海洋科技面面观

海洋观测利用海洋观测卫星,通过卫星上配置的红外辐射计和海岸带彩色扫描仪,来观测洋面水色和温度,以获得精确的海面水色图,用以估算海洋生产力,为资源调查和渔业服务。海洋遥感利用遥感技术对海洋进行全方位的监测,包括电磁波遥感(利用可见光、红外线和微波感测海面特征)和声学遥感(利用声波感测水下的海洋     

Android智能手机海面高度测量及其遥感应用

开展了Android智能手机的海面高度测量研究,并通过与测绘接收机测量结果和同比验潮站数据对比初步评估其性能。为了降低测量设备非探测区域反射的卫星导航信号对海面高度测量的影响,提出了经验模态分解提纯海面反射信号干涉振荡特征的方法,并利用仿真和试验数据验证了其有效性. 利用小米6智能手机和华测北斗N72测绘接收机采集的18天GNSS数据,开展了海面高度测量研究和评估. 结果表明:海面高度测量结果和验潮站同比数据在风速小于15 m/s时具有良好的一致性,智能手机和测绘接收机测量的海面高度的同比均方根误差均为0.31 m;智能手机用于测量海面高度的卫星信号的高度角下、上限高于30°的占比分别为30.8%和45.3%,以至于高高度角的信噪比时序可被用于测量海面高度;在18天的试验时间内,共计采集1120个海面高度测量值,平均62个/天,相比于CORS站,在相同的观测周期内具有更多的测量样本。最后对智能手机的遥感应用进行了讨论,以期推进遥感的大众化进程.      

流花4-1油田海域近海面风场特性分析

为了解决海洋强风场特性研究中实测数据不足的问题,在我国南海流花4-1油田一座半潜式平台上,开展了近海面风场特性的实测研究工作.对2011-09-22实测数据开展了分析,获得了南海近海面风场的湍流强度、阵风因子和湍流积分尺度等强风特性参数;同时开展了脉动风功率谱的拟合研究工作,将实测谱与Davenport谱、von Karman谱和Kaimal谱进行比较,证明了von Karman谱在近海面强风环境中拟合结果较优.     

海洋遥感的研究进展

对国内外海洋遥感的发展情况进行了简单的回顾;以海冰冰情,海面风场,海洋水色等的监测为代表,重点介绍了海洋遥感的应用;最后对海洋遥感的研究重点和未来发展方向进行了评述。     

MODIS海洋遥感叶绿素a浓度数据一致性实验

遥感是海洋叶绿素调查的有效技术。利用2013年MODIS遥感卫星数据,对西北太平洋4个站点逐天的两种遥感卫星Terra和Aqua的海洋叶绿素a浓度进行一致性实验。结果表明,两种海洋遥感叶绿素浓度数据相关系数达到0.93,具有高度一致性。数据经过融合后,有效率提高了29%。这一实验处理为多源遥感数据一致性检验提供了技术方法。     

海面风应力和海面阻力系数的星载SAR遥感测量

在海面张力波和短重力波星载合成孔径雷达(SAR)成像机理的基础上,建立了海面风应力和阻力系数的遥感测量模型.该模型由辐射定标模式、风速反演模式以及风应力和阻力系数计算模式3部分组成.同时以雷达卫星SAR为例,对海面阻力系数和风应力的遥感测量进行了探索性研究,获得了较好的结果.     

台风期间台湾岛周边海域海面风场特征的卫星遥感研究

利用1999~2005年QuikSCAT卫星遥感资料,对台风期间三种台风路径下台湾岛周边海域海面风场变化特征及成因进行了分析.结果表明,尽管台风强度被不同程度低估,台风中心附近风向反演受降雨影响明显,但遥感海面风场的大致形态仍较为合理.地形对风场特征的形成有着显著作用,它导致了台湾海峡内大风(>10 m/s)天气提前出现、中央山脉两侧背风槽(或诱生低压)形成、中央山脉两端下风面“角流”形成等现象.海峡内大风天气是否提前出现与台风中心的位置有关.不同台风路径下,“角流”和背风槽的位置和范围不同.     

中国海透明度卫星遥感监测

传统的海水透明度监测方法是利用船舶等进行实测。由于船测本身固有的缺点，满足不了当前对海洋要素大范围、快速、实时监测的需求，必须结合卫星、航空遥感等手段，进行立体监测。文章以海水透明度为突破口，开展中国海透明度的卫星遥感监测。结果表明，利用卫星遥感技术反演海水透明度精度可以达到相对平均误差22.6%，在中高透明度海区，具有更高的反演精度。利用建立的海水透明度遥感反演算法和SeaWiFS卫星遥感数据，制作了两年的中国海透明度遥感产品数据集，并利用该产品，对中国海透明度的时空变化规律进行了遥感分析。     

海面溢油及浒苔遥感监测研究进展

海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海面溢油监测方法。另外,合成孔径雷达(SAR)不受雨云影响,在灾害监测中发挥着越来越重要的作用,而利用灰度值或后向散射系数变化来判断溢油或浒苔是SAR常用的方法。从现有的研究可以看出:遥感监测海上溢油及浒苔范围发展最为成熟,已经业务化运行;然而,遥感监测溢油量、溢油类型及浒苔生物量仍然处于试验阶段。遥感海洋灾害的监测要由定性走向定量,真正实现实时、连续、快速、准确,仍需要多种平台和多源遥感数据相结合,调整传感器的空间分辨率,开发小型、新型传感器。     

基于波数能量谱的海面风向反演算法

为提高应用X波段导航雷达反演海面风向的适用性和精度,针对现有局部梯度法反演海面风向存在无法自动寻找到合适的缩减图像分辨率,导致风向反演结果不稳定的问题,提出基于波数能量谱的海面风向反演算法.首先,应用风场成像特征,将包含风条纹的海面静态特征提取出来;其次,应用二维离散傅里叶变换获得海面静态特征的能量谱;最后,利用风条纹尺度特性,构建波数能量谱带通滤波器,将风条纹能量谱提取出来,从而得到海面风向.通过实验将本文算法、局部梯度法与风向标实测数据比较分析,表明本文算法反演适用性达到99%,反演精度提高了58.97%.     

基于线性预测外推的高分辨率雷达成像

为了提高实验室合成孔径雷达(SAR)成像系统的分辨率,采用自回归(AR)模型,对采集到的数据进行距离向和方位向上的线性预测外推,对外推后的数据进行快速傅里叶变换(FFT)。实验结果表明,相比于传统的快速傅里叶变换成像算法,在同样的硬件条件下,使用该方法可以提高该系统的纵向及横向的分辨率,得到更清晰的雷达图像,或使用较小孔径长度就可以获得相同质量的雷达图像;并且该算法计算速度较快,易于操作,便于在系统上实现实时成像。     

基于内容的卫星云图检索方法

为了有效地管理和利用大规模卫星云图数据库,需要为其增加检索功能,尤其是基于内容的检索.探讨了将基于内容的图像检索(CBIR)技术应用于卫星云图检索,选择使用了颜色、纹理和形状特征方法.颜色特征包括:灰度直方图和灰度聚合向量;纹理特征从小波子图提取,采用直方图拟合法和分块直方图拟合法;形状特征提取采用了新提出的一种专门针对云目标的"可变形模型"方法——圆形基元法.对每种特征定义了图像距离或者相似度,进行了检索比较实验.结果表明,CBIR用于卫星云图检索是可行的,形状特征方法因融入了领域知识而具有较突出的检索效果,但效率仍需提高.     

柔性动边界梁在横向撞击下的动力响应

研究特定约束条件下梁受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力—嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比增加一个变形阶段. 受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力一嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比 加一个     

炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法

为了分析炸药地面接触爆炸下空气冲击波引起的感生地冲击,利用数值模拟结果以及试验数据,对根据一维平面波理论和特征线解法得到的空气冲击波为突加三角形荷载的感生地冲击的理论计算公式进行修正,提出了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的实用计算方法,分析了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播规律以及本文建立的实用计算公式的特点。与试验数据以及数值模拟结果对比表明,提出的计算方法基本反映了炸药地面接触爆炸下土中感生地冲击的传播特性。     

非核电磁脉冲在坑道中的传播

为了研究非核电磁脉冲在坑道中的传播规律,基于旋转对称时域有限差分法建立了圆形截面坑道的数值分析模型,以圆波导中TE01模、TE11模和TM01模作为激励模式,计算了不同载频的高功率微波和不同脉宽的超宽带电磁脉冲的衰减。结果表明:非核电磁脉冲随着传播距离的增加,衰减基本上是线性变化的,但在传播过程中,载频较高的高功率微波衰减上下起伏比较明显;高功率微波的载频越高,超宽带电磁脉冲的脉宽越窄,波的衰减量越小;TM01模激励较之TE01模和TE11模激励时脉冲的衰减要大。对数值计算结果和试验数据进行了比较,二者吻合较好。     

多层预制破片战斗部数值仿真方法及起爆方式影响

为研究多层预制破片的飞散规律,对某结构多层预制破片战斗部的数值仿真方法和爆轰驱动特性进行分析.通过对比流固耦合模型、单层网格模型和小角度模型的适用性,采用侵蚀单面自动接触算法,建立合理的数值计算模型.利用LS-DYNA软件,对单点、对称两点和三点起爆方式下爆轰波传播特性、多层预制破片飞散形态、破片初速和飞散角进行计算和比较.计算结果表明,数值计算模型可以考虑多层破片之间的挤压、摩擦和翻滚效应;对称两点起爆和三点起爆可有效提高预制破片的最大初速和平均初速;起爆点数量增加,密集破片区域飞散角逐渐增大.     

卫星遥感资料在湛江港风暴潮漫滩计算中的应用

为解决风暴潮漫滩计算缺乏潮间带地形和漫滩资料的困难,提出了基于卫星遥感资料的风暴潮漫滩计算方法:选取不同潮位的高分辨率遥感图像,提取淹水线,将遥感淹水线近似作为等高程线估算潮间带地形,作各遥感淹水线对应时刻的漫滩数值模拟,订正估算的地形,得到潮间带地形资料;将遥感淹水线推算的潮间带地形用于风暴潮模式,作风暴潮漫滩计算,并将遥感淹水线作为漫滩资料,检验计算结果.利用该方法,采用卫星遥感资料作了9615号台风在湛江港风暴潮漫滩的计算和检验.结果表明,数值模拟的漫滩面积与遥感图像误差平均为11.5%,采用该方法进行风暴潮过程的漫滩计算具有实用价值.     

钢丝网增强活性粉末混凝土抗侵彻特性

为研究新型钢丝网活性粉末混凝土RPC(reactive powder concrete)避弹层的抗侵彻性能,进行了抗侵彻试验和数值计算分析.制作了钢丝网RPC、钢纤维RPC试验靶体.分别采用步枪子弹和57 mm半穿甲弹进行了冲击试验,冲击试验的弹体速度分别为710、340 m/s,主要比较靶体的破坏形态和弹体对靶体的侵彻深度.为利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件对上述靶体的抗侵彻性能进行数值计算分析,创建了新型钢丝网RPC的计算模型.计算结果与试验结果基本吻合,证明了计算模型的合理性.试验和计算结果均表明:钢丝网RPC具有较好的抗局部破坏和抗裂的性能,且具有较高的效费比.     

植被遥感在找水中的应用

为了快速、大范围、动态地查明浅层地下水的分布情况,降低传统地面找水工作的风险性和盲目性。从植被和浅层地下水关系入手,根据植被的指示作用,利用遥感技术对研究区域的植被覆盖度进行了定量提取,并综合考虑了地形、地貌和水文的影响,建立了找水远景区预测模型。从实地验证的结果来看,该方法所预测的结果与实际情况基本吻合,具有一定的可行性和实用性,对今后遥感找水工作有一定的参考价值。     

重力式抗滑挡墙最优截面的模式搜索法

在满足安全要求的前提下,为了减少重力式抗滑挡墙的材料用量,降低工程造价,以抗滑挡墙的几何参数为优化变量,以截面面积为优化目标函数,在满足抗滑移、抗倾覆和地基承载力等约束条件的基础上,建立了重力式抗滑挡墙的优化模型,并用Hooke-Jeeves模式搜索算法求解,并编制了优化设计程序.通过对某抗滑挡墙的优化分析,结果表明:采用本文方法对重力式抗滑挡墙进行优化,在满足安全的条件下可以明显的降低工程费用,在滑坡治理工程中具有一定的实用价值.