采用ERA5数据构建基于人工神经网络的天津ZWD模型

提出一种高精度的ZWD模型(tianjin_zwd,TZ)。TZ基于2016-2018年逐小时气压分层的ERA5,欧洲中尺度气象预报中心第五代再分析产品数据,采用BP神经网络建立。然后,根据2019年的ERA5产品导出的ZWD对TZ模型进行了验证。结果表明:相比GPT3模型,TZ模型可提供更贴近真值的ZWD估值;并且,其RMSE由5.0 cm (GPT3)降至4.5 cm,表明10%的精度提升。上述结果表明TZ模型实现了更优的预测性能,该模型的构建策略可为全国其他地区的ZWD建模提供借鉴。

基于GNSS的多源海洋快速深度剖面测量技术研究

为提升海洋深度剖面信息的测量精度,研究了基于全球卫星导航系统(GNSS)的多源海洋快速深度剖面测量技术。在测量船体中设置多波束探测系统,在高处位置设置罗经接收机。首先利用GNSS采集海洋剖面测量点的深度信息与定位数据,然后利用抛弃式温盐深仪获取测量点的盐度信息以及温度信息,再利用海洋剖面声速信息计算公式计算海洋剖面声速。合并、融合处理测量船单航线的声速数据,实现多源海洋快速深度剖面测量。实验结果表明,该技术可以实现海洋剖面测量点的精准定位,利用所采集温度以及盐度信息获取精准的声速测量结果,声速测量偏差低于1 m/s。

基于高精度GPS测高的海洋深度测量技术探讨

海洋测绘和陆地测绘的不同是,在海面以下对象对于常规的视觉测量方式而言都是不可见的,通常都是通过特定的科学技术,如无线电、声呐等技术手段加以检测。在GPS科技问世之前,即使是将几个具有不同相对地点的测量工作同时进行,在定位测量结果上也难免有较大的偏差。但由于现代GPS科技的发展,特别是将差分GPS技术投入测量应用领域之后,其定位的精确度已经得到了更专业的确认,适用范围也愈来愈广泛。

实时PPP离岸潮位遥测方法与试验

为降低离岸潮位实时遥测成本,提高适用性,提出了基于实时精密单点定位的离岸潮位数据获取与提取方法,利用小型浮标搭载具有实时PPP和远程通讯功能的GNSS接收机进行离岸潮位遥测,原始观测数据经粗差剔除、均值化处理、S-G滤波后,较好地剔除了风、浪、流等引起浮标姿态变化所带来的测量误差。研发了相应软硬件,并在天津港外海进行了试验,测试结果优于±8cm,整体中误差为±3.7cm,满足海洋观测规范要求。相较基于压力式传感器加声学通信的现行数据采集方式,该方法具有建设成本较低、观测方式简单、后期维护方便、产业化前景好等特点,可进一步在实际项目中推广使用。

船舶坐底运动姿态监测系统研发及应用

在船舶坐底过程中需要重点关注船舶的运动姿态变化,以便及时对船舶状态做出调整,保障船舶坐底安全。针对船舶坐底过程,自主研发了运动姿态监测系统,对船舶的六自由度姿态、三轴速度、三轴加速度、船舶四个角点的垂向速度和船底距海床的距离等参数进行监测。结果表明:运动姿态监测系统在船舶坐底过程中能够实时监测船舶运动姿态关键参数变化情况并进行安全提示,实现了对船舶坐底运动姿态的全程监测功能。

几种工程土石方量计算方法的比较

等高线法、断面法、方格网法和DTM法是目前用得较多的几种工程土石方量计算方法,通过分析各方法的原理特点,比较适应范围、精度、计算难度和效率。结果表明,DTM法相较其他几种方法,具有适用范围广,精度较高,使用方便等特点,建议一般工程性土石方量计算采用此法。

基于ModelBuilder的多矢量多栅格数据裁剪工具构建

在地理数据处理中,裁剪数据是常见操作。当有多个矢量数据裁剪多个栅格数据时,常规的数据裁剪工具耗时费力。为了解决这一问题,本文采用ArcMap中的ModelBuilder构建了多矢量多栅格批量裁剪工具。该工具应用镶嵌功能,将构建的子模型工具添加到主模型中,实现了多个迭代过程的运行。经过试验对比研究,当处理的数据相同时,先迭代矢量数据后迭代栅格数据模型工具用时最短,调用次数最少。这表明,该工具可解放人力,大大提高生产作业效率。

南昌红谷隧道管节浮运监控技术研究

南昌红谷隧道是我国目前内河最大的隧道工程,浮运过程要经过3座大桥,且航道宽度只有70 m,水流情况复杂,这些都对浮运作业增加了难度。本文在计算沉管浮运中所受水流力的基础上,针对出坞、顺河流浮运和回旋区调头3种不同情况,制定了2种编队方案。根据工程实际需要,设计了浮运监控系统软件结构,采用C#和WFP技术实现了系统。在管节和拖轮上配置了RTK GPS、DGPS和惯导等导航设备,将浮运编队的实时位置信息显示给指挥人员,对管节出坞、过桥和回旋区调头等监控方法进行了详细描述,并实现了远程终端同步实时显示。目前已经完成了南昌红谷隧道多节沉管的浮运,实践表明系统稳定可靠,形象直观,今后可以应用到同类工程中。

天津港似大地水准面的精化

基于天津港基础控制测量成果与EGM2008模型,采用多面函数拟合法,进行天津港三大港区的似大地水准面精化,并结合已有成果进行精度分析。结果表明,天津港似大地水准面精化的模型检核精度为±7 mm,港区内高程异常跨度为0.622 m,高程异常偏差由西向东逐渐减小,南北相差不大,高程异常等值线整体沿南北走向。经工程实践验证,基于天津港似大地水准面精化模型,港区内可用D级GNSS高程测量代替三、四等水准测量,可用网络RTK高程控制测量代替四等水准测量。

系泊式海洋工程设施的用海范围界定

为提高我国海洋工程项目用海的管理水平,进一步完善现有相关规范,文章分别以浮标、浮式生产储卸装置、浮式风力机和线形悬浮结构物为例,探讨系泊式海洋工程设施的用海范围界定。研究结果表明:科学合理地界定系泊式海洋工程设施的用海范围,须综合考虑结构物本身特点及其所在环境等因素,注重设置适当的安全距离,并简明标示相关结构物的垂向用海范围。

海洋波浪测量技术及实测分析

随着全球经济的持续发展,人们在海洋中的活动越来越多,为更好地了解海洋的环境特征,完善海洋资源的进一步开发与使用,加强对海洋灾难的早期预警,必须继续强化海洋监控技术,而利用各种测波方式进行波浪参数提取是研究的重点之一。当前,各种技术都存在着各自的不足,需要加强相关技术的研究,并在技术内容上做好交流,以完善我国的海浪探测技术。

基于多项式回归模型的天津港地面沉降预测

选取天津港监测周期超过10年的5个水准点进行地面沉降预测。根据实际情况,选取多项式回归模型进行模拟预测,并对多项式模型的次数进行了比较选取,发现二次多项式更能精确模拟天津港地面沉降规律,最终结果显示:以G415等5个点为代表的沉降趋势反映,在现有的地理环境、人为因素等不变的情况下,天津港的地面沉降仍将继续,且较为严峻,地面会以29 mm/年左右的速度持续下沉。并针对天津港地面沉降现状,给出相关建议。

几种海底电缆断裂点外部探测方法及对比

针对目前海上风电场运维阶段海缆断点快速探测及修复的需求,研究了海底电缆断点探测技术。结合具体案例,在判别特征、探测效率、干扰因素、定位精度等方面分析了声学和电磁学在海缆断点的探测能力。声学探测法具有断点判别特征明显、探测效率快、精度高、易受底质扰动影响等特点,电磁法与声学探测法存在较好的互补。实际作业中根据具体环境制定合适的探测方案,可有效提高断点探测效率和准确度。上述方法可广泛用于海底电缆断点检测领域,促进我国海上风电资源开发利用。

基于多波束的海底复杂地貌图像识别方法研究

海底复杂地貌图像识别时受地形地貌等因素影响,导致地貌图像识别准确度较低,为此提出了基于多波束的海底复杂地貌图像识别方法。采用多波束技术探测海底复杂地貌图像,并通过滤波算法去除波束在传播过程中产生的噪声;处理海底复杂地貌图像的对比度与边缘,确定海底复杂地貌图像的特征,实现海底复杂地貌图像识别。实验结果表明:在单一图像识别与多幅图像识别中,所提方法能保证较高的海底地貌识别准确率。

综合海洋勘测技术在长江口二号沉船打捞过程中的应用

长江口二号沉船成功整体打捞出水,是中国水下考古又一里程碑式的重大成果,海洋勘测技术在沉船打捞过程中发挥了至关重要的作用。介绍了整个施工打捞过程中应用到的海洋勘测技术,包括沉船周边海底地形测量、沉船位置姿态探测、岩土工程勘察、海洋水文环境监测、多船舶网络化导航定位、钢桩定位监测、沉船姿态实时监测等。一系列海洋勘测技术的创新与应用,为长江口二号沉船整体打捞出水提供了重要的数据基础,极大提高了施工作业效率,开创了综合海洋勘测技术在水下考古及沉船打捞领域的系统作业模式。

广西北海近岸海域波浪的分布特征

通过对广西北海近岸测站1 a实测波浪资料,分析该海域的波浪特征,得出:海域不分方向H_(1/10)年平均值为0.6 m,常浪向为WSW向,出现的频率为15.48%,强浪向为ESE向,观测期间最大波高出现在201409号"威马逊"台风期间,Hmax最大值为8.23 m,对应H_(1/10)值为6.26 m;波高与周期的联合分布基本呈类似斜三角形分布.运用最小二乘法进行回归分析,建立了该海域各特征波高与平均波高的相关关系.

基于多平台LiDAR测量系统的潮间带快速测量方法

为提高潮间带地形地貌测量的精度和工作效率,降低作业成本,引入多平台LiDAR测量系统。针对面状、带状和散点状等不同形态的潮间带,对比分析背载式、车载式、机载式和船载式等不同平台的LiDAR测量系统的适用性和技术特点,提出一种基于多平台LiDAR测量系统的潮间带快速测量方法。并结合实例分析,该方法安全高效且精度可靠,可作为潮间带快速测量的一种新方法。

任意海区海底泥温设计参数的推算方法研究

为解决离岸海洋工程设计所需的海底泥温参数获取困难及精度不高等问题,运用一维热传导方程和耿贝尔极值I型分布方法,分析了中国科学院大气物理研究所(The Institute of Atmospheric Physics,IAP)发布的IAP全球水温场资料,探讨了任意指定海区海底面以下不同深度不同重现期的泥温极值推算方法。将逐月推算结果与渤海某站历史实测资料进行相应对比,在秋冬季差值为0.16～1.04℃,春夏季差值为0.96～2.47℃;将1～100a不同重现期的泥温极值推算结果与辽东湾某油田区块的实测值回归统计分析结果进行对比,当正态分布函数<0.2时,其分组差值数为-0.45～1.55℃。应用此方法推算海底泥温设计参数,不受资料实测限制,可应用于全球绝大部分海区。

内河信息无人化协同采集三维显示系统研发

内河通航水域水上水下地理信息的掌握,对于航运管理、通航安全保障、航道整治维护十分重要,以无人机、无人船、水下机器人等为载体的无人化信息采集手段,在内河水域的应用也愈加广泛与成熟。为保障各个无人载体间同步、协同采集作业,避免相互干扰影响,保证覆盖率和采集效率,基于远程通讯、三维地理信息、空间数据库等多种技术,开发了内河信息无人化协同采集同场景三维可视化显示系统,实现了内河航道信息与无人化载体跨域协同作业过程的三维可视化,以及内河航道设施服役状态的全方位立体化实时呈现。系统不仅可用作现场作业时的任务管理,也可用作为采集后的成果展示。

基于LiDAR回波强度数据的潮间带植被滤波方法

地面三维激光扫描技术以其高精度、高密度等优点,在潮间带地形测量中得到了非常广泛的应用。为了对潮间带地形地貌进行精确反演,必须对点云数据中的非地面点(主要是植被点)予以滤波。对地面三维激光扫描回波强度数据的距离效应进行改正,利用改正后强度数据实现了一种快速精确的植被滤波方法。实验结果表明:与商业软件利用点云几何信息进行植被滤波相比,根据回波强度数据进行植被滤波的精度约为75%,且大大减少了计算量,对潮间带高精度三维地形重构有重要研究意义和应用价值。