近海底多源数据集成及其在海洋工程中的应用

作     者：杜梦迪 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) 

学位级别：硕士

导师姓名：栾振东;刘书明

授予年度：2023年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：近海底 多源数据集成 Skyline软件 海洋工程 应用 

摘      要：随着海洋技术的发展和海洋资源需求的增长,海洋产业正逐步发展为重要的现代综合性和战略性产业,海洋工程技术成为人类开发利用海洋空间、油气、能源、矿产以及渔业等资源的核心支撑,对经济可持续发展、海上国防安全等至关重要。近海底多源数据指基于不同平台搭载的不同类型的探测装备和传感器获取的距海底或目标探测物小于30 m的不同类型多种数据。在海洋工程的近海底调查中会积累了大量近海底数据信息,复杂的数据特征与工程应用的需求下,对近海底多源数据的管理、集成、应用与可视化展示提出了更高的要求。“数字地球和“数字海底正逐步深入推进和发展,利用“数字地球技术进行数据集成可以有效地提高近海底数据的利用率和可视化水平,提高海洋工程的决策水平。针对海洋工程的多源数据管理难、种类复杂、应用率低的问题,本文以元数据标准构建、数据集成、数据挖掘、场景应用为研究内容,构建了一套行之有效的标准化近海底多源数据集成体系,并在多种海洋工程场景中开展示范应用。本文主要工作如下:(1)通过对近海底的多源数据进行归一化梳理与标准化处理,初步建立近海底多源数据展示平台数据标准与元数据信息标准;在此基础上,基于Skyline软件进行多源数据的集成、入库与可视化展示,构建出一套近海底多源数据集成的方法与体系;(2)将近海底多源数据集成体系在北黄海大鹿岛海洋牧场本底地质环境调查中进行了初步探索,将调查区多波束数据、浅地层剖面数据等多源声学数据,海水理化数据以及沉积物资料按照统一的元数据标准进行统一梳理、集成,通过多源数据融合分析对北黄海大鹿岛海域本底地质环境进行了系统评估,并为研究区内海洋牧场的建设与施工提供科学理论指导;(3)基于“发现号ROV进行近海底多源数据统一采集,采集的多源数据(声学数据、光谱数据和视频影像)保证了在时间及空间上的统一性,并将DESMOS热液区内的多源数据按照统一的元数据标准进行入库和可视化展示。通过将热液区内的地球物理数据、地球化学数据和海底影像进行数据融合分析,对DESMOS热液区的地质环境进行系统分析,并探索了DESMOS热液区的热液分布规律与地形地貌之间的关系;(4)进一步探究近海底多源数据融合与三维可视化展示的方法与实现途径,将探索出的近海底多源数据集成方法成功应用于茂名30万吨级单点系泊检测实际工程中,进而为海洋工程的海洋石油管线赋存状态、海底地形地貌调查、锚链与锚链沟安全状态调查提供更加精细化的科学理论指导。