海洋流速测量技术研究

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  [摘 要]我国海洋测量技术最近几年取得了很大的发展。重点介绍数据采集与处理和信息管理,以及测量基础理论与应用研究领域的主要进展情况, 并对这一技术未来发展趋势作了展望。海洋流速测量是海洋科学研究的重要组成部分,海洋流速测量仪不仅可以为海洋科学研究提供重要支持,还在水文水资源研究、防洪预报、水资源管理和国防等多个领域具有广阔的应用前景。时差流速仪是利用超声波在水流的不同方向的传播速度存在差异这一特点来实现的,只要估计出超声波在各个方向的传播时延就可以计算出流速。
  [关键词]海洋流速测量、数据采集、数据处理、信息管理
  中图分类号:TN948.61文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-00
  一、前言
  随着科技的发展,尤其是计算机技术、空间技术与通信技术的发展,测绘科学技术已经从理论到实际都发生了重大的变化,在1990年国际测绘联合会制定联合会的章程时,就对测绘学科的内涵进行了重新的定义:测绘是采集、量测、处理、分析、解释、描述、分发、利用和评价与地理和空间分布有关数据的一门科学、工艺、技术和经济实体。海洋流速测量是测绘科学里一个重要的研究部分,它的任务主要是对海洋几何场和物理场参数进行精确的测定和描述。其目的提供一些必要的海洋信息为人类的活动。最近十几年随着科技的计算机技术和信息获取手段的飞速发展。海洋流速测量科学也发证了重大大的变化。继过去单一的海道测量学后,又相继的出现了海洋工程测量学、海底地形测量学、海洋重力测量学等。声呐系统、机载激光探测等一些巨头全方位覆盖、效率高、精度高的高新测量设备的出现,已经将海洋测量从过去的点线测量改变到现在的带状测量模式。海洋测量正在突破传统的测量方式,进入到以数字测量为主体、计算机技术为支撑、以GPS、GIS、RS技术为代表的海洋测量的新阶段。
  二、测量数据采集技术的发展
  海洋流速测量作业中数据采集是重要的一个步骤。在20世纪80年代初我国就开始研究了这方面。在1985年,我国第一次研制成功了第一套近海水测量自动化系统。并在第二年就投入到使用当中。这个系统的研制成功,表明了我国海道测量技术已经从传统的手工作业阶段进入到自动化作业阶段。此后,我国的海道测量工作者们开始对海道测量数据采集技术的稳定性与可靠性进行研究、随着电子计算机技术和新的定位仪器的不断发展。我国又继续研究出了多种类型的海道测量自动化系统,从而满足了测土需要精度高和效率高的需要。1990年,又研制出多功能的海道测量数据采集自动化系统,这种系统可以处理多种不同类型的传感器数据的自动采集、记录、数据处理等功能为一体,实现了海洋测量全方位的信息自动采集与合成。它还巨有导航功能。已经在海道测量、海底管道铺设以及海洋资源勘探等领域广泛使用。经过多年的实践,海军海洋测绘研究所已经于1995年研制成功了模块化和标准化海道测量信息采集自动化系统。这样的系统是人们期待着的。它集计划测线布设、自动导航、数据梳理等功能为一体,可以对海洋测量全过程的信息进行自动采集和合成;在作业时它能更直接的现实出测量船的航迹,方便作业人员监控、指引船只航行;通过对实时监控数据进行分析,可以有效封防止事故发生;在现场可对测量的数据记性图形处理,是作业人员能及时的掌握测量区的情况。从而能提高工作效率和完成的任务的质量。这一领悟的发展趋势是系统功能更加集成化,系统的外观更加小型化和方便化发展,以便能在吨位小的测量船上使用。目前,我国海道测量工作者们正在研究用GPS高精度测高技术的研究和开发工作,其目的是研制一种通过GPS测高技术消除潮汐和涌浪影响的新型海道测量自动化系统,这样的系统在近岸特别是港口、航道等高精度海道测量作业中具有广泛的应用前景。
  三、测量信息管理技术的发展
  建立海洋测量信息行之有效的管理机制,是充分发挥其服务保障作用的重要前提。早在上个世纪80年代末,我国学者就开始致力于海道测量信息管理和应用技术的探索与研究。在标准化体系建设方面,已先后编制出版多部有关海洋测量信息管理和应用的技术规范,从科学性、完整性和扩充性等多角度出发,对海洋测量信息的分类、编码与格式等提出了明确的统一性要求。在实体建设方面,我国已相继建成了若干个相对独立的单要素数据库系统,这些系统一般由信息管理、信息应用和信息产品三大部分组成,它们在航海安全保障和海洋资源开发活动中发挥了重要作用。但随着海洋开发活动的增加,单要素数据库系统已明显不能满足应用部门的需求,针对这种情况,最近研制开发了具有集成化意义的海洋测绘数据库系统。该系统综合运用了先进的计算机技术、网络技术、通信技术、数据库管理技术以及图形图像处理技术,集成了海洋测量各种要素的数据采集和处理、信息分析、加工和产品制作等多种功能。该系统的具体开发目标是:
  (1)建立海道测量各要素数据库结构及相应的数据库管理子系统。
  (2)开发纸质测量成果数字化专用软件接口,实现对历史测量资料的数字化管理与应用。
  (3)开辟海道测量信息网络传递新途径。
  (4)研制开发完整的统计分析软件。
  (5)建立海道测量成果资料及其产品的网络服务模式。
  该系统由硬件平台、商用数据库系统、专业数据库管理软件和专业应用软件四大部分组成。硬件平台主要由服务器、图形工作站、数据处理工作站、交换机、路由器、扫描仪、数字化仪、绘图仪和打印机等部件构成;商用数据库系统采用Oracle910;专业数据库管理软件由海岸地形、单波束测深、多波束测深、海洋潮汐、海洋重力、海洋磁力、侧扫声纳和航空遥感影像等八个数据库管理软件子系统组成;专业应用软件由若干个相应要素的测量信息处理软件子模块组成。该系统是我国第一个综合性的海洋测量数据管理实体, 初步的应用结果显示,它具有较强的适用性和实用性,在海洋开发活动中具有广泛的应用前景。下一阶段,将继续致力于该系统的改进和完善工作,进一步提高系统运行的稳定性和可靠性。
  四、结语
  随着科技的发展,人类已经进入到了信息时代,基础的地理信息作为一个国家信息网络的重要组成部分越来越受到人们的重视。世界各种斥巨资简历可供各部门共享的的空间数据的基础措施。将地球进行数字化是信息高速公路和国家空间数据基础设施计划的自然延伸。我们的地球70%由海洋組成,所以在构建数字地球之前必须先构建数字海洋。因此,关于海洋空间信息的获取、分析、处理和应用,自然就成为了未来各种政府面临的重要问题。我们是一个发展中国家,尽管经过多年的努力,海洋测量技术也有了非常大的进步,但整体水平与发达国家相比还是具有一定得差距的,以后应该加大研究和开发力度。例如在数据分析和处理方面,在面对日益增多可以获取海量数据的新技术,应该有效的运用现代数据的处理方法,重点解决数据高效传输,数据误差、图形图像可视化等问题或者对海陆空间的配准问题要进行重视,尽快的建立海陆统一的三维基准;对海洋测量信息的管理问题要引起重视,尽早的建立完成海洋空间数据协调和数据交换标准等;在信息产品开发应用方面,应重视发挥GIS技术的平台作用,大力促进以数字产品为特征,以3S技术为支撑的现代海洋地理信息产业的发展。
  参考文献
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