基于文献计量分析的海洋观探测仪器技术发展态势研究

海洋观探测技术是海洋科学和技术的重要组成部分,对预警海洋灾害、开发海洋资源和空间、保护海洋环境、维护海洋权益、加强国防建设非常重要,海洋观探测仪器的研发是海洋观探测技术发展的重要基础和支撑。本文以Web of Science为数据统计源,基于战略咨询智能支持系统(ISS)平台和CiteSpace工具,通过文献计量和可视化分析,从发文量、涉及学科、作者、机构、关键词等方面对1998—2022年海洋观探测仪器技术论文进行了统计分析,总结了当前海洋观探测仪器技术领域的研究态势和研究热点,得出以下结论:(1)近10余年海洋观探测仪器技术研究呈快速增长趋势。虽然中国在该领域起步较晚,但发展迅速,2018年后发文量稳居世界第一,top 10高被引论文作者有3位是中国学者,中国研究学者在该领域具有较高影响力。但是发文量top 10机构多为美国研究机构,top 10高产作者中尚无中国学者,中国在该领域科研机构和研究人员的影响力和竞争力方面还需继续提高。(2)从词云聚类分析结果看,该领域全球研究热点集中在无人机、地磁仪、微波辐射计、海表温度和水色研究上。需要注意的是,ocean sensor关联词多为聚类分析关键词,表明海洋传感器是该领域的研究重点。从研究重点演变上看,中国在该领域研究虽然起步晚,但研究跟踪能力强,主题演变转移较快,有一定的热点引领作用。

山东沿海海洋环境监测及灾害预警系统设计与框架研究

为了更好地利用海洋资源,减少自然灾害损失,必须对海洋环境进行监测和预报预警。本文探讨了在山东沿海建立海洋灾害监测预警系统的必要性,在完成系统总体结构设计基础上,重点阐述了海洋环境立体监测网的设计,包括锚泊浮标网、岸基海洋环境观测网、船载动态监测、航空遥感监测,研究了数据处理中心的组成和功能。系统建成后将实现业务化运行,为山东沿海经济发展提供服务保障。

山东沿海海洋监测浮标网的构建

针对山东沿海独特的地理位置,构建了浮标监测网,按照远海、近海、近岸三个层次,分布在山东沿海从近岸到60海里的范围内,主要测量气象要素、水文要素以及水质生态等参数。设计的浮标监测网布局合理,能够有效的监测海洋污染、赤潮和水质情况,监视风暴潮和台风的发展和走向趋势。

海洋仪器的太阳能供电系统设计

为保证海洋仪器太阳能供电系统的连续稳定运行,采用了一种基于能量守恒的简易计算方法,计算太阳能电池板功率和蓄电池容量等参数,设计的太阳能供电系统在实际应用过程中可以很好地满足仪器供电要求。

我国海洋观测仪器设备体系化发展研究

海洋观测仪器设备是国家海洋综合实力的重要体现,是确保业务化海洋观测网有效运行的重要手段。虽然近年来我国海洋观测仪器设备在海洋观测网建设中发挥了重要作用,但与世界先进海洋国家相比仍存在一定差距。本文以海洋发展需求为牵引,建立了天空基、岸基、海基、海底基的多层级海洋观测仪器设备体系框架;梳理了我国各类海洋观测仪器设备的发展现状,阐述了我国海洋观测仪器设备发展在体系建设、传感器建设、测试验证平台、标准等方面存在的问题,提出了加大装备国产化研发力度、建立评价标准和方法、开展现场比测及加强高技术成果应用建议,为我国业务化海洋观测网建设发展提供参考和借鉴。

发展海洋监测高新技术振兴海洋仪器行业

本文概述了我国海洋监测技术和仪器设备的发展现状,提出了建立和发展适合我国国情的海洋环境监测系统的必要性和重要性,从海洋监测系统建设、海洋仪器研制开发等方面分析了发展海洋监测新技术,振兴海洋仪器行业的意义以及必须解决的具体问题。

基于GIS和多准则决策的山东省潮流能区划研究

本文基于地理信息系统(Geographic Information System,GIS)和多准则决策(Multi-criteria Decision Making,MCDM)方法提出潮流能区划方法框架,该框架包括可开发区域研究、开发适宜性评价两个阶段,排除指标、评价指标两大指标集。同时,为降低主观偏差,将集体决策理论引入层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),提出基于GIS的群层次分析法(Group Analytic Hierarchy Process,GAHP)。通过计算得出山东省潮流能可开发区域及最适宜开发区域,为山东省潮流能电站选址提供科学依据。

中国海洋仪器产业发展现状与趋势

海洋仪器产业是战略新兴产业海洋装备制造业的重要组成部分，具有科技水平高、知识密集程度高、物资资源消耗少、成长潜力大、综合效益好等特点，是发展海洋经济的先导性产业，也是高端仪器装备制造业的重要方向。本文从分析国内海洋仪器产业现状出发，对近年来国内海洋仪器科研、产业发展存在的问题及市场需求进行了分析，认为海洋仪器产业的发展正在向规模化、市场化、产业化、精细化等方向发展。最后从完善政策支撑体系、加强学科研究、建立健全上下游产业链、调整产业结构、深化产学研合作、加快产业升级、发挥引领作用等方面提出建议。

海洋仪器电池管理嵌入式系统设计

介绍了一种利用嵌入式技术设计的海洋仪器电池管理系统。电池管理终端以ARM9处理器为核心,包括电池参数采集、WiFi通信、串口通信等模块。各电池组巡检节点之间通过RS485总线进行通信,主节点与上位机之间可通过无线与有线多种方式进行通信。电池管理终端移植Linux操作系统,实现了电池管理监控多项任务的有效调度与交互。电池管理系统可实现对各个电池电流、电压和温度的实时采集与SOC的计算。经过电池标定实验证明,系统数据测量可靠易行。

开发利用海洋可再生能源服务山东半岛蓝色经济区建设

在陆地资源紧缺的今天，海洋可再生能源的开发利用可以为经济与社会发展提供强大的动力和发展后劲。，随着山东半岛蓝色经济区建设上升为国家战略，作为13类海洋产业同时又是蓝色经济区能源保障关键技术的海洋可再生能源，其开发与利用备受关注。文章简要介绍了海洋可再生能源的研究背景，以及海洋能的种类、特点和发展现状，重点是立足中国蓝色经济区的发展战略与规划，详细分析山东半岛海洋能开发利用的历史与现状，展望发展机遇，并提出开发利用海洋可再生能源以更好的服务山东半岛蓝色经济区建设的发展建议。

山东海洋经济发展分析与展望

文章首先采用层次分析法,建立分析海洋经济发展的指标体系,计算出山东海洋经济发展的综合指数,对近年来山东海洋经济的发展进行分析研究。通过分析得出进入21世纪以来,山东省海洋经济一直保持持续快速增长趋势,尤其是2004—2008年增长迅速。但是由于受到国际金融危机的影响,2009年山东海洋经济发展出现回落。最后利用灰色预测模型得出2015年和2020年山东省海洋产业总产值分别为10350亿元和14106亿元,而随着蓝色经济区战略的全面开展和海洋开发技术的提高,海洋经济发展效率与速度必将不断提高,因此,在未来山东海洋经济的发展过程中,其产值高于上述预测值也是完全可能的。

海洋环境监测技术及仪器装备的发展现状与趋势

随着陆地资源逐渐枯竭,向海洋要资源、要空间已成为涉海各国的必然选择,导致了海洋技术领域的竞争愈演愈烈,从而促进了海洋环境监测技术及仪器装备的高速发展,这对我国海洋核心技术的研究提出了更高的要求。从海洋环境监测技术领域所涉及的海洋环境监测平台技术、传感技术及数据综合处理技术等3个方面进行了分析总结,在明确技术及仪器装备现状的前提下找出中国与国外相关研究领域存在的差距,并首次对海洋环境监测数据综合处理技术进行了全面梳理,在此基础上根据其发展趋势对海洋环境监测技术及仪器装备的未来前景进行了展望。指出该领域仪器装备在目前已经实现的模块化、系列化基础上,将向网络化、智能化方向发展,本文旨在对我国海洋环境监测技术领域的发展规划、技术研究、装备研制及工程应用等方面的工作提供建议。

我国海洋监测仪器装备发展分析及展望

海洋监测仪器装备是关心海洋、认识海洋、经略海洋的基础保障和重要前提,虽然我国海洋监测仪器装备技术水平与业务化应用近年来进步显著,但相比海洋发达国家仍在“卡脖子”技术、关键设备研制方面存在一定差距。本文从全球海洋立体观测网、国家近海业务化观测系统、海洋环境监测探测技术与核心装备3个层面着手,辨识并剖析了我国海洋监测仪器装备的发展需求,梳理了我国海洋监测仪器装备发展现状;对标国际先进水平,阐述了我国海洋监测仪器装备在政策及机制体制、原始创新与基础科研、共性关键技术、技术标准及测试、国产化与产业化等方面存在的问题,进一步展望了相关领域的重点发展方向。提出了构建海洋监测仪器创新体系、壮大海洋监测仪器产业、建设海洋公共试验基础设施等建议,可为我国业务化海洋立体监测体系发展研究提供参考。

基于全球卫星导航系统的海洋环境监测方法研究综述

实时、准确、可靠地监测海洋环境信息,对于海洋灾害预警预报、防灾减灾、海洋资源开发、保障海洋安全等具有至关重要的作用。近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)不断发展与升级,基于GNSS导航信号进行大气和海洋环境信息探测发展成为新技术新方法,并成为海洋环境监测技术研究热点,已在海洋气象监测、数值预报、科学研究等领域得到了广泛应用。系统综述了GNSS技术在海面有效波高、风速、降雨强度、水汽及潮位监测等海洋环境监测领域的应用研究现状,对新技术新方法进行了系统总结,并对未来发展趋势进行了展望,以期对相关领域的研究提供参考。

海流探测仪器与技术研究现状及展望

精准、实时的海流数据是海洋资源开发与利用、海洋科学研究等方面的重要输入参数之一。海流探测仪器按照测量原理主要分为机械式、电磁式、声学多普勒式和声学时差式4类传统海流计,以及当前结合了光纤传感等技术的新型海流计。在本文中,作者从探测原理、优缺点、应用领域、发展现状等方面对传统海流计与光纤类海流计进行了梳理与总结,展望了未来海流探测仪器的发展趋势,并提出了一种基于连续时差法的光致超声测流方法。旨在对海流计的开发与研究提供借鉴与参考,在增进海洋探测技术的发展、加快实施海洋强国战略中具有一定的意义。

黄渤海沉积物有机碳光谱分析在不同仪器间的差异

光谱仪作为可见-近红外光谱分析核心工具,对于光谱分析的影响还有待深入研究。这里,以黄渤海沉积物为研究对象,利用安捷伦Cary 5000、 ASD FieldSpec 4、海洋光学QEPro三种光谱仪,研究有机碳含量的反射光谱及其光谱分析在不同光谱仪间的差异。其中,Cary 5000为室内台式光谱仪,FieldSpec 4和QEPro是便携式光谱仪;QEPro只能采集200~1 000 nm的反射率,而且反射率在三种光谱仪中最高;Cary 5000和FieldSpec 4能够采集完整的可见-近红外反射率(350~2 500 nm),光谱曲线几乎完全一致,尤其是近红外部分,但Cary 5000采集的反射率高于FieldSpec 4。三种光谱仪的光谱分析能力也存在显著差异,其中,Cary 5000的光谱分析能力最强,其光谱模型具有很强的预测能力,建模集r^(2)高达0.99,验证集r^(2)高达0.86,均方根误差(RMSE)在建模集和验证集分别为0.04、 0.11,相对分析偏差(RPD)高达2.6,显示了对黄渤海沉积物有机碳强大的预测能力。FieldSpec 4的建模集r^(2)很高,达到0.98,但验证集r^(2)仅为0.56, RMSE从建模集的0.06降为预测集的0.19, RPD仅为1.4,显示在黄渤海沉积物有机碳的预测中准确度很低。QEPro的建模集和验证集r^(2)都很低,分别为0.75、 0.59, RMSE保持稳定,均为0.18, RPD刚超出1.5(RPD=1.6),显示在黄渤海沉积物有机碳的预测上具有一定的准确度。可见,室内光谱仪比便携式光谱仪具有更强的光谱分析能力,可能是因为室内光谱仪的配置更好。同为便携式光谱仪,在黄渤海沉积物有机碳的光谱分析方面,QEPro具有和FieldSpec 4一样的光谱分析能力,甚至在稳定性上更好。由于QEPro的价格相对低廉,因此在室外沉积物/土壤碳氮光谱分析中,具有更好的性价比。该研究深入比较了不同光谱仪在相同样品的光谱分析中的差异,为不同研究的光谱分析及其模型转移提供了有效参考。

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标是一个涉及电子、通信、控制等多个领域的复杂系统,可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连续、实时、可靠的海洋观测数据,是海洋观测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一。本文简述海洋资料浮标的系统结构及其关键技术,分析了我国海洋资料浮标技术的技术水平及其与国际先进水平的差距;重点总结了近年来国内外海洋资料浮标技术发展与应用现状,对比分析了我国典型代表浮标与国外同类浮标的系统参数及观测参数,在此基础上,结合我国当前面临的形势及迫切需求,展望了海洋资料浮标技术的发展趋势。

锚泊式海洋剖面观测浮标系统

观测技术是促进海洋科学逐渐走向成熟的关键因素之一，海洋科学从物理、生物到地质，从海气交换到大洋剖面水体，观测尺度和范围跨越时间和空间几十个数量级[1]。目前随着观测技术的发展，海洋科学发展所依赖的海洋数据获取方式正在从“考察”向“观测”转变[2]，而且海洋环境监测已进入从空间、沿岸、水面及水下对海洋环境进行全方位、全天候立体监测的时代。然而，目前我国大部分的海洋环境监测技术仍然依靠船舶观测和台站观测技术周期性地采集海洋表层或有限的一些水层的要素数据，对于海洋次表层以及深层水下的资料十分稀缺。随着人们对海洋科学认知需求的提升，仅仅依靠表层或有限水层的要素数据，难以对我国广阔海域的物理、生物、化学环境等多方面状况进行深入了解，无法满足全方位的立体监测要求，不能适应我国海洋经济发展的需要[3]。

海洋资料浮标锚泊系统的系泊力计算

为了准确预报海洋资料浮标的受力及运动情况,建立了浮标锚泊系统的运动方程,提出了在海洋环境中作用在浮标及锚系上的各种外载荷的计算方法,得到了浮标的运动方程以及锚系的受力表达式。在计算锚泊系统的外载荷时,考虑了作用在锚系上的海流载荷以及由波浪载荷引起的波频运动对锚系的影响。通过算例在时域内对浮标锚泊系统的运动和张力进行了数值模拟计算,结果表明,该方法满足海洋工程中对浮标系统运动和受力分析的精度要求。

大型海洋资料浮标的运动性能研究

运动性能是浮标设计中的关键问题之一。文中对直径10 m的圆盘型海洋资料浮标的运动性能进行了数值模拟和试验研究。建立了浮标的有限元模型,采用势流理论进行计算分析,获得了浮标运动响应的传递函数。通过对数值计算结果与模型试验结果进行比较,验证了数值计算方法的有效性。在此基础上,结合我国南海海区海况资料,应用谱分析法对其在极限海况下的运动响应进行了短期预报。该研究结果对浮标前期设计具有参考意义。