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海洋声速的稀疏表示方法比较与重构性能分析

武汉大学学报(信息科学版) 2025年

作者：袁寒箫唐秋华艾松涛刘杨武汉大学中国南极测绘研究中心自然资源部第一海洋研究所

准确重建二维声速剖面以及三维海洋声速场对于众多海洋声学应用至关重要，但广阔海域中声速的时空差异和随时间变化的不确定性使其成为一项困难的任务。针对海洋声速信息重构精度受限的问题，基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Fu... 详细信息

准确重建二维声速剖面以及三维海洋声速场对于众多海洋声学应用至关重要，但广阔海域中声速的时空差异和随时间变化的不确定性使其成为一项困难的任务。针对海洋声速信息重构精度受限的问题，基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF），字典学习（Dictionary Learning， DL）和张量分解（Tensor Decomposition， TD）三种主流声速稀疏表示方法研究了二维声速剖面和三维海洋声速场的稀疏表示效果和数据重构精度。研究表明，在二维声速数据的稀疏表示中，DL方法在全球范围内表现出更优的重构效果，大部分海域的重构误差仅为0.2 m·s-1。相比之下，DL方法在深度方向和时间维度上比EOF方法表现出更高的稳定性，更适合用于二维声速数据的稀疏表示。对于三维声速场，张量分解方法通过多个因子矩阵有效捕捉声速的三维空间变化特点，适用于三维声速数据的稀疏表示。在大幅减少参数数量的同时，张量分解方法实现了更加稳定且精度更高的重构结果，整体重构误差为0.21 m·s-1。本文的研究结果有助于为多维声速信息的压缩和特征提取提供实际指导意义，进而提高海洋声速的重构精度乃至反演精度。

关键词：海洋声速稀疏表示经验正交函数字典学习张量分解

基于GRACE/GRACE-FO的黄河流域水储量及干旱特征研究

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干旱区研究 2025年第2期42卷 246-257页

作者：栾奎峰薛家盛冯贵平胡健聪管志豪朱卫东元建胜上海海洋大学海洋科学与生态环境学院上海201306 上海河口海洋测绘工程技术研究中心上海201306

基于GRACE和GRACE-FO重力卫星数据反演2002—2022年黄河流域陆地水储量,并计算标准化水储量赤字干旱指数(Water Storage Deficit Index,WSDI),分析了2002—2022年黄河流域的干旱特征。结果表明:在2002—2022年期间,黄河流域全域、上游... 详细信息

基于GRACE和GRACE-FO重力卫星数据反演2002—2022年黄河流域陆地水储量,并计算标准化水储量赤字干旱指数(Water Storage Deficit Index,WSDI),分析了2002—2022年黄河流域的干旱特征。结果表明:在2002—2022年期间,黄河流域全域、上游和中下游陆地水储量的长期减少趋势约为5.43 mm·a^(-1)、1.03 mm·a^(-1)和8.36 mm·a^(-1)。在2002—2022年间,黄河流域全域、上游和中下游分别发生干旱事件6次、11次和8次。在干旱强度上,黄河流域上游多见中度及以上干旱,中下游多见轻度干旱,全域多见轻度干旱。2022年黄河流域干旱事件集中发生在上游和中下游交界处,黄河流域上游是干旱事件主要发生区域,除黄河源区外,全年均处于干旱状态;黄河流域上游和中下游交界处的内流河流域和汾河流域干旱现象明显;黄河流域下游仅有少数月份受干旱影响。在2022年内,干旱事件中心从前套流域逐步迁移到西套流域。

关键词： GRACE/GRACE-FO 陆地水储量干旱黄河流域

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黑潮-亲潮交汇区中上层渔获量变动对涡旋的响应

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上海海洋大学学报 2025年第02期34卷 382-393页

作者：苏日昇魏永亮唐泽艳庞邓连张春玲上海海洋大学海洋科学与生态环境学院上海河口海洋测绘工程技术研究中心自然资源部东海发展研究院

海洋中尺度过程对渔场空间变动的影响是渔业资源评估的重要内容。为了阐明黑潮-亲潮交汇区（145°E～165°E和35°N～45°N）渔场资源丰度对中尺度涡的响应关系，利用上海海洋大学“淞航”号远洋综合调查船2021—2023年6—8月西北太平... 详细信息

海洋中尺度过程对渔场空间变动的影响是渔业资源评估的重要内容。为了阐明黑潮-亲潮交汇区（145°E～165°E和35°N～45°N）渔场资源丰度对中尺度涡的响应关系，利用上海海洋大学“淞航”号远洋综合调查船2021—2023年6—8月西北太平洋调查航次中上层拖网渔获产量和卫星高度计数据，研究了渔获密度与环境因子和涡旋的关系。结果显示，海水温度和叶绿素a质量浓度与渔场渔获密度分布在空间上显著相关，二者主导中上层渔场资源丰度，40°N以北海域平均渔获产量较高，40°N以南渔获产量偏低。气旋涡1～2倍半径内叶绿素a质量浓度正异常显著，反气旋涡叶绿素a质量浓度东北部正异常，其余方向均减少；涡旋2倍半径范围内，鱼群更偏向于气旋涡南部和反气旋北部聚集。气旋涡虽然是营养性涡旋，但其伴随的上升流导致水温过低，不利于鱼群聚集。黑潮-亲潮交汇区海洋生物倾向于在气旋涡南部和反气旋涡北部聚集。本研究可为西北太平洋短期的渔情预报和渔场重心预测提供科学依据，而黑潮流轴的年际动态差异引起的渔场变动仍需进一步研究。

关键词：中尺度涡渔场资源丰度环境变化黑潮-亲潮交汇区

结合GA与小波分析的多波束测深噪声滤波方法

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海洋测绘 2025年第1期45卷 31-34页

作者：于潇涵崔杨金绍华陈娜边刚海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018

针对多波束测深数据中的异常值及地形失真问题,提出了一种基于遗传算法(GA)优化阈值的小波软阈值滤波方法。该方法通过遗传算法自然选择和遗传学原理的模拟,实现了阈值的自动优化,从而提高了滤波效果。实测数据处理实验结果表明,该方法... 详细信息

针对多波束测深数据中的异常值及地形失真问题,提出了一种基于遗传算法(GA)优化阈值的小波软阈值滤波方法。该方法通过遗传算法自然选择和遗传学原理的模拟,实现了阈值的自动优化,从而提高了滤波效果。实测数据处理实验结果表明,该方法能够在保持地形特征的同时,更有效地去除观测噪声,提高地形测量的数据质量。该方法为多波束测深数据处理提供了新的思路,有助于提升海底地形数据的分析能力。

关键词：多波束测深遗传算法软阈值滤波观测噪声测深数据处理

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一种新型的拖曳式水深测量系统

测绘通报 2025年第3期 87-92页

作者：沈蔚王张江尧王梓程丁子涵冯奇滨上海海洋大学海洋科学与生态环境学院上海201306 上海河口海洋测绘工程技术研究中心上海201306 上海海洋大学工程学院上海201306

针对当前大范围水域调查和测深工作的迫切要求,本文设计了一种新型拖曳式水深测量系统。该系统对现有单波束水深测量装置进行了创造性改进,设计了模块化的电子仓和浮体,利用无人机等设备快速布放和回收,并以水面拖曳的方式快速开展水深... 详细信息

针对当前大范围水域调查和测深工作的迫切要求,本文设计了一种新型拖曳式水深测量系统。该系统对现有单波束水深测量装置进行了创造性改进,设计了模块化的电子仓和浮体,利用无人机等设备快速布放和回收,并以水面拖曳的方式快速开展水深测量。CFD仿真分析和实地测试表明,该系统在不同水流速度下均表现出良好的阻力性能和稳定性,当水流速度最大为3 m/s时,该系统所受阻力为53.36 N;系统在开放水域开展水深测量的内符合精度为0.0245 m,对比无人船内符合测量精度为0.0342 m,试验精度符合国家相关规范的要求。该系统精度可靠、运行稳定,可快速布放和回收,特别适用于边坡陡峭、无人船无法布放或密集排列的坑塘等的测量。研究结果验证了该系统在复杂水域中的应用潜力,为水深测量工作提供了创新的解决方案。

关键词：水深测量系统拖曳模块化 CFD仿真精度验证

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扭曲舵潜艇的水动力性能及艉流场特性研究

哈尔滨工程大学学报 2025年第1期46卷 18-26页

作者：叶金铭张迪郑子涵杨万里海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033

为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分... 详细信息

为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分布和艉流场速度分布。结果表明:相对于常规舵潜艇,扭曲舵潜艇达到自航状态时螺旋桨所需的转速降低,桨叶吸力面压力最小值提高,艉流场中的周向速度显著降低,螺旋桨的推进效率提高了约7.67%,且扭曲舵并不会对潜艇阻力产生太大影响,为提高潜艇推进性能提供了新的途径。

关键词：潜艇扭曲舵 SUBOFF 自航水动力性能推进效率艉流场特性螺旋桨表面压力周向速度

基于海洋地理景物三维模型的飞行器雷达目标粘连海域计算方法

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战术导弹技术 2025年第1期 136-145,161页

作者：孟浩张立华胡海饶世钧高保慧海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系大连116018 海军大连舰艇学院导弹与舰炮系大连116018 海军大连舰艇学院信息系统系大连116018

针对飞行器探测海洋地理景物(Marine Geographical Feature,MGF)附近水面目标时,现有雷达目标粘连(Radar Target Adhesion,RTA)分析方法大多将MGF简化为质点或仅利用二维轮廓数据,难以应用于非掠海飞行器的问题,提出了一种基于MGF三维... 详细信息

针对飞行器探测海洋地理景物(Marine Geographical Feature,MGF)附近水面目标时,现有雷达目标粘连(Radar Target Adhesion,RTA)分析方法大多将MGF简化为质点或仅利用二维轮廓数据,难以应用于非掠海飞行器的问题,提出了一种基于MGF三维模型的RTA海域计算方法。该方法先基于雷达距离、方位角和俯仰角分辨率分析RTA三维区域的构建原理;然后,计算雷达三维位置点下MGF三维模型中各强电磁特征点对应的RTA三维区域并求并集;最后,将该并集与二维海面求交集,精确确定易发生RTA现象的水面目标移动海域。理论推导与仿真实验结果表明,该方法可计算指定MGF三维模型、雷达三维位置点和雷达三维分辨率下的RTA海域;对于掠海飞行器,该方法与仅利用MGF二维轮廓的方法相比,计算得到的RTA海域差异极小,面积相差在1%以内,验证了该方法的有效性;相较于将MGF简化为质点和仅利用MGF二维轮廓的方法,该方法可应用于任意高度的飞行器,具备更强的通用性。

关键词：飞行器水面目标任务规划雷达分辨率海洋地理景物雷达目标粘连三维模型

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海洋地质信息化建设进展

自然资源遥感 2025年第1期37卷 1-7页

作者：孙记红魏合龙苏国辉陈宏文刘京鹏林文荣王诏张兆代青岛海洋地质研究所青岛266701 广州海洋地质调查局广州510760

随着海洋地质调查工作的不断深入,迫切需要新一代信息技术加速推进海洋地质调查模式的变革。经过近几年的研究,数字海洋地质工程结合海洋地质调查工作实际,建立了“地质云”、大数据、智能化“三位一体”的海洋地质信息化建设框架,提出... 详细信息

随着海洋地质调查工作的不断深入,迫切需要新一代信息技术加速推进海洋地质调查模式的变革。经过近几年的研究,数字海洋地质工程结合海洋地质调查工作实际,建立了“地质云”、大数据、智能化“三位一体”的海洋地质信息化建设框架,提出了海洋地质信息化建设的“支撑体系、核心体系、关键体系”三大体系规划,在海洋地质云平台建设、海洋地质大数据建设、海洋地质智能化专题应用方面取得了长足的进步,建立了海洋地质专业节点及网络体系,形成了国家级的海洋地质数据资源体系,推进了海洋地质业务的智能化应用,充分发挥了信息化建设在推动地质调查转型升级的引擎作用,全力服务自然资源管理中心工作。

关键词：海洋地质信息化大数据智能化

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西太平洋海域卫星测高重力数据精度分析

武汉大学学报(信息科学版) 2025年第1期50卷 30-41,52页

作者：张菲菲王皓张义蜜韩波王万银长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071

近年来,海域卫星测高重力数据在大地测量、海域区域构造、海域资源调查、国防安全等方面得到了广泛应用。为评估最新版本卫星测高重力数据在深海区的数据精度,选择西太平洋海域不同来源、不同版本的卫星测高重力数据(SS V24.1、SS V29.1... 详细信息

近年来,海域卫星测高重力数据在大地测量、海域区域构造、海域资源调查、国防安全等方面得到了广泛应用。为评估最新版本卫星测高重力数据在深海区的数据精度,选择西太平洋海域不同来源、不同版本的卫星测高重力数据(SS V24.1、SS V29.1、DTU10、DTU15、GETECH),利用1∶200000船载重力数据对卫星测高重力数据开展精度评估分析。分析结果表明,5种卫星测高重力数据与船载重力数据高度线性相关,两者之间均存在系统差,船载重力与卫星测高重力数据之间系统差在-8.0×10^(-5)~-7.5×10^(-5)m/s^(2)之间,其中SS V29.1卫星测高重力数据精度优于其他卫星测高重力数据,标准差为1.51×10^(-5)m/s^(2)。此外,利用船载重力数据与卫星测高重力数据之间线性相关的特点,引入消除两者之间系统差的一元线性回归分析方法;同时分析了不同来源卫星测高重力数据的噪声分布特征,采用最小曲率方法对卫星测高重力数据进行噪声压制处理,提高了卫星测高重力数据精度。研究结果表明,一元线性回归分析方法能够消除系统差,且最小曲率噪声压制方法能有效地压制船载重力数据和卫星测高重力数据的动态噪声,提高数据精度。两种方法简单实用,计算精度高,可推广应用至全海域使用,并可用于类似的数据精度分析中,具有广阔的推广应用前景。

关键词：卫星测高重力数据精度分析船载重力数据线性回归最小曲率西太平洋海域