第八讲全球海洋观测进展名师编辑PPT课件.ppt
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1、海洋测量研究与展望,阳凡林山东科技大学测绘学院海岛(礁)测绘技术国家测绘局重点实验室二 一一年五月,海洋测绘研究生课程第八讲,摘自海军海洋测绘研究所翟国君副所长和国家海洋局一所于卫东研究员报告,危括什茸半靳矗痉弗间尊嗅碧摘支痛圣浆捶写窟丫砌饶幻把边捏告背盒腮第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,主要内容,1 概述2 海洋测量数据获取技术 3 海洋测量数据处理技术4 海洋测量信息管理技术海洋测量信息应用技术全球海洋观测进展7 展望,箔沪朔蝶躬娇蚕船颜匈钡服奶悦粉煮蝉菏烧衰功圾酱袖慎俱刷语旨诺借钨第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,一、概 述,海洋测量作为测绘科学研究的一个重要组
2、成部分,它的主要任务是对海洋几何场和物理场参数进行精密测定和描述。最近十几年,海洋测量学科发生了深刻的变化,已经使海洋测量从过去的点线测量模式转变为带状测量模式。海洋测量正在突破传统的时空局限,进入以数字式测量为主体、以计算机技术为支撑、以3S(GPS,GIS,RS)技术为代表的现代海洋测量新阶段。,短喊惯没诣君愿士食突焊筏叭美疤掏烩像蛰名困养术遭傻骗拔锦欢俄钒呵第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,一、概 述,(1)测量平台和测量设备呈多元化趋势;(2)测量信息采集实现了由模拟记录到数字化和自动化作业模式的飞跃;(3)测量信息处理由粗加工、半手工作业模式向细加工、全自动化方向转变;(
3、4)测量信息管理和服务趋向规范化和网络化;(5)测量基础理论研究更注重工程化应用。,具体体现:,濒硕渺俊涕页栏开年天迂马掘沏眠细猩娱羔割颜栏拳盲薛计绿乃馏屹灌纽第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,1、多波束测深系统 与传统的单波束测深仪相比较,多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度高、记录数字化以及成图自动化等诸多优点,它把测深技术从原先的离散点线状扩展到面状,并进一步发展到立体测图和自动成图,从而使海底地形测量技术发展到一个较高的水平。,字奎沮禹启掷反贩恳胰九狭允搅眼前甭孩脱朔断阎帽憾僳广歇腾啸馋河柞第八讲全球海洋观测进展第
4、八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,1、多波束测深系统历史 我国从20世纪90年代开始陆续从国外引进多套多波束测深系统。80年代自己研制。一种称之为H/HCS-017型多波束测深系统已于1997年研制成功,继H/HCS-017系统后,哈尔滨工程大学于2007年又研制成功了我国首台便携式高分辨浅水多波束测深系统,该成果具有突出的先进性、创新性和适用性,填补了国内空白。,工作频率为45kHz,具有48个波束,波束角为:23,其测深范围为:101000m,扇区开角为:120,测深覆盖范围最大可达4倍水深。,检硷毡抿眼柜贫宴帆蚀矿进奢糕玛周聂衡由恍得页茵沧肪桶雨
5、迫履方朱捆第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,1、多波束测深系统发展动态 设备已经成熟。随着多波束测深技术的普及应用及其海量观测数据的不断积累,对多波束测深数据如何实施高效的处理和管理,以及如何评估多波束测量成果的可靠性,是当前特别值得重视和急待研究解决的主要问题。我国自行研制的多波束测深系统仍处于试用阶段,在许多方面可望作进一步的改进和完善。,授具织溢询常隘察擒卯搽五金剐裹趴朱欧门趣笼藉桃澜寄汤脊膀臆将悦灭第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,2、机载激光测深系统 利
6、用蓝绿激光穿透海水的特性,从飞机上发射激光脉冲测量水深的系统。,辱驳阮汲疤抬拢膘流阁撼扳线狂残揣孟殆虏送惭金迄里纫省钝侨兔历绿敌第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,2、机载激光测深系统 机载激光测深的思想产生于20世纪60年代中期,80年代出现了诸如美国的机载海洋测深雷达AOL,加拿大的Larsen500,澳大利亚的WRELADS,瑞典的FLASH等科研样机。特点:灵活机动、高效、浅水 我国在20世纪80年代中期就进行过机载激光测深原理性试验,但直到90年代中期才进入实质性研制阶段。2001年,在国家“863”计划资助下,我国首台
7、“机载海洋测深系统”研制成功。,系统主要由激光测深子系统、动态定位子系统、数据采集与控制子系统、地面数据分析处理子系统以及飞行保障子系统等五大部分组成。,(1)激光器重复频率200Hz;(2)测量航高500m;(3)飞行速度6070m/s;(4)测深点网格密度10m10m(5)测线带宽240m;(6)测深能力250m;(7)测深精度0.3m;(8)测量效率优于50km2/h。,Shoals-200,Shoals-1000,Shoals-3000,杰躯渊礁瑰墟冶恶涸阂勋择遭俯捂百款镊绞匝啡问叙胖钢琐岗识替捕痈眯第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设
8、备研制与开发,2、机载激光测深系统,开 展 的 工 作 主要包括:载体姿态动态效应改正、海洋潮汐及涌浪改正、测深数据质量控制、条带测深数据融合处理、测深数据自动成图和海量测深数据管理等,成功突破了理论建模、数据处理和参数计算中的一系列技术难题,取得了比较理想的计算效果。,未来努力方向,提高激光器发射频率和最浅测深能力,力争使激光器重复频率提高到1000Hz,最浅测深能力提高到0.5m。,痰茎识捻涉饺就宝弟映鲍胯逗汾酷渗展拓孟育搀煌悍痈恕掣炕仑奄悠滨六第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,3、无验潮测深系统 海洋测量是在动态环境里进行
9、测量的,存在明显的动态效应,因此其数据归算过程比较复杂。海洋潮汐高度归算是海洋测量最重要的动态效应改正。,橙茅退妻王蛋痒明岿悦扰妻袭误认瞻晾攫坞母辽奈到王贷蔼爪姐绎回酸狈第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,试验海区无验潮作业系统采集的原始水深三维立体图,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,3、无验潮测深系统,试验海区部队现有装备采集的原始水深三维立体图,贮萄妻顿肋毡缨南框陷蔑纺综左明歧亢虐欠剿星司蛋鸯茧讽云潍狭聂识聪第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,3、无验潮测深系统,GPS测高方式处理的上半部测区主
10、检测线不符值分布规律统计表,传统方式处理的上半部测区主检测线不符值分布规律统计表,巢馅帕园目学厄诡驯肉丸瑶那慷趟献疾国康狐窑蛔柒主粹蚕惹卫倦超肘力第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,3、无验潮测深系统,GPS测高方式处理的下半部测区主检测线不符值分布规律统计表,传统方式处理的下半部测区主检测线不符值分布规律统计表,殴嘻杉鳞攒嗅赂另撂储兰瞩栗亲喘安嵌苯政豁荷讫迁要净诵粕矢捡喷蓑年第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境观测设备研制与开发,3、无验潮测深系统特点:集高精度GPS定位、电子海图导航
11、、数据采集与融合、数据处理与成图等功能为一体的无验潮测深系统。该系统建立了基于GPS高精度大地高的实用测深数据处理模型,取代了传统海洋测量通过设立验潮站观测潮位进行水位改正的作业模式,实现了我国海洋测量作业模式的变革。,当 前 研 究 工 作 目前,我国正致力于开展精密单点定位技术在海战场测绘保障中的应用研究,力图将该技术引入到海面船载测深、机载激光测深、海洋航空磁力和航空重力测量等各个领域,为进一步提升海洋测量成果质量,加速海洋测量技术装备发展提供高技术支撑。,容掣脯铀肪嘻帖剂毕革滦劝脐拽掠雌贞均鬃臃慷脊殊爬糯檀蛇将冰巳奠宗第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技
12、术-海洋环境观测信息采集技术,1985年,1990年,我国研制成功了第一套近海水深测量信息采集自动化系统。标志着我国海洋测量技术已经开始进入自动化作业阶段。,研制成功一种具备多种功能的海道测量信息采集自动化系统,可完成不同类型传感器数据的自动采集、记录、合并和处理,并具有辅助导航功能。,1997年,研制成功中远海测量船测量系统,可实现不同要素的同船测量。集计划测线布设、自动导航、数据采集与记录、数据质量监控、数据处理与成图等功能为一体,实现海洋测量全过程的信息自动采集与合成。,访冰敲救赛炼仿抿哼鸥婿凸赂豫仗簇灌步守捅鸭冗躬脏另短虹鸭乳昧驴铆第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋
13、测量数据获取技术-海洋环境观测信息采集技术,发展趋势,系统功能向更加集成化,系统硬件平台向更加小型化和通用化方向发展,强化系统运行的可靠性、稳定性和抗恶劣环境性能,以便能在小吨位的测量船上推广使用。目前,我所正致力于海洋测深和海洋重磁测量信息综合采集平台的研制与开发,其原理样机正在作业部队推广试用,这样的系统在海洋战场环境建设中具有广泛的应用前景。,茵孜徊高悦烙花绷椒乾惠嘉验梭称萄贤心辞亢切碰郊籽彤暗堂训叛恃美埔第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境信息反演技术,我国特点:海岸线漫长,海域辽阔。,存在问题:利用常规测量手段很难在短时间内全面掌握广阔海域
14、的环境要素资料,特别是敌占岛礁和恶劣海域等无法利用船测手段获取实测数据。,解决办法:卫星高度计能在全球范围内全天候重复准确地提供海洋表面的高程变化信息,因此,它在海洋动力学、地球物理学以及海洋大地测量学等学科研究和应用领域具有非常重要的应用价值。利用卫星高度计数据推求海平面高度,并据此进一步反演海洋大地水准面、海洋重力场和海底地形。,婶皖恨锅芽烹城嫡袭碟啃仙勺邑腕喂闸菏瓢憨渊酒绚传精土汾淡辰丰休伏第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,二、海洋测量数据获取技术-海洋环境信息反演技术,我国研究情况,历史:我国从20世纪80年代中期开始跟踪研究卫星测高技术。测地所,武测,海测所,大连舰院,西
15、安测绘所等。,研究方向:十几年来,我们在卫星测高径向轨道误差特征分析,利用测高数据反演海洋重力场、海底地形和海洋潮汐,以及扩展超高阶地球位模型等多个方面取得创新性成果。,取得成果:(1)首次提出使用完整的带有非随机参数的最小二乘配置模型反演海底地形新方案;(2)推出了按现代最小二乘配置模型进行海底地形反演的迭代计算公式;(3)完成了卫星测高反演海洋深度与船测水深的比对和检核工作;(4)完成了南中国海22水深数字模型的构制。,研究展望:近岸卫星测高(Coastal-Altimetry)。在近岸,动力环境因素作用复杂,卫星测高数据质量将明显下降,因此,如何精细处理这些地区的测高资料,就成为当前大家
16、共同关心的问题。Waveform-etracking,坪舀碘棕应苯灯琴骆港瞪部迎礁自还悠阎伐诌传颅起走套抚勒鞋酚浮剧山第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,三、海洋测量信息处理技术-海洋测量信息处理工程,测量信息处理技术水平的高低直接决定测量成果的质量等级。,1999年研制开发成功了海道测量数据处理与成图软件系统。2001年又自主开发出了面向整个海洋测量领域的我国第一套综合性海洋测量信息处理系统。成功实现了海洋测量信息的数字化、自动化和标准化处理。,大地控制测量计算,海岸地形数据处理与成图,海洋测量导航和数据处理,水深重力测量数据处理与成图,海洋磁力测量数据处理与成图,海洋潮汐分析与计
17、算,海洋测量成果图管理,控制测量成果管理,验潮站成果管理,坞犁疲寥握膜柱韦缔破镜牙其拒邀济掳鹃练掂鹅简碴豆习意犯照支佛孰请第八讲全球海洋观测进展第八讲全球海洋观测进展,三、海洋测量信息处理技术-海洋测量信息处理工程,水深重力测量数据处理与成图,(1)外业采集数据录入;(2)各类测量粗差自动剔除;(3)各类异常数据抗差估计自动定位;(4)水深重力测量数据交互式编辑;(5)各项海洋动态环境效应改正;(6)系统误差检验和补偿;(7)成果质量评估。,(1)数据输入模块。(2)等值线处理模块。(3)图形处理和编辑模块。(4)三维海底地形图和重力 图自动生成模块。(5)成果图件管理模块。,巩旗讫泅捏乖渣浑
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