海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究

1、    海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究    摘要：本文簡單分析當(dāng)前國家對于海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)實需求，并就對應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行簡單研究，愿能為海洋環(huán)境保護(hù)事業(yè)發(fā)展起到些許幫助。關(guān)鍵詞：海洋;水文氣象環(huán)境;監(jiān)測技術(shù)abstract：this paper will simply analyze the current national demand for marine hydrometeorological environment monitoring technology，and make a simple research on the corres

2、ponding technology，hoping to help the development of marine environmental protection.key words：ocean;hydrometeorological environment;monitoring technology海洋作為人類生存的自然環(huán)境中極其重要的一部分，近年來人類對其的研究越來越深入，相應(yīng)的海洋環(huán)境監(jiān)測也更受重視。其中，海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測是海洋環(huán)境監(jiān)測中的重要一環(huán)，直接關(guān)系到生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、科學(xué)創(chuàng)新等，應(yīng)當(dāng)對其加以高度重視。1 當(dāng)前國家對于海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)實需求就

3、現(xiàn)階段的情況來看，有不少沿海國家都在積極開發(fā)現(xiàn)代化海洋監(jiān)測技術(shù)，大力發(fā)展該項技術(shù)并構(gòu)建相應(yīng)的立體監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在促進(jìn)環(huán)境保護(hù)事業(yè)發(fā)展的同時推動社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、災(zāi)害防護(hù)等多個方面的發(fā)展，所以提高技術(shù)水平的需求就顯得尤為迫切。首先，海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)是進(jìn)行海洋資源挖掘的重要保障。不論是漁業(yè)還是海洋養(yǎng)殖業(yè)，均對于海洋環(huán)境有著明顯依賴性。若是能獲得精確的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，則能為海洋環(huán)境工程建設(shè)提供可靠依據(jù)，針對性地進(jìn)行工程設(shè)計與建設(shè)，大幅減少不必要的浪費，實現(xiàn)成本控制。其次，我國領(lǐng)土與西北太平洋相鄰，經(jīng)常容易碰到巨浪、臺風(fēng)等災(zāi)害，導(dǎo)致沿海區(qū)域損失慘重，所以必須要依靠海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)來實現(xiàn)科學(xué)

4、有效的災(zāi)害預(yù)警。再次，該項技術(shù)的發(fā)展還有利于海洋環(huán)境的保護(hù)。眼下我國海洋生態(tài)環(huán)境惡化較為嚴(yán)重，每年都有愈來愈多的污染物排入海中，致使生物資源急劇減少，在引發(fā)經(jīng)濟(jì)損失的同時還影響到沿海居民生活，故而采用海洋監(jiān)測技術(shù)來維護(hù)環(huán)境已是大勢所趨。由此便必須要利用相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)來了解海洋環(huán)境參數(shù)特點，掌握其變化情況，以便在第一時間獲知情況變化。2 現(xiàn)代化海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用2.1 浮標(biāo)工程技術(shù)此技術(shù)又可分為海洋錨泊資料浮標(biāo)以及漂流浮標(biāo)，其中前者主要在研究海洋及大氣的相互影響和監(jiān)測海洋污染、預(yù)報海洋災(zāi)害、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)檢驗等方面體現(xiàn)著核心效用，能夠優(yōu)化技術(shù)，減少成本，增強可靠性并便于使用。后者則是在全

5、球定位及衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展下而產(chǎn)生的，是非常高效的海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)。其在具體應(yīng)用中融合了gps定位，大幅度提升了定位的精確程度，并從傳統(tǒng)的單一化消耗型漂流浮標(biāo)轉(zhuǎn)變成為了消耗與回收兼有型。總體而言，漂流浮標(biāo)的功能十分強大，測量參數(shù)較多，可智能自動沉浮，從而針對上層水體及海氣界面提供必要的監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于海洋浮標(biāo)工程功能綜合、技術(shù)密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于龐大的綜合化系統(tǒng)，相應(yīng)的成本往往較為高昂。因此自20世紀(jì)80年代以來，價值工程浮標(biāo)便逐漸成為該技術(shù)發(fā)展的重要方向。所謂價值工程，指對產(chǎn)品或作業(yè)進(jìn)行功能分析，基于分析實現(xiàn)在保障必要功能的前提下盡可能降低成本。時至今日，價值工程浮標(biāo)已經(jīng)較為成熟，有效促進(jìn)

6、了浮標(biāo)工程技術(shù)應(yīng)用成本的降低，為海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)事業(yè)的順利發(fā)展提供了可靠支持。2.2 水下拖曳型監(jiān)測系統(tǒng)在這類系統(tǒng)當(dāng)中，目前運用得最為廣泛的便是聲學(xué)海底剖面儀以及水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。比如加拿大某研究所開發(fā)的拖曳式平臺，其能夠采用智能化的ctd數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)，并可以于海水中進(jìn)行波浪狀剖面檢測。這一平臺的穩(wěn)定器、可變翼及方向舵都是以增強型的聚酯樹脂玻璃絲纖維來制成的，其中還包含有電子裝置，安設(shè)于堅硬的水密度艙里，能夠負(fù)荷300個大氣壓。水下拖曳型監(jiān)測系統(tǒng)不但需要對自身姿態(tài)信息進(jìn)行實時采集，還需要監(jiān)聽及處理各種外部通信信息，故而其必須具備良好的多源信息監(jiān)控及處理能力。該系統(tǒng)內(nèi)部集成有多源信息監(jiān)控中

7、心，用于匯集、傳遞和處理各種信息，具體運行原理為傳感器采集到的信息經(jīng)通信電纜、水聲通信器等傳輸?shù)剿姹O(jiān)控pc上位機，工作人員能夠通過人機交互終端對拖曳體進(jìn)行實時監(jiān)控，同時也能直接向系統(tǒng)發(fā)送通信命令，讓拖曳體上所搭載的電法測量儀等按照命令執(zhí)行操作。2.3 近海環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)由于近海環(huán)境較為復(fù)雜，需要監(jiān)測的領(lǐng)域較多，監(jiān)測的數(shù)據(jù)類型廣泛且數(shù)量巨大，如何實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的高水平處理自然成了近海環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)需要解決的難題。通過建立科學(xué)、完善的海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)自動分析系統(tǒng)的方式，能夠借助計算機優(yōu)勢實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的高效、優(yōu)質(zhì)處理，大幅提升數(shù)據(jù)處理能力，充分利用監(jiān)測結(jié)果，為海洋環(huán)境保護(hù)事業(yè)發(fā)展提供可靠依據(jù)

8、。其中需要解決的技術(shù)難點在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)文本格式的相互轉(zhuǎn)換，以規(guī)范統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時盡可能促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的可視化，更好地發(fā)揮監(jiān)測數(shù)據(jù)作用。mermaid系統(tǒng)作為潛式海洋移動地震觀測系統(tǒng)，其是當(dāng)前國際地學(xué)界用于海洋地震觀測的新型設(shè)備。該系統(tǒng)實際上是一個海洋浮動平臺，具有重量輕、投放方便、漂移式并實現(xiàn)大范圍多點采集地震信息、海中自持能力久、工作時間長、自動上浮和下沉、通過衛(wèi)星獲取參數(shù)數(shù)據(jù)等特點。將mermaid系統(tǒng)釋放后其可以隨著洋流移動并自動傳輸記錄信息，從而實現(xiàn)自動監(jiān)測，這使得其在敏感區(qū)的作業(yè)成為可能。將mermaid系統(tǒng)與海底地震儀、陸地地震臺站相結(jié)合，能夠構(gòu)建不同尺度的海洋深部結(jié)構(gòu)框架

9、，大幅提升監(jiān)測準(zhǔn)確性。2.4 水聲高速數(shù)據(jù)通信海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測涉及大量不同類型的數(shù)據(jù)傳輸，只有實現(xiàn)高速率、大容量的數(shù)據(jù)傳輸才能完全滿足實際監(jiān)測需求，而水聲高速數(shù)據(jù)傳輸則是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的通信手段。實際上水下數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)碾y度十分大，尤其是利用聲波進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸時，聲傳播損失往往較大，導(dǎo)致遠(yuǎn)程水聲信道帶寬極小，難以保障數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量與效率。而水聲高速數(shù)據(jù)通信適用于水平分層介質(zhì)，實現(xiàn)了信道脈沖響應(yīng)，能夠基于最大傳輸容量與傳輸距離的關(guān)系進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，再加上盲均衡技術(shù)的應(yīng)用，有效保障了傳輸速率和質(zhì)量。當(dāng)前水聲高速數(shù)據(jù)通信已經(jīng)較為成熟，通過先進(jìn)的有線信道寬帶通訊，能有有效實現(xiàn)遠(yuǎn)距離高速、低誤碼率通訊，從而滿足海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸需求。應(yīng)用多載波調(diào)制技術(shù)，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)與糾錯，這樣當(dāng)出現(xiàn)短時突發(fā)干擾時，完全可以依靠系統(tǒng)自身技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行阻抗與恢復(fù)，有效保障了數(shù)據(jù)通信的安全性與穩(wěn)定性。3 結(jié)束語綜上可知，海洋水文氣象環(huán)境監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)代海洋發(fā)展方面有著重要作用，并且廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)等各個方面，加強對其的研究與應(yīng)用十分有必要。只有不斷創(chuàng)新和發(fā)展該監(jiān)測技術(shù)，才能推動開發(fā)利用海洋進(jìn)程的穩(wěn)定進(jìn)步，實現(xiàn)人與海洋的協(xié)調(diào)發(fā)展。參考文獻(xiàn)1闞麗萍.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量控制方法j.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（34）：104.2楊堅，孫興年，劉田田.海