1. 海洋位置图测量无线电测的方法
无线电是指在所有自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波,无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。 无线电定位的原理是:在地球表面或外层空间建立若干个无线电发射台站,通过测量电磁波传播特性参数,确定运动体相对于发射台站的位置的工作。根据两条位置线的交点确定运动体的位置,称为平面二维定位。若再测定运动体距大地水准面的高度,则称为空间三维定位。 按无线电定位的工作原理区分,主要有脉冲测距、相位双曲线、脉冲双曲线和脉冲相位双曲线(见无线电双曲线定位系统)等定位方式。按其作用距离可分为近程、中程、 远程和超远程4种。近程系统有绍兰(Shoran)、哈菲克斯(Hi-Fix)和台卡(Decca)等;中程系统主要有罗兰(Loran)-A、罗兰-B和罗兰-D;远程和超远程系统分别以罗兰-C和奥米加(Omega)为代表。 在海洋测量中,无线电定位通常采取双曲线方式、测距(又称圆-圆)方式和圆-双曲线方式等。
2. 海洋定位测量的特点
我国新一代远洋综合科考船“科学”号,29日圆满完成中国科学院战略性先导专项“热带西太平洋海洋物质能量交换及其影响”2017年南海综合考察航次任务,抵达深圳补给。本航次中,我国首次实现了缆控式和自治式水下机器人深海交汇拍摄,不同类型装备协同作业,同时对南海一冷泉区进行了精细调查,取得了大量生物样品。
亮点一:水下机器人深海“约会”
在1000多米深的黑暗海底,一个根据预编程自主航行的机器人穿梭而过,能用另外一个机器人在海底准确找到它并跟踪拍摄吗?我国科学家在本航次做到了!
7月26日,“科学”号搭载的缆控式遥控无人潜水器“发现”号与自治式水下机器人“探索”号在南海北部实现深海交汇拍摄,这也是我国首次实现上述两类水下机器人交汇拍摄。
航次技术首席、中国科学院沈阳自动化研究所副所长李硕说,虽然看上去是一次简单拍摄,但里面蕴含了非常复杂的技术体系,非常令人兴奋。
李硕介绍,“探索”号是自治式水下机器人,下水后根据预编程自主航行。在本潜次中,它保持距海底5米进行光学拍照。要实现这两类水下机器人交汇拍摄,“探索”号稳定性和可靠性要非常高,航行位置和姿态控制要非常精准,导航定位能力要非常强,这样才能克服海底洋流和复杂地形影响,按照预设路径和时间出现在预定位置。
航次首席科学家孙松说,要实现交汇拍摄,还需要母船和遥控无人潜水器“发现”号的精准配合。由于“发现”号和母船之间有一根缆相连,因此母船要有非常精准的动力定位能力,同时“发现”号要具备精准导航定位能力,准时准确出现在相应位置,捕捉并跟踪拍摄“探索”号。
“两种不同类型的水下机器人和母船由三个不同团队操控,这次交汇拍摄体现了三个团队高水平的操控能力,以及相互之间的配合能力。”李硕说。
亮点二:不同类型探测装备协同“作战”
航次第二航段开始后,科考队员率先将“探索”号自治式水下机器人布放到海水中,它随即开始进行大范围地形扫描和拍照。
基于“探索”号探测资料,科考队员选择了最想要调查的区域,连夜将“发现”号遥控无人潜水器布放到水中。
在“发现”号即将结束作业时,科考队员又将深海着陆器布放到海底。“发现”号准确找到着陆器位置,将其移动到科学家最想观测位置。深海着陆器将拍摄冷泉区生物三个月的生活习性和变化。
这只是“科学”号搭载的系列海洋探测装备协同作业一个缩影。本航次中,还实现了高通量深海海水采集及分级过滤系统、海洋生物光学剖面测量系统和船舶自身海洋探测装备的协同作业。科考队员在本航次还布放了12台水下滑翔机,开展组网同步观测,可测得流体温度、盐度、浊度、含氧量、海流强度和运动方向等数据和资料。
孙松说,此次利用“科学”号搭载我国自主研发系列海洋探测装备开展协同作业,提高的不仅是科考效率,更重要的是有利于解决海洋中的重大科学问题。
亮点三:探秘南海冷泉“海怪”
我们都知道万物生长靠太阳,但在深海的冷泉区,这里漆黑、高压,到处都是甲烷等化学物质,但却有非常繁茂的生物生存,这让科学家非常感兴趣。
冷泉是指来自海底沉积界面之下,含有硫化氢、甲烷及其他富碳氢化合物的流体的渗漏活动,这些流体与海底温度相近。1983年美国科学家查理斯首次在墨西哥湾佛罗里达陡崖发现冷泉,之后世界范围内不断涌现有关冷泉的报道,现已在全球大陆边缘海底发现上千个活动冷泉。
在本航次中,“发现”号遥控无人潜水器在南海一冷泉区采集到了100多只白色的潜铠虾、棕色的贻贝和少量阿尔文虾等,有些生物到船上还活着,这让科学家非常兴奋。
中国科学院海洋研究所副研究员蒋维说,冷泉区生物和常见的近海生物有很大区别,它们生活在海底,没有光,所以眼睛都退化了。同时,它们身上或者体内都附着了很多微生物,它们就依靠食用这些微生物而生存,而这些微生物是依靠甲烷等化能而生存。
“我们将用这些生物样品开展极端环境下生物进化与演变、生物多样性、基因测序,以及冷泉生物与地质环境的关系等方面的研究。”蒋维说。
3. 海洋测量的原理
1、验潮误差,实时测量的时候所提供的实时潮位不准确,直接影响误差(如果采用RTK可以避免这项误差,但前提是设置正确)。
2、设备误差,目前市场上的设备在精度上本身就存在误差,而且有些设备有深度限制,在水深过深的情况下,无法准确测量,还有就是水深太深,声波的传输速度也不一样。
3、声速仪测量误差,也直接影响水深误差(最好在测定好声速,数据控制程序,进行水深测量,然后再用水坨这种最原始的方法检验下)
4、定位误差,现在一般都采用GPS定位,确保设备、信号的准确性、稳定性,提高定位精度。
4. 海洋观测方法
ARGO计划
ARGO计划(ARRAY for REAL-TIME GEOSTROPHIC OCEANOGRAPHY)通俗称“ARGO全球海洋观测网”。是由美国等国家大气、海洋科学家于1998年推出的一个全球海洋观测试验项目,构想用3年至4年时间(2000年-2003年)在全球大洋中每隔300公里布放一个卫星跟踪浮标,总计为3000个,组成一个庞大的ARGO全球海洋观测网。旨在快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温、盐度剖面资料,以提高气候预报的精度,有效防御全球日益严重的气候灾害给人类造成的威胁,被誉为“海洋观测手段的一场革命”。
5. 海洋测绘方法
主要有以下大学:
1、中国海洋大学
2、厦门大学
3、上海海洋大学
4、武汉大学
5、浙江海洋学院
6、中南大学
7、大连理工大学
8、山东科技大学
9、西南交通大学
10、中国矿业大学(北京)
11、同济大学
12、河海大学
13、中国地质大学(武汉)
14、、辽宁工程技术大学
15、南通大学
16、淮海工学院。