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世界海洋工程与科技的发展趋势与启示

随着1994年《联合国海洋法公约》的生效，世界海洋经济和政治格局发生了重大变化，国际社会普遍认识到海洋是人类生存与发展的资源宝库和最后空间，也是全球经济发展的新增长点。1970年海洋经济在世界经济中的比重仅占2%，1990年占5%，目前已达到10%左右，预计这一数值到2050年将上升到20%。

  • 2022-02-28
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高光谱影像在海洋环境监测中的应用

海洋是人类生存进步的重要空间资源，但受限于海洋大尺度和高动态的特征，我们对海洋的探索和认知还远远不够，遥感手段以其大范围、多时相、高频度和经济性的优势，成为海洋观测的一种主要手段。然而，海洋水体对电磁波的强吸收特性，使得海洋水体的回波信号在遥感影像中呈微弱状态，目前常用的多光谱遥感光谱分辨率较低，对海洋环境要素信息准确获取的能力稍显不足，在此情形下，以高光谱分辨率为主要特征的高光谱遥感技术成为开展海洋资源环境监测的新选择。

  • 2022-02-26
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机载激光雷达测深技术研究与进展

伴随着国民经济发展及国防建设需要，我国对内河、水库及海域的水上、水下地形测量任务需求不断增加，尤其是十八大提出的海洋强国战略，重点发展海洋经济提高海洋资源开发能力以及维护国家主权、安全和发展利益，都将水域或海洋测绘领域研究提升到了战略性高度。目前常规的水域地形测量方法主要通过水上光学成像、水下声学探测的方法，例如利用航空航天遥感手段获取水域或海岸带、岛礁的影像以获取水上地形数据，采用水面移动平台搭载单波束或多波束测深系统进行水下水深测量。光学遥感成像法具有数据获取效率高、光谱成像等特点，但利用立体定位技术方法无法直接获取水下地形，对于缺少特征点的区域如水岸带等测绘难度也较大。水下声学探测技术能够直接获取水深及水下高精度地形，但浅水区域例如潮间带容易受海洋潮汐影响，且作业环境复杂，只能利用人工方式进行数据采集，效率低、难度大且有一定危险性，因此长期以来此类区域存在大量的测绘空白。

  • 2022-02-26
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测高重力场反演海底地形方法比较

海底地形作为海洋生物学、海洋化学、海洋动力学等海洋学科的基础，其信息的完备和精度具有重要的意义。在大地测量学的传统方法中，对海底地形的认识主要是通过船载回声测深实现的，但是由于传统的方法即耗时耗力，测量结果又分布有限、不均匀，所以由其测得的海底地形偏差很大。卫星测高技术的发展，为构建高精度的海底地形模型提供了一种新的、可靠的技术和方法。

  • 2022-02-23
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温盐深测量仪（CTD）资料质量对比分析

物理海洋学的研究离不开大量的实测海洋数据，海洋调查是获取实时海洋数据最直接且最为有效的方法，集成了各种性能优异的传感器仪器设备是海洋调查的基础。海洋的温盐深观测是现今海洋调查的基本内容之一，从20世纪60年代开始温盐深测量仪（CTD）已经被广泛应用于海洋调查中，它的发展随着科学技术的进步而同步前进。CTD 能适应如走航实时观测、定点自容观测、抛弃式探头观测等多种观测方式，并且获取调查海区水体现场实时的高精度物理环境参数，是目前物理海洋调查中使用最为广泛的仪器设备之一。传感器技术是调查设备的基础，其各方面性能是衡量仪器设备好坏的关键，同时也是调查数据质量的保证，各种数据订正方案应运而生，但是在长期的观测中，传感器的稳定性、漂移、准确度等指标依然是最重要的部分。目前，世界上已有许多设备生产厂家推出了高精度的CTD，但是各个厂家采用不同类型的传感器，因而传感器性能等方面会存在一定的差异性。本文将对3种不同型号的CTD 所测数据进行对比分析。

  • 2022-02-23
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基于多波束背向散射数据的海底底质分类

海底底质类型特征是海洋地质调查、海洋工程建设、海底矿产资源等领域中重要的海洋环境信息，其调查手段主要包括传统的直接海底取样以及声学、光学、电磁波等间接遥感方式，其中的声学方式称为声学海底分类（ASC）。传统的海底底质探测与分类费时费力、劳动强度大、作业成本高，很难开展大范围内的海底底质分类，多波束系统获得的海底图像能反映背向散射强度，强度大小能表示不同的底质类型，也能够呈现出底质的纹理结构，纹理是海底表面结构粗糙程度的直接反应，是属于特定类型的海底底质特有的属性，能区分不同类型的海底底质，因此，可结合背向散射强度和纹理来进行的海底底质分类。

  • 2022-02-23
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电火花震源技术的特征、现状与发展

地球物理调查的一个重要内容是地震勘探。地震勘探需要用到人工震源，人工震源的基本原理是利用各种能量压缩（如图1所示）的方法产生一个脉冲声波，同时利用声波在不同阻抗地层内传播规律来勘探地下的地质情况。TNT等烈性炸药是早期最为常见的人工震源，是以化学储能在短时间释放得到脉冲声波。这种方法的优点是储能密度高，但存在不安全性和不稳定性。随着技术进步，上个世纪50年代末期开始，炸药逐步被其它储能方法替代，如压缩空气、电储能等，产生了诸如电火花、气枪、水枪、套筒枪和Boomer等稳定可靠的人工震源。

  • 2022-02-22
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基于无人船的大洋中尺度涡观测系统展望

海洋中尺度涡是一种以长期封闭环流为主要特征，时间尺度在数天至数月之间，空间尺度在数十千米至数百千米之间的海洋现象。中尺度涡在大洋中是普遍存在的，研究发现，其能量比大部分海域平均环流能量大一个量级。中尺度涡对大洋环流、海洋水团分布、海洋能量平衡、热盐和营养物质输送等都具有重要意义。根据旋转方向和温盐结构的不同，中尺度涡可以分为气旋涡和反气旋涡两种。在北半球，气旋涡逆时针旋转，涡中心为上升流，温盐和密度等值线上翘，水温较周围低，因而又称为冷涡；反气旋涡则顺时针旋转，涡中心为下降流，海面高度比周围高，温盐和密度等值线下凹，中心水温较周围高，因而又称为暖涡。由于海水辐散作用，气旋涡中心海面高度比周围低；而由于海水辐聚作用，反气旋涡中心海面高度比周围高。因此，可以用海面高度来判定海洋中的中尺度涡，图1是卫星高度计观测的海面高度和计算的地转流场，从图1中可以看到大洋中中尺度涡无处不在。

  • 2022-02-22
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