海流遥感观测技术研究进展总结概述论文_史怡宁

海流遥感观测技术研究进展总结概述论文_史怡宁

(中山大学海洋工程与技术学院,519000)

1.前言

1.1研究意义

海流遥感技术与其它海流观测技术相比,具有大范围、实时同步获取新消息、探测地理位置偏远或环境恶劣的地区的优越性,不仅可以把大范围海洋的现象记录下来,而且可以进行实时的动态观测。现已成为有关的海洋工作从事人员探究海洋的重要手段,并发挥着不可替代的作用。

海洋遥感主要应用于调查和监测海表叶绿素浓度、海洋和海岸环境等方面,对沿岸工程、检测海洋溢油、检测浮游植物泛滥情况及治理、海面上的风暴潮预报等方面有着巨大的贡献。

1.2现今发展程度

从国内外海流遥感发展进展来看,近年来我国在海洋遥感观测领域取得了不错的进展,但与国外一些发达国家相比,还有着较大的差距。比如,与美欧相比,我国在全球海洋遥感数据产品一系列生产等方面尚处于起步阶段,而国外已形成了完整的体系。我国海洋遥感水平亟待发展。

2.四类海流遥感技术简介及其对比分析

2.1海洋遥感卫星

20世纪60年代为海洋遥感卫星的起步期,70年代为初步应用期,80年代和90年代是大发展期,近十余年来,海洋遥感卫星朝更高水平稳步发展。目前,国外许多国家如美国、日本、印度和欧洲等地区已建立较成熟的海洋卫星系统。我国在这一领域虽与国外先进国家相比仍有一定差距,但随着我国后续海洋卫星领域的发展,完备的海洋卫星体系会逐步形成,目前,我国研发的HY-1A/B和HY-2A卫星,在政府管理部门等单位使用,在海洋开发管理、防灾减灾、科学研究等领域中发挥了极为重要作用。

2.2高频地波雷达

1977年Barrick在美国国家海洋和大气局建立了第一个实用的高频地波雷达。从此,高频地波雷达技术得到了持续发展。尤其是近年来愈来愈多国家意识到海洋环境探测的重要性,日本、欧美和韩国等很多沿海国家都开始开展了有关高频地波雷达的研究。而我国,虽开展高频地波雷达起步较晚,但起点高且发展速度快,现今已具备了阵列式和便携式两类高频地波雷达的生产能力。

2.3海洋声学遥感技术

1981年,于加拿大召开了首次关于大气和海洋声学遥感国际讨论会,美国、法国、日本等国的65名代表均参与了。近年来,由于它能解决其它传统监测方法不能解决的问题,海洋声学遥感技术发展较快。

2.4激光遥感探测

目前,声学探测仍处在探测海流的统治地位,但因声学探测的种种缺点,使各国开始探求激光遥感探测这个新领域,目前已成为各国研究的热点。

2.5四类海流遥感技术的对比分析表

类别

海洋遥感卫星

高频地波雷达

海洋声学遥感技术(OARS)

激光遥感探测

原理

通过反演法从海面辐射的电磁波中获得数据。卫星遥感可获得高重复频率、大面积同步的的海表流场数据

利用垂直极化高频电磁波在导电质海洋表面的绕射传播衰减小特点及海洋表面对电波的散射机制,可以探测从海岸到约200km范围内的海表流场等信息。

根据水下声波传播原理,用各种类型的声呐装置,以声波为传递信息的媒介,对洋底和水中的目标物进行大范围同步观测

海洋激光遥感国内发展了基于光散射和光反射的两类遥感理论。前者主要研究主要集中在水体的布里渊散射领域。后者研究主要集中在如何抑制后向散射噪声领域

特点

依靠不同类型的传感器,以电磁波为媒介获取资讯。

窄波束地波雷达

宽波束地波雷达

依靠声呐,以声波为媒介

涉及干涉测量、光谱探测、微弱信号检测等技术和水体布里渊散射、拉曼散射理论

阵列式(多杆)

代表:OSCR(英国)和WEAR(德国)

紧凑式/便携式

(单杆)

代表:SeaSonde(美国)和

OSMAR-S(武汉大学)高频地波雷达。

优点

1.具高空间分辨率

2.可动态监测和长期大面积测量

3.实时性

4.可涉及位置偏远或环境恶劣的地区

5.不受气象条件限制

1.大范围

2.全天候

3.低成本

4.不受气候影响

可观测到海洋深处的情况,且探测距离较远

高精度、高时空分辨率

相比前者,则没有苛刻的安装条件,安装适应性强。

缺点

1.技术含量高、成本高

2.只能探测海表,海洋深处则无能为力。

1.只能探测海表。

2.有较为苛刻的条件:占地面积较大,同时要求海水和天线场地的距离不能超过一百米。

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只能探测海表

1.分辨率较低,不易分辨小物体

2.受海水的温度、盐度等因素影响较大,还受边界条件和时空变化影响

1.实时性较差

2.不可动态监测

3.位置偏远或环境恶劣地区安装设备较麻烦。

3.结论

海流遥感探测技术对我们生活的方方面面都起到了不可磨灭的作用,每种海流遥感探测技术既有优处也有劣处,我们可根据实际情况和需求扬长避短,选择合适的技术进行利用。

根据上述所详析的四种技术概括,海洋遥感卫星目前是有着极大的作用的,在实时监测和大面积检测方面体现着不可替代的王者地位,但只局限于海表;高频地波雷达也是在海表探测领域有着较大的作用,且相较卫星而言成本较低;海洋声学遥感技术和激光遥感探测在探测深海领域相较前二者有着其独特之处,实时性和大面积探测方面会差一些。

现今我国在高频地波雷达上已有自主研发的能力,像武汉大学研发的OSMAR-S就取得不错的进展,然而,在大部分领域我国的海洋探测水平还有待提高,和美欧等先进国家相比仍有比较大的差距,前方路途仍漫漫。

参考文献

[1]孙芳,刘玉红,李佳讯.高频地波雷达的发展与应用现状分析[J].海洋测绘,2018,(4):22-30.

[2]周庆伟,白杨,封哲等.海流测量技术发展及应用[J].海洋测绘,2018,(5):73-77.

[3]蒋兴伟,林明森,张有广等.海洋遥感卫星及应用发展历程与趋势展望[J].卫星应用,2018,(5):10-18.

论文作者:史怡宁

论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月48期

论文发表时间:2019/10/28

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