区域级智慧海洋大数据中心架构规划及建设实践

智慧海洋大数据中心是智慧海洋工程建设的核心载体和体系中枢,其区域中心的规划和建设对于加快各省海洋强省建设、支撑地方数字政府建设、推动国家智慧海洋工程建设具有重要的支撑意义。本文基于推进重点领域突破的实际需求,提出一种区域级智慧海洋大数据中心的架构设计,阐述了其总体框架、技术架构和数据架构,并给出了实现的研究案例。基于架构设计的浙江省智慧海洋大数据中心提供了数据资源、能力支撑、综合展示、开放创新、应用服务等层面的关键技术,构建了浙江省海洋大数据安全开放的应用环境和自发主动、高效规范的共享模式,形成了国家首个省级海洋大数据中心示范效应和全国可复制可推广的建设经验。智慧海洋大数据中心作为新型信息化平台,将促进海洋大数据资源的共享应用和潜能释放,聚焦数据共享、应用生态、迭代升级和创新驱动,为海洋数据资源全生命周期管理共享和运营服务提供完整解决方案。

海洋科学数据共享标准体系框架研究

本文调研了国内外相关领域标准体系的建设和应用现状,介绍了标准体系的构建原则、方法与技术路线,提出了由标准类型、标准类别和共享生命周期三个维度组成的参考模型,以及由基础标准、数据组织、汇交与整合、数据存储、发布与服务、数据利用、评估评价和数据安全8个大类、26个小类组成的海洋科学数据共享标准体系框架,全面覆盖了共享生命周期的关键业务节点,并从统筹构建标准明细表、加强全生命周期关键节点标准规范编制,以及标准宣贯和试点应用等方面提出下一步工作建议。

面向海域海岛监管全生命期的问题清单编码体系建设

海域海岛问题清单编码作为海域海岛监管档案唯一标识码,伴随着监管工作“发现、核查、处置”全生命周期。对监管发现的问题进行标准化编码并跟踪记录监管工作全过程,可帮助监管人员快速发现分辨问题、启动响应并开展后续处置,是监管全流程化管理的一种体现。本文结合海域海岛监管体制机制,梳理了监管业务流,划分了监管环节,从监管精细化角度提出了一种面向全生命周期监管的海域海岛问题清单编码体系,以编码贯通发现、核查和处置三大环节全流程应用场景,实现全业务“一码”关联、全过程“一码”管理。通过实践验证了该方法的有效性,该体系较原编码规则对监管各环节及结果反映更为直观、全面,可更好地应用于监管实践。

面向基层海洋环境安全精细化保障需求的典型应用场景服务产品

为解决面向基层应急的精细化风险感知和应急决策服务问题,本文面向基层用户的实际需求,梳理了现阶段存在的明显不足和短板,并以海上油气资源开发区、海水养殖区、海洋生态保护区、港口码头区和沿海社区等海上和沿海敏感区域为例,设置13种海洋环境安全事件应对典型应用场景,设计了相应的遥感分析、预警预报、风险评估、情景推演、应对决策等信息服务产品,以期提高面向基层单位的海洋环境安全保障精细化服务能力与水平。

办公系统在标准项目管理信息化中的应用

总结了单位标准项目管理工作现状和问题,论述了标准项目管理信息化的必要性;详细介绍了办公系统中标准管理模块开发的具体功能和意义。通过线上审查、多层把关、节点提醒等环节,提高标准编制质量,强化责任落实,提升服务效能,从而实现标准项目的全过程监督管理,确保标准制修订进度,有效提升标准管理水平。

1979-2022年北极海冰变化及影响因素分析

海冰是海洋-大气交互系统的重要组成部分,是全球气候变化的指示器。深入分析海冰演变规律,探索全球气候变化与海冰范围之间的关联,对应对和减缓全球气候变化具有重要的理论意义。本文以北极海冰为研究对象,深入分析了1979-2022年北极海冰范围的季节、年际和年代际变化特征,并构建向量自回归模型(Vector AutoRegressive Model,VAR)检验全球平均气温、大气CO_(2)浓度与北极海冰范围之间的因果关系,并分析影响程度。结果表明:(1)北极海冰范围季节变化特征明显,一般在3月达到最大,9月达到最小,这主要与太阳辐射的年变化周期相关;(2)1979-2022年,北极海冰范围总体呈减小趋势,年变化量为5.3万km^(2);(3)北极海冰范围在年代际尺度上逐渐减小,2000-2009年,北极海冰范围较上一个十年减小最多(减少67万km^(2));(4)全球平均气温和大气CO_(2)浓度均对北极海冰范围变化造成了显著影响;(5)全球平均气温和大气CO_(2)浓度与北极海冰范围均有显著负相关关系,相关系数分别为-0.92和-0.95。

海洋监管信息化建设技术体系框架探究

海洋监管是自然资源管理的重要组成部分,也是加快建设海洋强国的必然要求。根据海洋监管工作的特点和任务需求,开展信息化建设,及时开发完善相应的信息系统,是确保科学、高效开展海洋监视监测管理的重要支撑手段。本文基于微服务技术架构研究提出了纵向设计建设、横向分层管理的海洋监管信息化建设技术体系框架,在设计规范、开发模式、集成部署、配置管理、服务治理、软件选型等方面进行了探讨,以期为海洋监管信息化工程高质量落地提供保障。

宁波市海洋防灾减灾情报服务及监测预报分析评估研究

宁波市地处我国东部沿海,是我国受海洋灾害影响较严重的地区之一。根据宁波市海洋防灾减灾能力建设需求,本文研发了宁波市海洋防灾减灾情报服务及监测预报分析评估系统。该系统基于B/S架构和数据采集、大语言模型等技术,实现了针对宁波海洋防灾减灾文献检索和传递服务、海洋防灾减灾科技前沿动态推送服务、专题文献情报产品制作、科技查新服务以及可视化展示等功能。该系统的研发弥补了宁波海洋灾害信息传递和防灾减灾辅助决策制定方面的短板,通过业务化运行和升级完善,可以向浙江省以及其他沿海省市的海洋防灾减灾相关机构进行推广使用。

基于遥感影像的水边线提取方法综述

海岸线是体现自然因素和人类活动对沿海环境影响的关键,在沿海资源开发、海岸带综合管理等领域具有重要的应用价值。基于遥感技术的海岸线提取步骤一般是先通过遥感影像提取瞬时水边线,然后对其进行潮位校正。本文针对海岸线分析的重要内容——水边线提取进行综述,主要介绍了遥感影像提取水边线的传统和人工智能两类方法,其中传统的提取方法包括阈值分割法、区域分割法、边缘检测法和面向对象法,人工智能的提取方法包括传统机器学习法和深度学习法。在总结和分析各种具体水边线提取方法的特点和优缺点基础上,展望了未来水边线提取的研究或发展方向。本文认为未来利用遥感影像进行水边线提取可以重点关注基于高分辨率影像的水边线精细提取、基于深度学习方法的水边线全自动提取、不同海岸水边线多类别提取以及基于无人机遥感的水边线提取应用等几个方向。

海洋经济大数据智能应用系统建设研究

为解决大数据时代背景下现有海洋经济管理决策信息化建设存在的大数据资源汇聚融合不充分、存储计算架构难以满足大数据管理应用需要、大数据挖掘与智能分析决策能力不足等问题,在系统分析海洋经济管理决策业务支撑需求的基础上,提出基于大数据分析处理框架、空间大数据挖掘分析、GIS可视化等多种信息技术,建设海洋经济大数据智能应用系统的思路。详细阐述了系统总体架构、技术架构和数据架构设计,以及海洋经济形势分析、分析评估、大数据指数、涉海企业运行分析、经济地图等功能建设,为沿海地区海洋经济宏观、中观、微观管理提供多层次应用服务支撑,推动海洋经济管理向大数据科学决策转变。

中国海上油气田风能资源评估

利用持续30年的CCMP分析风场数据,对中国海上油气田开发海域进行了风能资源评估。评估结果表明:不同海区的油气田风能资源分布差异较大,其中东海油气田群的海面风能资源最为丰富,风资源等级可达7级以上,海上油气平台周围10km范围内风能资源技术可开发量可达98~106万kW,风能资源稳定性最好;南海东部油气田群次之,一般可达6级以上,海上油气平台周围10km范围风能资源技术可开发量可达90~104万kW,风能资源月变化和季节变化较强;南海西部油气田群又次之,风资源等级一般可达4级,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量可达58~78万kW,风能稳定性总体月变化较季节变化强,且区域内不同油气田风能稳定性指数数值差异较大;渤海油气田群除渤海南部及中东部外,海面风能资源大多在4级以下,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量一般在42~58万kW之间,风能短期变化较强,月变化和季节变化较弱。相关研究结论可为我国海上油气田海域的海洋清洁能源规划与开发利用提供基础科学依据。

海洋声学装备在海洋调查中的应用探讨

海洋声学装备是海洋调查工作中最重要的工具之一。本文首先介绍了从19世纪至今,在不同的社会背景下海洋声学装备的发展历程;其次详细介绍了海洋声学装备的应用领域,同时逐个分析了不同应用方向中海洋声学装备的原理及发展现状,指出了国内设备与国际成熟设备的差距;最后对海洋声学装备的发展趋势做出分析,并探讨了未来海洋声学装备的发展方向,同时对我国海洋声学装备的国产化和自主化提出了建议。

水下油气泄漏羽流声散射特性研究

随着海洋油气资源开发进程加快,水下溢油污染已成为海洋环境最主要的威胁之一。水下溢油发生后,溢出的油气在水体中形成羽流,但油气羽流的声散射特性尚不明确。本文通过船载多波束声呐开展了水池油气泄漏模拟实验,探讨了流量对声学反向散射强度的影响,论述了油气羽流的声学散射特性,以期为水下油气泄漏探测提供参考。

HFSWR海洋-电离层一体化探测实验与数据分析

高频地波雷达(High-frequency Surface Wave Radar,HFSWR)凭借其全天时、全天候和超视距探测等方面的能力,在海洋遥感与电离层探测应用方面均取得了阶段性进展,然而当前在海洋-电离层回波联合方面的研究还十分有限。本文基于哈尔滨工业大学(威海)HFSWR一体化探测系统,对台风“梅花”过境渤海湾期间的海洋回波与电离层回波进行了数据分析。首先对HFSWR一体化探测系统的整体构成进行了介绍,之后基于Bragg原理对海洋回波进行了海洋径向流速分析,并采用经验模态分解以及HHT变换方法对电离层回波进行能量谱分析。实验结果表明,在台风“梅花”过境期间,海洋回波与电离层回波均出现了明显的特征变化,两者之间存在一定的联动机制。本文提出了进一步研究海洋与电离层之间动力学关系的需要,并强调了HFSWR一体化探测系统的独特体制在海洋-电离层联合研究方面的优势。

基于高分辨率影像的海岸防波堤识别

基于对遥感影像中防波堤空间位置关系特征和其相关先验知识的分析,本文从海陆分割以及防波堤提取、识别三方面进行近海岸目标检测。首先,对高分二号影像进行预处理,将经过处理后影像的二值图通过改进的区域生长法进行海陆分割;其次,根据遥感影像上防波堤的相关先验知识以及空间位置关系特征将防波堤从海岸线中提取出来;最后,利用霍夫变换对防波堤进行识别。实验分别对两种类型的防波堤进行提取,平均总体精度为96.41%,平均Kappa系数为0.9603。结果表明,该方法能够准确、稳定、高效地实现对防波堤的自动识别。

基于WOA23的日本海声道分布特征分析

本文基于WOA23温盐剖面数据集,利用声速经验公式,计算日本海的声速剖面,根据声速剖面的特点及声速梯度,诊断提取日本海表面声道及深海声道特征信息,研究表面声道及深海声道的区域分布情况和季节变化特征。结果表明:日本海的表面声道受季节变化影响大且具有明显的区域性分布特征。春夏季节,整个海域几乎无表面声道,秋冬季节,表面声道大幅生成,主要分布在东朝鲜湾和日本海东部边界附近海区,冬季与秋季相比,南北两端的表面声道分布面积减少,但东朝鲜湾以及40°N-50°N之间海区表面声道的分布面积进一步扩大。秋季,表面声道厚度基本小于40 m,冬季,表面声道厚度整体增加,特别是在44°N-50°N之间的海区,大部分表面声道厚度超过100m;表面声道梯度季节变化幅度相对较小,除了秋季鞑靼海峡附近的表面声道梯度大于0.2/s,大部分表面声道的梯度小于0.05/s。深海声道与表面声道相比,受季节变化影响较小,声道效应更加稳定,声道轴深度基本在450m以浅,声道轴声速约为1456~1468m/s,且整体表现呈自东南向西北递减之势。

基于光学卫星遥感的海岸带水体盐度反演方法研究

海岸带区域地表水体的盐度信息可以反映海水侵袭、海岸线退化以及土地盐碱化等生态状况,对滨海区域的海洋和陆地生态系统的研究、保护和资源开发有重要意义,但其监测主要依赖于现场测验,技术手段较为单一。卫星遥感方法具有高效、大范围的优势,本文采用高空间分辨率的光学遥感卫星开展海岸带地表水体盐度的反演方法研究,在分析单波段反射率、波段比值及常用的光谱指数与水体盐度相关性基础上,确定了水体盐度的敏感波段,构建了经验模型、半经验模型和随机森林模型,并对盐度反演的精度和结果进行比较与分析。结果表明,随机森林模型反演结果的检验精度较高,决定系数R^(2)为0.81,RMSE为193.01μS/cm,且精度稳定;半经验辐射传输模型检验的决定系数R^(2)为0.53,RMSE为303.82μS/cm;经验统计模型检验的决定系数R^(2)为0.16,RMSE为407.46μS/cm。该研究为掌握海岸带地表水质空间特征、分析水质时间变化、评价水资源可利用性提供了重要的技术途径,对海岸带生态环境的调查监测、修复治理具有重要意义。

天津大神堂海洋牧场人工鱼礁沉陷现状调查研究

人工鱼礁建设可为海洋生态系统改善和渔业资源增殖做出重要贡献,但由于海床底质、水流风浪等因素影响,鱼礁礁体可能发生沉陷现象,严重影响其生态功能。本研究聚焦天津大神堂海洋牧场,基于侧扫声呐、单波束测深仪、差分式GPS、智能无人船、ArcGIS等设备和软件,对海洋牧场人工鱼礁沉陷状况进行了调查和分析,并对沉陷的影响因素进行了初步探讨。结果表明,天津大神堂海洋牧场中人工鱼礁保存现状较好,大多数礁体呈现竖置状态,平均沉陷深度为0.38 m,沉陷比例约25.43%,生态修复和渔业资源增殖功能未受重大影响;人工鱼礁沉陷情况与礁体坐底时长、海床底质密切相关。本研究采用的人工鱼礁沉陷调查方式具有较强的可行性,研究成果可为海洋牧场人工鱼礁建设的规划选址提供科学依据和技术支撑。

以开放共享为目标的海洋科学数据治理体系研究

海洋科学数据是认识海洋、经略海洋的基础性战略资源,可有效推动海洋科技创新、促进海洋经济高质量发展。本文以海洋科学数据开放共享为目标,定义海洋科学数据治理概念,构建海洋科学数据治理体系模型和技术框架,提出基于海洋科学数据全生命周期的治理途径,提升海洋科学数据的利用效率和数据价值。

海洋档案数字资源的安全管理策略研究

海洋档案数字资源作为海洋事业发展记忆的重要载体,在海洋文化传承和海洋强国建设中发挥着重要的作用,实现海洋档案数字资源安全管理是发挥其价值的前提。本文概述了海洋档案数字资源的结构和特点,以及海洋档案数字资源安全管理的意义,分析了在数据时代背景下海洋档案数字资源同其他各类档案数字资源面临的相同困境,在此基础上从海洋档案工作实际探讨海洋档案数字资源进行有效安全管理策略,阐述了当前中国海洋档案馆在安全管理方面的实践。