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自然过程和陆源人类活动对黄海浒苔绿潮年变化的影响分析及机制研究

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海洋预报 2024年第4期41卷 88-99页

作者：徐淑雯徐丽丽何佩东高清清曹兵刘吉堂郭茂华自然资源部南通海洋中心江苏南通226000 自然资源部东海预报减灾中心上海200000 国家卫星海洋应用中心北京100081

利用2008—2022年浒苔覆盖面积、水文气象观测资料、再分析数据以及各类经济指标等数据,从自然过程和人类活动影响两大方面综合分析了黄海浒苔绿潮发生面积呈现波动性年变化的原因。研究发现:正常情况下厄尔尼诺次年浒苔覆盖面积较正常... 详细信息

利用2008—2022年浒苔覆盖面积、水文气象观测资料、再分析数据以及各类经济指标等数据,从自然过程和人类活动影响两大方面综合分析了黄海浒苔绿潮发生面积呈现波动性年变化的原因。研究发现:正常情况下厄尔尼诺次年浒苔覆盖面积较正常偏多(副热带高压较常年加强西伸,导致降水偏多偏强;厄尔尼诺次年有效积温天数偏多,有效积温偏强),拉尼娜次年浒苔覆盖面积以偏少为主。夏季苏北海域大风天数和偏北风持续时间对浒苔最大覆盖面积的极值年有很好的指示意义,同时降雨量与浒苔最大覆盖面积为中等程度的正相关。浒苔年最大覆盖面积与连云港、青岛和盐城3个市的年总产值增加值呈现高度正相关。综上说明,浒苔年最大覆盖面积的年际波动变化是气候尺度厄尔尼诺-南方涛动事件、季节尺度天气系统以及年际尺度人类经济生产活动三者共同影响的结果。

关键词：浒苔最大覆盖面积厄尔尼诺-南方涛动降水量大风天数偏北风国内生产总值

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海洋卫星星地链路时间窗口快速计算方法

航天器工程 2024年第2期33卷 55-61页

作者：刁宁辉吴奎桥车志胜郭振宇自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 国家卫星海洋应用中心北京100081

针对现有计算海洋卫星星地链路时间窗口方法存在的计算效率低或结果精度低的问题,文章提出了一种基于轨道过滤的星地链路时间窗口快速计算方法。该方法通过快速过滤掉任务周期内不可能进入地面对卫星可视范围的轨道弧段,来计算剩余弧段... 详细信息

针对现有计算海洋卫星星地链路时间窗口方法存在的计算效率低或结果精度低的问题,文章提出了一种基于轨道过滤的星地链路时间窗口快速计算方法。该方法通过快速过滤掉任务周期内不可能进入地面对卫星可视范围的轨道弧段,来计算剩余弧段的星地链路时间窗口。在保证高精度计算结果的同时,避免了冗余计算,提升了计算效率。经专业仿真软件验证,结果表明:该方法的星地链路时间窗口计算精度为毫秒量级,计算效率提高了99.4%,可以有效解决传统方法计算效率和结果精度无法兼顾的问题,可应用于数传资源调度和任务规划等航天任务中。

关键词：海洋卫星星地链路时间窗口边界条件轨道过滤

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南海北部历史水文调查资料揭示的上升流现象及形成机制

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海洋学报 2024年第8期 1-18页

作者：夏华永李锐祥自然资源部南海预报减灾中心自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室自然资源部南海调查技术中心

南海夏季盛行西南季风，琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生，且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现，除了直达海面的上升流频发区域外，还存在次表层上升流分布形态：强西南季风下，贯... 详细信息

南海夏季盛行西南季风，琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生，且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现，除了直达海面的上升流频发区域外，还存在次表层上升流分布形态：强西南季风下，贯穿琼东、粤西、粤东沿岸的次表层上升流；粤西陆架大区域次表层上升流；珠江口外冲淡水驱动的上升流；粤东海湾陆架底层水入侵及湾内气旋环流。这些分布形态在已有文献中未见报道，或关注不多。除了夏季强西南季风的Ekman输送、风应力旋度产生的Ekman泵吸，南海海盆尺度环流的底边界层Ekman效应可能是次表层贯穿上升流不能忽略的驱动机制。上升流同期的大气环流形态表明，南海北部正风应力旋度Ekman泵吸似乎是粤西陆架次表层上升流的主要驱动机制。正风应力旋度与珠江冲淡水联合驱动了粤西陆架气旋型环流。气旋型环流的辐散利于粤西陆架次表层上升流的形成与维持。在粤东海湾，西南季风驱动的湾内垂向环流，及水平气旋型环流是陆架底层水入侵海湾的主要驱动机制。大亚湾内核电温排水热力羽流利于湾内气旋环流的加强。海湾岬角利于红海湾气旋环流的形成。除了Ekman效应，上升流形成机制还需关注更多的动力因素。

关键词：南海北部上升流珠江冲淡水风应力旋度垂向环流

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基于天通通信的内孤立波监测系统设计与应用

热带海洋学报 2024年

作者：张新文林冠英李锐祥杨威刘同木周保成银利强丁奕博自然资源部南海调查中心自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室

实时监测是实现内孤立波预警的前提和基础。本文根据内孤立波过程海流的特征,提出了一种基于天通通信的内孤立波监测系统。该系统在浮标端搭载海流计进行剖面海流的实时观测,并将数据进行分帧传输和丢包重传,保证观测数据的可靠实时传输... 详细信息

实时监测是实现内孤立波预警的前提和基础。本文根据内孤立波过程海流的特征,提出了一种基于天通通信的内孤立波监测系统。该系统在浮标端搭载海流计进行剖面海流的实时观测,并将数据进行分帧传输和丢包重传,保证观测数据的可靠实时传输;在云端采用数据接收存储和内孤立波识别功能解耦的设计,在实现内孤立波监测的同时,降低模块间的交互调用,提高系统运行的稳定性。海上工程应用结果表明,该系统运行稳定,浮标端数据采集率达100%,云端有效数据接收率达95.1%,且系统自动化内孤立波监测的功能有效地提高了内孤立波识别效率,保障了目标海域的施工安全。

关键词：内孤立波海洋浮标天通通信数据采集与控制

面向方位历程交叉场景的多目标检测前跟踪方法

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声学学报 2024年第5期49卷 990-1004页

作者：郑策董超郑兵陈焱琨贺惠忠自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广州510300 自然资源部南海调查中心广州510300 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000

针对传统先检测后跟踪方法在多目标方位历程交叉时存在轨迹中断或者误跟的问题,提出了一种基于广义标签多伯努利滤波的多目标检测前跟踪方法。该算法直接利用声呐基阵接收数据构造的协方差矩阵作为观测,无需波束形成等预处理技术,构建... 详细信息

针对传统先检测后跟踪方法在多目标方位历程交叉时存在轨迹中断或者误跟的问题,提出了一种基于广义标签多伯努利滤波的多目标检测前跟踪方法。该算法直接利用声呐基阵接收数据构造的协方差矩阵作为观测,无需波束形成等预处理技术,构建了轨迹新生、消亡、演变及观测过程的概率模型,并通过原理性近似消除了更新步骤的多维积分运算,实现了联合多目标检测、方位跟踪与航迹管理。仿真结果表明,所提算法不仅能够准确估计目标数量,并且在方位历程交叉时也能连续、稳定地的输出多目标方位轨迹,同时在低信噪比(−18 dB)条件下具备较高的跟踪精度。海底线阵试验数据也验证了所提算法性能。

关键词：检测前跟踪阵列信号处理方位跟踪标签随机有限集广义标签多伯努利滤波

DeeplabV3+中引入注意力机制的小面积溢油识别方法

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遥感信息 2024年第2期39卷 95-101页

作者：李翔王增利芮小平邹亚荣河海大学地球科学与工程学院南京211100 自然资源部国家卫星海洋应用中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室北京100081

海面溢油危害大、分布广、时间空间不确定性大,对海洋溢油进行高精度识别与监测对全球生态环境的保护有着重要意义。针对传统卷积神经网络模型对小面积溢油分类不准确的问题,提出一种基于深度学习的SAR影像海上小面积溢油的高精度提取... 详细信息

海面溢油危害大、分布广、时间空间不确定性大,对海洋溢油进行高精度识别与监测对全球生态环境的保护有着重要意义。针对传统卷积神经网络模型对小面积溢油分类不准确的问题,提出一种基于深度学习的SAR影像海上小面积溢油的高精度提取方法。该方法以DeeplabV3+网络模型为基础,引入SE注意力机制来提高网络对海面上小面积溢油的分类精度。基于欧空局开源数据集Oil Spill Detection Dataset建立了海面溢油提取模型,训练得到的平均交并比为77.70%,平均像素精度为98.16%。通过目视对比模型预测图和对比两类精度指标,发现经过注意力机制优化后的DeeplabV3+网络模型明显优于原始网络模型,对小面积溢油监测的效果明显提升。

关键词：海洋溢油深度学习注意力机制 DeeplabV3+ SAR影像

基于蚁群算法优化极限学习机的声学底质分类方法

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海洋通报 2024年

作者：丁德秋马丹陈帆樊妙邢喆唐秋华国家海洋信息中心自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋测绘重点实验室

海洋底质作为深海海底环境的重要组成部分，其类型及分布特征在深海资源开发利用和海洋工程建设中有着巨大的参考价值，是海洋测绘调查的一项重要内容，基于多波束测深系统采集强度数据的监督分类方法逐渐获得广泛应用。随着人工智能的... 详细信息

海洋底质作为深海海底环境的重要组成部分，其类型及分布特征在深海资源开发利用和海洋工程建设中有着巨大的参考价值，是海洋测绘调查的一项重要内容，基于多波束测深系统采集强度数据的监督分类方法逐渐获得广泛应用。随着人工智能的大力发展，神经网络在声学底质分类中得到广泛应用，极限学习机（extreme learning machine，ELM）权值和偏重不再需要迭代优化，是一种学习速度较快的神经网络。针对ELM神经网络中由于初始权值和偏重矩阵随机确定而导致ELM分类器鲁棒性差的问题，本文选取蚁群算法优化ELM神经网络的初始参数，构建了ACO-ELM神经网络分类模型，经多次迭代后，由于信息素的累积，蚂蚁种群不断向最优路径偏移，训练精度逐渐增高，模型逐步达到平稳。通过底质分类实验验证表明，BM3D+ACO-ELM分类器处理的多波束声呐图像斑点噪声得到了有效控制，在西南印度洋脊龙旂热液钙质软泥和硫化物混合区域，BM3D+ACO-ELM分类器相比于其它三种分类器具有明显优势，底质分类精度有了较大提高，其中硫化物分类精度为93.23%，深海钙质软泥分类精度为93.78%。

关键词：极限学习机反向散射强度底质分类蚁群算法图像滤波处理

联合卫星和无人机遥感的红树林-盐沼生态交错带监测——以广西丹兜海为例

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应用海洋学学报 2024年

作者：董迪黄华梅高晴张胜鹏李亢魏征孙玉超自然资源部南海发展研究院自然资源部南海遥感测绘协同应用技术创新中心自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室

红树林-盐沼生态交错带是研究景观格局与生态过程、监测全球气候变化的重要区域，但其特有的动态性、过渡性和空间异质性给遥感监测带来了挑战。本研究以互花米草入侵问题显著的广西丹兜海为研究区，基于卫星数据获取红树林-盐沼生态交... 详细信息

红树林-盐沼生态交错带是研究景观格局与生态过程、监测全球气候变化的重要区域，但其特有的动态性、过渡性和空间异质性给遥感监测带来了挑战。本研究以互花米草入侵问题显著的广西丹兜海为研究区，基于卫星数据获取红树林-盐沼生态交错带的最佳观测时间窗口，指导无人机数据的采集，继而开展红树林-盐沼生态交错带的红树林和盐沼高精度制图。研究结果表明，密集时序Sentienl-2卫星数据和时间序列谐波分析法重构的红树林和盐沼归一化植被指数能较好地指示最佳观测时间，即研究区植被的最佳观测时间是冬季，最佳观测时间组合是冬季和夏季。基于最佳观测时间组合的双时相卫星数据的随机森林分类方法能较好地抑制“同物异谱，异物同谱”导致的海岸带地物分类的错分和漏分以及卫星影像云遮档降低分类精度等问题。与拥有更多光谱波段的Sentienl-2卫星数据相比，更高空间分辨率的可见光无人机数据在区分红树林、盐沼、光滩上有显著优势。

关键词：红树林盐沼生态交错带卫星遥感无人机遥感时间序列谐波分析法密集时序

洋中脊弯折带的构造-岩浆耦合作用:西北印度洋中脊火山锥及断层分布的约束

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岩石学报 2024年第7期40卷 2215-2224页

作者：党牛余星韩喜球吴招才邱中炎王叶剑李洪林自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所杭州310012 福建师范大学地理科学学院福州350007 浙江大学海洋学院舟山316021

洋中脊作为全球火山活动最活跃的区域之一,岩浆以裂隙式喷发为主,同时也存在中心式喷发火山锥。本文基于西北印度洋中脊大洋24航次的船载多波束地形数据,选择具有特殊空间位置和构造属性的北部弯折带作为研究靶区,应用定量地貌学方法分... 详细信息

洋中脊作为全球火山活动最活跃的区域之一,岩浆以裂隙式喷发为主,同时也存在中心式喷发火山锥。本文基于西北印度洋中脊大洋24航次的船载多波束地形数据,选择具有特殊空间位置和构造属性的北部弯折带作为研究靶区,应用定量地貌学方法分析火山锥形态特征与空间分布,探索区域火山作用与构造活动的耦合关系。结果表明,火山锥沿洋脊纵向上的分布主要受控于岩浆供应量,但段内其横向上的分布不仅与岩浆供应量有关,还决定于火山锥岩浆通道的形成。火山锥的分布与断层分布密切相关,断层分布密集,易于火山锥通道的形成。弯折带的洋脊段除了受扩张力外,还受到北东方向的应力作用,使弯折带南翼发育有更密集的断层,更高的火山锥密度。该应力效应的产生与非洲板块的北东向推移、印度板块的逆时针旋转以及弯折带效应本身有关。火山锥形态特征与空间分布,对于理解洋中脊区域构造演化以及火山活动过程具有重要价值。

关键词：火山锥分布特征构造-岩浆背景定量地貌学西北印度洋中脊