改正前后数据对比,证明该方法切实可行。     

车载海洋大气环境监测系统及其在海洋大气环境监测中的应用

滨海已成为人类生活、生产、居住和休闲等极富活力的经济发展带。海洋大气中的质量问题,自然成为了人们特别关心的热点。近岸海洋大气污染监测体系由岸基、浮标、船载、探空、卫星、机载和车载等系统组成。文中介绍了我国第一个车载海洋大气环境监测系统的结构、主要设备基本原理,并指出车载海洋大气环境监测车在沿海地区大气污染控制、重大灾害和重大活动中的广泛应用。     

热带气旋“桑美(2006)”冰云微物理属性垂直分布规律

利用2006年8月3日—11日CloudSat卫星的云反演资料,探讨了热带气旋"桑美(2006)"在形成期、发展成熟期和减弱期不同部位云中冰粒子的垂直分布规律。结果表明:星载雷达扫过热带气旋"桑美(2006)"不同部位时,云中冰粒子主要分布在5~16.5km高度;冰粒子等效半径随高度递增而递减,大值区主要分布在冰云下部;冰粒子数浓度随高度递增而递增,大值区主要分布在冰云上部;冰水含量的垂直分布呈单峰或双峰特征;星载雷达监测到的该热带气旋不同部位的冰粒子等效半径、冰粒子数浓度、冰水含量的最大值分布范围分别为107.9~177.7mm、123.8~827.9粒×L~(-1)、211~2858mg·m~(-3),最大值出现高度存在差异。     

海洋通信的发展现状及应用构想

概述了海洋通信的发展现状,详细分析了全球范围内主流的海洋通信系统,包括海上无线通信系统、海洋卫星通信系统和岸基移动通信系统。阐述了我国海洋通信面临的挑战,比如无线通信的通信技术更新不足,通信可靠性受海洋环境影响较大,卫星通信资源受限,覆盖范围小提出了我国海洋通信的发展构想,包括提升国产海洋通信设备的技术能力,根据我国海洋近海岛屿多的特点,延伸岸基移动通信系统,提升卫星通信在我国海洋通信的应用水平。     

利用资料同化方法优化观测系统的空间布局:以泰国湾为例

海洋观测费用高昂,设计科学高效的观测系统可以充分发挥观测的效能。本文以泰国湾高频地波雷达观测系统为例,利用数据同化方法对观测系统进行了最优布局。首先基于FVCOM海洋数值模式建立了泰国湾海域高分辨率三维斜压水动力模式,在此基础上利用一种改进的高效集合卡曼滤波同化方法对岸基高频地波雷达表层海流观测系统开展观测效能评估数值实验。通过观测区域的不同组合方式将3个区域的雷达表层海流数据同化到数值模式中,实验结果表明,岸基高频地波雷达表层海流观测系统可有效降低高分辨数值模式的海流模拟误差。但不同观测区域的组合提供的观测数据对改善海流模拟的作用存在明显差别,泰国湾现有观测系统雷达站位布设方式应进一步优化。本文最后给出了研究区域最优观测站位的布局方案,可作为下一步观测系统进行布局调整的指导。     

基于雷达海冰图像互相关的冰漂流场测量

我国的渤海和黄海北部在每年冬季都出现不同程度的冰情,它直接影响结冰海区的石油平台、船舶以及港口等设施的正常作业,对海冰的观测与预报随着上述海区的开发利用越发显得重要,利用航海雷达连续准确地跟踪海冰漂移运动轨迹,是当今观测、调查、研究冰漂流移动规律的有效方法之一,我国的科研人员利用雷达成像技术对渤海的冰情进行了长期的雷达海冰观测、研究,在由雷达海冰图像对海冰的物理特征的识别、分类以及冰漂流场测量方面取得了一些进展[1-4]。     

利用X波段雷达图像估计有效波高

海浪有效波高与雷达的海杂波强度有关,但是无法直接由雷达图像得到.借鉴运用SAR图像计算有效波高的方法,即假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可以由X波段雷达图像计算得到海浪的有效波高.将在小麦岛和南海分别进行的岸基试验和船基试验获得的浮标资料和雷达资料结合起来分析,结果表明用X波段航海雷达测量有效波高的最大误差不超过9%.     

雷达测冰图像数值化处理的研究

根据结冰海区石油开采、港口建设、船舶航运、海冰监测预报等不断发展的需要,雷达测冰技术得到了发展和应用.当雷达天线旋转一周时,雷达海冰图像记录仪将根据需要以0.1、0.2、0.5、1.0μs的采样速率分别进行工作[1].通过计算机终端可分别显示出1.5、3.0、6.0、12.0、24.0 n mile等雷达测冰16等级假彩色幅度分层分布图及地物图,并对海冰冰型分类、冰厚度(散射强度)、冰量计算、冰覆盖范围等作出定量处理[2],在30 min内给出雷达测冰数值图.从1987～1988和1988～1989年两个冬季的现场观测试验,获得了满意的结果.     

基于油气平台的海冰雷达监测图像处理及冰速测量

对海冰的运动规律进行精确、连续和长周期的实时监测有助于海冰热力学和动力学的研究,也可保障冰区生产活动的安全进行。针对辽东湾海冰的运动特点和工程需求,在JZ20-2油气平台上建立了海冰雷达监测系统。采用数字图像处理技术对海冰雷达监测图像进行了分析和软件开发,可对海冰密集度、速度和冰块面积等海冰参数进行提取。采用该海冰雷达监测系统和数字图像处理软件,在2011-2012年冬季对该海域的海冰运动规律进行了全冰期的连续监测,在此基础上重点对海冰速度的雷达图像监测结果进行了分析,讨论了海冰速度场分布以及连续48 h的变化过程。以上结果为海冰的生消运移规律研究和油气作业区的海冰管理工作提供了可靠的现场监测数据。对海冰雷达现场监测及数字图像处理中的问题及改进方法进行了讨论。     

船载气象卫星接收系统在极地航海保障中的应用

回顾我国极地船载气象卫星接收系统的发展历史,从躲避气旋和灾害性天气、冰区导航、指导大洋作业3个方面举例说明了高分辨卫星接收系统在极地航海气象保障中所起的重要作用,对我国极地船载气象卫星接收系统的发展前景进行了讨论分析.     

机载合成孔径雷达的海冰监测分析

严重冰情是重要海洋自然灾害之一,往往造成国计民生的重大损失。本文概要介绍了我国“七五”期间在海冰航空遥感技术研究方面的进展,重点讨论了机载合成孔径雷达(SAR)的全天时、全天候、高分辨率、高信噪比和对云层的穿透能力强等特点,以及使用机载地球资源侧视雷达(ERR)系统,对渤海进行的首次SAR测冰试验结果。所获得的分辨率为3m×3m和成图比例为1:10万的辽东湾海冰相嵌图象,清楚地给出了固定冰带、流冰冰型、流冰密集度、冰块大小、冰脊、冰间水域和流水区外缘线等参量。SAR监测和分析海冰的研究结果具有重要的科学和实用价值。     

不同季节北大西洋上爆发性气旋云微物理特性的分析与比较

本文利用CloudSat卫星产品、MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图和欧洲中期天气预报中心提供的ERA5再分析资料,对不同季节北大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理特性的垂直结构进行了分析,结果表明,爆发性气旋所伴随的云系以雨层云、深对流云和高层云为主,云系最大高度可达12km以上;深对流云和雨层云中常出现雷达反射率大值区,存在较强的对流运动;云中冰粒子沿0℃等温线开始出现,冰粒子尺度随高度的增加而减小,秋季个例和冬季个例的冰粒子有效半径最大值大于春季个例和夏季个例;在深对流云和雨层云内部,冰粒子数浓度随高度的增加而增大,大尺度冰粒子更为集中,出现冰水含量大值区,冰粒子数浓度最大值和冰水含量最大值以秋季个例的数值最大,冬季和春季个例次之,夏季个例最小。     

X波段雷达图像提取海洋表面风场

船用X波段导航雷达海杂波图像中包含有丰富的海浪、海面流和风场等环境信息。阵风的运动在滤波后的雷达图像序列中是可见的,根据分析阵风的运动,用基于运动估计技术的光流方法从阵风的运动中测定风矢量。文章主要分析了小麦岛海域岸基试验的海杂波数据,将用雷达图像序列提取的风矢量和现场风速仪、风向标测得的风矢量做了比较,证明了光流运动估计技术提取高分率风场的可行性。     

海洋站数据采集器的设计要点

本文结合海岸基／平台基海洋自动监测系统数据采用集器的研制，探讨设计海洋站数据集器的方法与要点，介绍数据采集器硬件资料和硬件配置，各模块的主要功能及数据采集的技术参数。     

基于近海雷达与AIS探测目标融合算法研究

利用岸基雷达站的雷达传感器以及船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)所获取的目标信息,针对近岸海域目标密集的特点,提出了一种提高雷达与AIS信息融合精度的算法。该算法在将雷达基于站心球坐标系的位置信息转换成AIS基于WGS 84坐标系的位置信息实现空间配准、以及将AIS航迹的时间通过外推法与雷达航迹时间统一起来的基础上,首先采用目标位置及航速的欧氏距离判别法,剔除一部分不符合条件的目标数据,减少参与融合的数据量,然后进一步采用模糊数学中的柯西型隶属度函数及统计加权法对航迹相似度判断。研究结果表明,本文所提出的融合算法适用于目标较密集的近海海域。     

基于时间-Doppler分析的海杂波背景下小目标检测

为解决传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于时间-Doppler分析法来检测小目标。该算法用离散短时傅里叶变换对实测海杂波数据分析得到不同距离门的时间-Doppler速度图,通过分析和比较距离门含有小目标的Doppler展宽和Doppler速度大小与其他距离门不含有小目标的Doppler展宽和速度大小的不同,即可检测出小目标。实验证明,该算法是有效的。     

南极航线和航区环境概述

本文汇集了我国南极科学考察前十年（１９８４－１９９３年）的南极考察航线，根据航区和任务，对南极航线进行了分类：对各航区中影响航行的海洋环境状况－诸如低纬地区的热带气旋，中纬地区的温带气旋和高纬地区的绕极气旋等主要灾害性天气系统的生成源地，移动路么荼了介绍；文中还着得活冰的增，减期和浮冰边缘线进行了描述。以求达到对过去十年南极考察航线作出比较客观的评价。