近期(2000-2008年)长江口南港河槽的冲淤变化——兼议外高桥新港区岸段强烈淤积的原因

长江口南港是上海外高桥新港区所在岸段,其冲淤变化对该港区水深的维护具有重要影响。本文利用ArcGIS对2000-2008年长江口南港海图资料进行数字化,建立不同时期此河槽的数字高程模型,定量计算南港河槽尤其是主槽的冲淤变化,分析其演变规律。结果表明:(1)2000-2004年南港河槽整体上冲刷21.9×106m3(平均冲刷速率为3.5cm/a);(2)2004-2008年南港河槽整体上转为淤积,河床共淤积26.0×106m3(平均淤积速率为4.1cm/a);(3)2004-2008年外高桥新港区净淤积73cm,其中2006年7月-2007年7月1年淤积57cm。结论包括:(1)南港复式河槽中间沙脊的大量采砂导致的过水断面调整可能是近期沙脊两侧深槽出现淤浅趋势的重要原因;(2)2006年7月-2007年7月南港主槽(包括外高桥新港区)的强烈淤积可能还与该水文年长江径流量特低有关。(3)南港作为长江入海水沙的过境通道,其冲淤变化与河流来沙量变化的关系不大,而流域极端气候事件导致的径流量变异、河口人类活动以及河槽的自适应调整可能是该河槽年际冲淤变化的更重要诱因。

GPS浮标测高精度影响因素研究

海洋二号(HY-2)卫星高度计已在轨运行两年多,亟需深入开展海面高度定标工作,基于全球定位系统(GPS)浮标的高度计海面高度定标法是主要的定标方法。GPS浮标定标法的定标精度受到时间窗口、浮标姿态、温盐以及相位中心等因素影响。为了提高高度计海面高度GPS定标法的定标精度,本文对影响GPS浮标测高精度的主要因素进行了分析研究。结果表明,在充分考虑影响因素基础上自主研制的GPS浮标高程测量精度可以达到1 cm,满足高度计海面高度定标要求。

长江口南槽最大浑浊带短周期悬沙浓度变化

2003年2月17～24目，在长江口南槽最大浑浊带地区进行了大、小潮水文泥沙定点连续观测。用OBS-5观测水深、盐度和浊度，用直读式海流计（SLC9—2）观测不同水层流速，同时获取了不同潮时不同水层悬沙水样。通过对水深、盐度、浊度、悬沙浓度和流速等数据进行大、小潮周期对比与分析。得出如下主要结果：（1）盐度和水流流速变化范围分别为13．5～22．3和0．30～2．13m／s；（2）表层与底层悬沙浓度变化范围分别为180～222mg／L和1019～1300mg／L；（3）一个潮周期内，可出现4次悬沙浓度峰值；（4）通常情况下，悬沙浓度值涨潮大于落潮，大潮大于小潮，但强风或风暴潮会改变大、小潮的悬沙浓度变化格局。研究表明，研究区悬沙浓度变化具有一定的周期性和规律性，但也存在一些不确定性。长江口南槽最大浑浊带的发育主要是由于“潮泵效应”和盐水异重流引起的对床底侵蚀和泥沙再悬浮造成的。另外，动水絮凝和滩槽之间泥沙交换，也对最大浑浊带的形成与发育有重要影响。

基于GPS的测高浮标的设计、研制与测试

卫星高度计在海洋中的广泛应用,离不开准确的定标工作。高度计海面高度定标主要采用验潮仪法和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)浮标法。文中详细介绍了GPS浮标的研制工作,分别对可用于高度计海面高度定标使用的GPS浮标的性能要求、设计、数值模拟计算做了详细研究,采用数值模拟的方法对研制后浮标的性能进行了评价,数值模拟结果表明研制的浮标可以满足海上试验的要求。最后结合GPS浮标测高验证试验,对研制的GPS浮标的测高精度进行了验证,结果表明研制的GPS浮标精度能够满足高度计海面高度定标的要求。

基于GPS浮标的高度计海面高度产品检验技术进展

主要介绍了卫星高度计在海洋学研究中的意义、高度计的定标原理、定标方法和国际主要的高度计定标试验场。结合卫星高度计定标的特点,着重介绍了GPS浮标在高度计定标中的优势、技术难点以及解决方法等,旨在为海洋二号卫星的高度计定标技术提供依据。

基于现场的卫星高度计定标技术研究

卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。

基于GPS的高度计海面高度定标浮标设计

全球定位系统(GPS)浮标是高度计海面高度定标的重要仪器。本文介绍了GPS浮标的组成和工作原理,分别对GPS浮标的外型设计、舱体设计、密封性设计、供电设计做了详细介绍,最后利用数值模拟的方式,对设计的GPS浮标在3级海况下的摇摆和升沉响应进行模拟试验。结果表明自主设计的GPS浮标能够满足海上高度计海面高度定标的需求。

IGS基准站的选择对GPS定位精度的影响

使用GAMIT软件对天津于桥水库和威海石岛两次GPS试验数据进行处理,在处理过程中,分别选择了临近的4～30个IGS站的27种情况进行计算,并对各种情况得出的结果从基线向量、测站坐标和IGS站的南北半球分布等三个方面进行了比较,得出了以下结论：使用26个以上IGS基准站进行数据处理,可以达到卫星高度计现场定标检验精度.

基于GNSS浮标的潮位测量技术研究

利用研制的GNSS浮标,在海南省清澜湾进行了21.5 h的潮位测量工作,分别使用GAMIT+TRACK和精密单点定位技术(PPP)两种方法对GNSS数据进行解算,并对高频GNSS解算结果进行了巴特沃斯、低通滤波、中值滤波、小波滤波等处理,处理结果与实测潮位数据进行了对比。结果表明:(1)使用GNSS浮标可以进行潮位测量;(2)移动平均滤波或中值滤波对高频GNSS浮标解算数据的处理结果较好,其次为巴特沃斯滤波,小波滤波处理结果较差;(3)在GNSS基准站的支持下,GAMIT+TRACK对GNSS解算结果精度可达1.065 cm,并可以给出绝对高程下的潮位信息;PPP技术解算结果的精度为4.283 cm,但不需要GNSS基准站的支持,可用于远海潮位测量。

GNSS浮标高程测量精度的影响因素研究

针对高度计定标检验的需求，研制了GNSS浮标，并在天津市于桥水库和威海市石岛镇分别进行了浮标性能测试。通过对影响浮标数据处理精度的因素进行研究，为GNSS浮标数据处理方法建立了完整的技术流程，使其满足高度计定标检验的需求。结果表明：GNSS浮标可以满足高度计定标检验的需求；但需特定的数据处理方法。（1）在基准站数据处理中，卫星截止高度角选择为5°~15°，数据采集时间不少于24 h；（2）浮标数据处理模式选择为自动模式，并对其进行移动平均滤波或中值滤波处理后，流动站解算结果最优；（3） GNSS浮标的水面高程测量精度优于1 cm；（4）受到GNSS本身的限制，当浮标距离GNSS基准站越远，浮标数据的解算精度越低。

基于海上固定平台观测的MODIS遥感反射比与气溶胶光学厚度产品检验

利用南海北部PY30-1石油平台上的HyperSAS所测量的遥感反射比Rrs和CE318所测量的气溶胶光学厚度AOT，对中分辨率成像光谱辐射仪（MODIS）传感器（Agua and Terra）进行中国南海区域的卫星数据检验。对比了412、443、531、547 nm波段的遥感反射比和869 nm的气溶胶光学厚度。遥感反射比的比对结果表明， 现场观测值略高于卫星观测值，但两者的一致性较好，其中Terra卫星的443 nm波段，Aqua卫星412 nm和443 nm波段的遥感反射比平均相对偏差小于10%。大气气溶胶光学厚度的比对结果表明，现场观测值和卫星观测值有良好的一致性，其中Aqua卫星的对比结果优于Terra卫星，两者的平均相对偏差都小于10%，Aqua卫星对比结果的平均相对偏差为-0.181%， Terra卫星对比结果的平均相对偏差为8%。

基于GPS浮标的高度计定标技术研究

20世纪90年代以来,卫星高度计在监测海平面变化、海洋环流、区域海面地形、气候变化等方面做出了巨大的贡献。但是,卫星高度计测量海面高度时都会存在偏差和偏移,需要进行定标。定标的基本原理是在卫星星下点位置处,卫星过境时刻现场测量海面绝对高度值,与卫星高度计的测量值进行对比,得到其偏差和偏移。利用自主设计的GPS浮标测量卫星过境时刻的瞬时绝对海面高度值,分别在山东石岛、海南清澜完成了4次针对HY-2卫星高度计的绝对定标工作。定标结果表明:(1)在岸基GPS基准站的支持下,使用自制的GPS浮标海面高程测量精度优于50mm,满足高度计定标检验的需求;(2)HY-2卫星高度计测量的海面高度测量值随时间产生了漂移,存在系统偏差;(3)通过使用Jason-2高度计数据对HY-2的相对定标和使用GPS浮标对其进行的绝对定标结果表明,HY-2绝对海面高度测量的精度可以达到国际先进水平。