浅海声速剖面自动分类方法研究

海洋中的声速剖面是影响水声设备效能的重要环境因素之一,声速剖面的自动分类和区划对海洋环境的应用意义重大.依据浅海30分方区按月统计声速剖面,通过归一化处理和Akima差值采样,建立了各方区按月归化后声速剖面的分层梯度样本集,并应用多种系统聚类算法分别对分层梯度样本集进行分析;计算各种算法在不同聚类数水平下聚类结果的总的类内离差和,依据总的类内离差和变化曲线拐点对应的聚类数目,结合分类结果确定浅海声速剖面最优聚类数目.对大量历史统计声速剖面数据的分析结果表明,该方法得到的聚类结果与人工经验分类结果吻合较好.     

声速剖面仪测量技术综述

海水声速是影响海洋探测仪器性能的主要因素之一。声速剖面仪是进行海水声速探测的主要仪器,利用声速剖面仪可以获取某一区域切面上海水声速随深度变化的情况,从而为海洋探测仪器提供精确的声速剖面,对海洋经济开发、国防军事、科学研究等有重要的意义。文中介绍了测量声速的基本方法以及声速剖面技术,对国内外常用的声速剖面进行了介绍,论述了声速剖面仪的检测技术,并对国际上使用先进的"时间飞跃"(TOF)技术测量声速进行了概述。     

HY1200声速剖面仪计算测深仪声速改正数方法

介绍了HY1200声速剖面仪平均声速的定义及应用,以及用平均声速进行测深仪声速改正数的方法和公式。     

海洋声速剖面的自动聚类研究

以海区30'网格方区多年月平均统计的声速剖面作为原始数据集,提取声速剖面的表层、主跃层和深海等温层分层结构特征,把我国近海及其邻近海域预分为Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类区。对Ⅱ,Ⅲ类区声速剖面,应用有序样本聚类算法分别进行表层分离。根据各类区的表层声速剖面数据,通过归一化处理和Akima差值采样得到梯度剖面,建立起按月归一化后的声速剖面分层梯度样本集,并应用系统聚类法和SOFM神经网络方法分别进行聚类分析,再根据分类结果并结合各类型海区的声学特点,得到各类型海区声速剖面的典型类型。通过对大量历史数据的分析结果表明,该方法为自动分类海洋声速剖面提供了一条有效路径,弥补了长期以来海洋声速剖面主要依靠人工分类的不足。     

声速剖面EOF表示的第一模态解析

为实现对声速剖面EOF表示后第一模态时间系数和空间函数变化规律的解析,提出了一种简化的声速剖面变化模型,即"拐点"深度值和声速值的变化;声速梯度的变化和表层海水温度周期性变化所引起的海水声速变化,通过将4种因素所引起的第一模态空间函数的变化规律与实际声速剖面簇第一模态空间函数的变化规律对比,分析引起实测声速剖面变化的主要因素,最后,分别用深海和浅海实测声速剖面数据对其进行验证。     

联合WOA2018温盐模型及实测温盐资料重构全深度声速剖面(四):声速剖面应用

在深远海海域开展多波束水深测量时,受海上苛刻作业条件等多种影响,获取全深度声速剖面往往比较困难。首先联合WOA2018温盐模型和多个站位CTD、XCTD实测温盐剖面资料开展了全深度声速剖面重构,进而使用三组来源不同的全深度声速剖面开展了多波束测深声速改正对比分析。从试验结果看,这几组声速剖面对多波束测深精度的影响基本一致。特别是当假定CTD站位采用XCTD设备并由此推算深度大于1099m的温盐及声速剖面时,多波束测深的声速改正结果也能满足海底地形成果的质量要求。     

HY1200系列声速剖面仪及其应用

介绍了采用声学直接测量方法进行声速测量的声速剖面仪原理，声速仪标定的必要性、标定原理和方法，以及系统组成和指标。探讨了声速偏差与深度误差的关系，使用声速仪对测深仪进行了声速改正的试验。     

声学地层剖面深水探测研究与开发

深水浅部地层精细探测是深海地质勘探与资源开发的重要调查内容。与浅水海域声学地层剖面探测相比,深水地层剖面探测会遇到严重的能量衰减、大数据量长时间反射序列采样、纵向地层分辨率降低以及横向空间覆盖率偏稀等问题,为解决这些问题,国外仪器商采用了不同的方法。采取重采样减少数据量会严重影响纵向分辨率;采取MultiPing技术可以很好解决横向空间覆盖率问题,但多Ping接收采用海底追踪变深度范围采集会造成反射同相轴跳跃突变,或采用短时间间隔采集会造成回波数据无法准确计算海底深度。为了解决这些技术问题,作者研究开发了相关的技术处理方法,解决MultiPing技术反射同相轴拼接改正处理和海底深度记录延迟处理,这些问题的解决为深水浅部地层精细探测提供了技术保障。     

声学多普勒海流剖面仪

本文介绍ＡＤＣＰ发展概况、测量原理、系统设计、系统组成、信号处理方法及误差分析等。     

模糊ISODATA聚类算法在声速剖面自动分类中的应用

依据中国海浅海区30′按月历史统计声速剖面数据,通过归一化处理和Akima差值采样得到梯度剖面,建立起各方区按月归化后的声速剖面分层梯度样本集,并采用模糊ISODATA聚类算法对声速剖面进行聚类分析.通过对分类结果和类内总方差和的分析表明,聚类参数m值在1.1～2.1之间,并以最远邻系统聚类法结果为初始类中心的模糊分类效果较好.应用该方法对海洋中的声速剖面进行自动分类和区划对海洋环境的战术应用意义重大.     

A New Method of Automatic SVP Optimization Based on MOV Algorithm

We applied the maximum offset of sound velocity algorithm to sound velocity profile streamlining and optimization to overcome multibeam survey and data-processing efficiency problems. The impact of sound velocity profile streamlining on sounding data accuracy is evaluated. By automatically optimizing the threshold, the reduction rate of sound velocity profile data can reach over 90% and the standard deviation percentage error of sounding data can be controlled to within 0.1%. The optimized sound velocity profile data improved the operational efficiency of the multi-beam survey and data postprocessing by 3.4 times, indicating that this algorithm has practical value for engineering applications.     

可变角度换能器在海底沉积物声学原位测量应用的探讨

海底沉积物的声学测量是海底测深的关键技术之一,应用于海底地形地貌测量、海洋矿产资源开采和海底工程建设等。海底沉积物声学测量方法中的原位测量方法可以避免保真采样法的强扰动性和遥测法的准确度、精度及灵敏度的不确定性等缺点,如何改进原位测量系统渐成为海底探测的研究热点。通过分析现有海底沉积物原位测量设备测试换能器的工作原理,针对垂直压入方式换能器测量深度有限,提出了一种通过改变换能器压入沉积物的角度来增加测量深度的方法。在理论上论证出在不低于换能器接收阈值时,测量深度随着掠射角的增加而增加。在不增加压入深度的前提下提供了一种增加测量深度方法。     

声学方法监测悬浮物浓度的定标技术研究

海洋中特别是河口海岸中存在着大量的悬浮物，其中，包含有内陆河流夹带的大量泥沙、海洋内浮游生物及残骸，以及大陆倾倒的大量废水废渣，造成对海洋的污染。研究悬浮物随深度剖面的变化关系，即它的时空特性，将给河口和港湾的疏浚、泥沙综合治理、沿岸工程建设、环境污染防止等方面提供可靠的理论依据和直观方便的监测手段。所以，对悬浮物浓度的定标的研究有着十分重要的现实意义。     

感应耦合技术在海洋声学同步测量中的应用

海洋声场环境研究需要对不同深度的海洋声学环境要素进行同步测量,而感应耦合数据传输技术可实现多个单通道水声测量仪之间的同步采集和记录。文中阐述了感应耦合数据传输技术的特点及其在海洋声学环境同步测量中的应用,介绍了一种利用感应耦合数据传输技术实现数据同步测量的声学浮标系统,详细描述了系统的方案设计、结构组成及感应耦合部分的关键技术。实验水池测试表明,该系统工作稳定可靠,数据同步性好,具有良好的应用前景。     

基于深度学习的中尺度涡检测技术及其在声场中的应用

针对海洋中尺度涡的检测与参数提取问题,本文使用中尺度涡SAR图像数据集,提出基于深度学习的EddyYolo目标检测模型进行中尺度涡的涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,并且提取涡心位置和涡旋水平半径等参数.实验结果表明:本文提出的EddyYolo模型实现了涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,检测准确率达到94%.在此基础上,结合二维高斯涡模型和三维中尺度涡模型,本文提出了基于卫星遥感与声学对中尺度涡的联合建模方法.     

CTD测量技术的现状与发展

CTD测量技术是海洋研究开发的关键技术之一。本文简述了CTD测量技术基本原理，介绍了国内外CTD技术的现状和动向，同时还探讨了CTD技术的发展趋势和关注的几点看法。     

船基系统海气通量测量方法研究

海气通量交换是海洋学和气象学许多领域共同研究的内容,是气候形成和变化的重要机制之一。文章通过比较测量海气通量的几种方法,提出了在船基仪器上使用直接协方差法测量海气通量的方法,并给出了船体运动造成测量结果误差的校正算法。     

基于ARM和北斗通讯的水声浮标技术应用研究

水声浮标是进行海洋声学调查的重要设备,传统的浮标采用基于计算机的数据采集方式和短波通信方式,其可靠性较差。文中介绍了基于ARM的数据采集存储系统和北斗通讯方式的浮标工程技术应用设计方案,结合传统浮标系统对比分析了其系统集成的实用性、先进性、适应性,并提出了进一步的改进措施。     

基于光谱复原的NMF遥感图像融合改进算法

在研究了非负矩阵分解(NMF)用于遥感图像融合技术的基础上,改进了一种基于光谱复原的NMF遥感图像融合算法,首先利用矩阵非负性分解求取图像的基向量矩阵,然后综合考虑图像融合后的光谱特性和波形变化情况,对基向量矩阵进行直方图规则化处理,最后得到融合后的图像。实验结果表明,该方法具有较好保持原始图像的光谱信息和空间信息的优点。     

船基激光法波浪测量仪器的研究

介绍了船基激光法波浪测量仪器研制的可行性。船载激光测波是利用舰船作测量平台,在水面上方设置激光测距装置,以一定的频率测量探头与水面的垂直距离,分析所测距离信号的变化规律,可以得出波浪高度、周期等信息,描述出波浪的形态和变化规律。文章提出了测量原理,分析了可能遇到的测量误差,给出了相应的解决措施,得出了研究开发船基激光法波浪测量仪器的可行性结论。