海洋数据资源体系规划是构建海洋数据共享应用生态、挖掘海洋数据价值的基础,也是推进"智慧海洋"工程建设的核心.本文结合浙江省实践,基于涉海数据资源现状和应用需求,提出了需求导向的地方海洋数据资源体系规划方案,构建了"分布式管理、集中式服务"框架下的浙江省海洋大数据资源池系统,进一步通过典型应用场景分析了地方海洋数据资源体系规划的应用效果,为海洋数据资源共享应用、海洋数据要素作用发挥提供了解决方案和实例参考.
本文针对海洋GNSS连续运行参考站网数据质量检核问题,选取北海区老虎滩、东海区朱家尖和南海区北海站的GNSS连续运行参考站2022年各季度数据,利用G-Nut/Anubis软件进行质量检核,结果表明各站数据完整率、周跳比、多路径影响等指标均满足相关要求,同时以朱家尖站为例对质检指标进行可视化,详细分析了其数据质量.在此基础上,为解决连续运行站海量数据批量检核问题,基于Matlab APP Designer平台开发了以Anubis软件为基础的海洋站GNSS数据质量检核工具箱OGQC,并利用朱家尖站2022年全年的数据验证了其检核功能的平稳性和可靠性,结果显示OGQC工具箱可以满足业务化运行对数据质量检核指标批处理、可视化监控和信息化管理的需要,可提供各站详细的质量检核结果,为数据编辑、剔除等预处理提供参考,为后续高精度数据处理工作提供高质量的输入数据.
2016年,海南省海洋监测预报中心在海南岛沿岸按照"一站多能"理念建设了5个长期验潮站点.本次建设对验潮站外观设计、验潮站传统观测功能外延等方面进行了新的尝试:(1)利用验潮站的外观设计和空间布局建立了海洋科普教育基地,以便更好地开展海洋知识科普宣传活动;(2)增设温盐井和水质监测井,增强验潮站的海洋观监测功能;(3)建立亮化式带声光报警功能的四色警戒潮位标志物、LED显示屏和高清摄像系统等软、硬件设施,以此建立验潮站观测预警综合管理指挥决策平台.以上探索使得验潮站能够在完成海洋监测主体任务的基础上更好地服务周边群众,同时及时将灾害现场的信息反馈到指挥决策中心,有助于建立政府应急指挥与群众避险自救相结合的防灾减灾机制,进一步完善灾害预警监测体系.
本文运用层析分析法确定评价指标权重,根据模糊集理论合成海岸线资源脆弱性等级,构建了海岸线资源脆弱性评价指标体系,阐述了海岸线资源脆弱性评价方法,为岸线资源开发利用和保护修复提供指导.以海南海岸带为例,进行了海岸线资源脆弱性评价,编绘了脆弱性等级图,评价结果与客观情况比较吻合,验证了理论方法的适用性.
为统筹能源安全保障与"双碳"战略目标、促进海洋能源开发绿色低碳转型,结合典型场景提出海洋碳汇与海洋能源协同开发路径,并给出相关发展建议.研究考虑典型开发场景、碳汇技术现状、协同开发匹配性、生态环境效益等因素,提出基于生态修复工程、基于增殖放流或海洋牧场、基于大型藻类和基于矿化固化的四种海洋碳汇与海洋能源协同开发路径.同时,为加快推动协同开发的实施,建议重点从鼓励试点区域结合低碳零碳油田建设示范先行、构建海洋碳汇方法学体系、建立海洋碳汇核算认证机制以及探索纳入市场交易机制等方面开展工作.
科技计划项目产生的科学数据是科技成果的重要组成部分,开展科学数据汇交是收集科技成果的关键一环.目前大部分科学数据中心的汇交系统采用"中心化"存储管理模式,存在数据权属争议、数据易篡改等隐患.针对这一问题,本文分析数据汇交的现状及痛点,提出了基于区块链的科学数据汇交存证解决方案,结合海洋科学数据汇交系统设计存证智能合约,实现汇交全流程可追溯.利用区块链不可篡改的特性,对海洋科学数据进行链上链下存储,将原始数据的Hash值上链并附上权威机构的数字签名,确保链上数据不可伪造,链下数据可验证权威性,为开放共享服务提供可信海洋科学数据.
科学数据是国家科技创新和经济社会发展的重要基础性战略资源.在当前将数据作为新生产要素的时代背景下,探讨科学数据流通与交易的实现机理,探索培育适合我国制度优势的科学数据要素市场路径,有助于更好地实现科学数据资产化和价值化,释放数字经济发展红利.本文基于数据要素基础制度的理论基础,分析和梳理了国内外科学数据流通交易的政策、理念、模式以及实践经验,结合我国海洋科学数据管理和开放共享现状以及行业领域需求,从交易内容、定价和收益分配、安全监管、领域试点以及技术手段等五个维度提出海洋科学数据流通与交易的实施思路,为推动海洋科学数据"活起来、动起来、用起来"的流通交易实践提供借鉴参考.
海洋底质类型图是海洋学研究重要的基础图件之一.针对现有海洋底质类型图制作方法存在的问题,本文利用随机森林算法,对作图数据网格点处的底质类型进行预测,并基于ArcGIS矢量操作功能改进了底质类型面要素生成与平滑方法,解决了常规成图方法存在的锯齿状边界、后期修改不方便等问题,开发了海洋底质类型图矢量化智能制作技术.利用渤海区域沉积物粒度数据开展应用试验,结果表明,在缺乏沉积物组分信息的情况下,该方法可以获得较好的制图结果,具有一定的实用价值,是对传统底质类型图制作方法的补充与改进.
针对目前多波束测量缺少专门的测线布设软件问题,考虑极地海域海冰对多波束测量的影响,本文设计并实现了极地海洋多波束测量测线布设系统.首先针对航前与现场作业等场景,设计了系统技术路线、架构和主要功能,特色功能包括建议测线方向计算、测线自动与手动生成、多波束现场处理数据导入和结果可视化评价等.阐述了系统功能实现的关键技术,包括测线自动生成、条幅制作与信息统计等.系统采用Py-thon 语言以及第三方开源工具包开发,最后开展不同场景下的应用试验并对结果进行了讨论.试验结果表明,系统可以快速、方便地进行多波束测量测线布设并对布设结果进行评价,能够有效提高多波束测量方案的设计效率,有利于极地海底地形地貌调查工作的开展.
海水入侵是一种由人类经济活动和自然环境变化共同引发的地质灾害.本文以天津市2018-2022年海水入侵监测数据为基础,运用矿化度、氯离子浓度等指标作为判别方法,调研本市海水入侵现状.结果表明,有2个监测站位为严重入侵,地下水水质为咸水;2个站位为入侵,水质为微咸水;1个站位为无入侵,水质为淡水.通过计算,2021年海水入侵距离最大.最后,本文根据天津市沿海地区的特点,针对性地提出了海水入侵的治理措施.
本文围绕浒苔绿潮灾害的信息化应急保障需求,提出了基于WebGIS的浒苔监测打捞指挥系统架构,设计了浒苔监测打捞指挥数据库和功能模块,开发了雷达监测数据实时接收和自动预处理、浒苔信息三维动态可视化、浒苔入侵分级预警等关键技术,详细介绍了系统实现的主要功能.经有关部门使用验证,系统能够有效支撑浒苔绿潮灾害监测和打捞指挥工作,提高沿海地区应对浒苔绿潮灾害的信息集成保障能力.
本文基于WOA18温盐剖面数据集,利用声速经验公式计算了西北太平洋第一、二岛链间海区的声速剖面,研究了声速特征信息的诊断方法.通过提取声跃层、声道轴等声速特征信息,分别对表面声速、声跃层、声道轴进行分析,统计表面声速、声跃层和声道轴在各个季节的分布情况,得到了研究海区不同声学要素的季节变化特征.结果表明,表面声速主要在1520～1540 m/s区间变化,等值线基本与纬线平行,呈现出自低纬向高纬递减的趋势,声速值随季节变化较大;声跃层平均位置在低纬海区和高纬海区的差异较大,大约在100～650 m区域,低纬海区的声跃层受季节变化影响小,高纬海区的声跃层受季节变化影响大;声道轴深度基本在800 m以深区域,总体上呈现南北深、中间浅的分布态势且四季变化幅度较小.
利用1949-2020 年山东省风暴潮灾害资料,分析了山东省风暴潮灾害时空分布特征.结果表明:1949-2020年山东省共发生有详细记录的风暴潮灾害54次,从时间分布来看,4月是风暴潮造成死亡(含失踪)人口最多的月份,8月是发生风暴潮次数最多,造成直接经济损失最重的月份.从空间分布来看,潍坊市发生风暴潮灾害次数最多,日照市发生台风风暴潮次数最多,死亡(含失踪)人口数最多,烟台市直接经济损失最重.整体上,山东省风暴潮灾害发生次数有增加趋势,死亡(含失踪)人口呈现下降趋势,灾害造成的直接经济损失存在高低振荡趋势,灾害风险仍不容忽视.分析结果可为沿海各地市开展针对性风暴潮灾害防御工作提供科学依据.
在海洋信息通信网整合过程中首次使用MPLS VPN网络时,遇到了部分业务不通的问题.本文通过实例分析数据包传递全路径上的最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)值设置,提出了在MPLS VPN网络中MTU值的调整方案.
渔船轨迹数据属于具有强时空关联的时间序列数据,相较于普通轨迹具有形状多变无规律、单条轨迹点数量不统一等特点.在使用传统相似度索引构建的查询算法中,常由于以上原因造成索引构建缓慢,查询速度下降.为解决以上问题,提出了基于Geohash和动态网格的渔船轨迹相似度搜索算法.针对渔船轨迹数据形状多变问题,基于Geohash构建可变动态网格结构,利用Geohash的唯一性所构建的网格路径范围进行轨迹查询,直接对网格路径内所包含的其他轨迹点进行计数,并加入时间维计算以保证查询轨迹与被查询轨迹处于同一时间维度;通过计算结果轨迹点数量与轨迹点总数量之间的比值解决轨迹点数量不一致的问题.为验证所提出方法的有效性,使用真实渔船轨迹数据进行实验,并与传统方法进行了比较.实验结果表明,所提出的方法能够有效提高渔船轨迹数据的索引构建速度和查询速度,为进一步数据分析提供有效的数据支撑.
海洋数据具有多来源、多尺度、多频度等复杂特性,传统事务型数据库无法满足海量非结构化数据在存储管理、关联查询、复杂分析等方面的需求.针对这一问题,本文采用HDFS+MapReduce+HBase的分布式数据存储架构,利用数据编码压缩存储技术,实现了数据分布式存储管理和处理,并提出了一种多级索引存储管理技术以实现数据快速关联查询;开发了基于WebService的数据查询接口、海洋环境数据信息共享接口、决策支持数据服务接口、智能分析数据服务接口等应用接口.实验表明,对比传统技术架构,该平台在非结构化海洋数据的数据存储管理、数据处理和业务应用等方面具有一定优势.
密码是经严格科学证明的信息安全技术,在保障网络空间安全、数据安全方面发挥着核心技术和基础支撑作用.海洋数据资源已成为国家重要的基础性战略资源之一.为满足海洋数据安全保护、合法合规性等密码应用需求,本文构建了海洋密码支撑体系框架,具有统一密码基础服务、统一数据保护服务、统一身份认证授权管理和统一密码综合管理四大功能,可保障海洋数据在传输、存储、访问等典型场景中的真实性、机密性和完整性,推动商用密码在海洋领域的应用和创新发展,切实提高海洋信息安全保障水平.
国土空间治理是国家治理体系的重要组成部分,对海洋空间资源管理进行数字化改革势在必行.浙江省按照数字化改革要求,针对用海管理中存在的海洋数据分散、用海审批周期长、海洋监管闭环难等问题,统筹建设了省、市、县三级贯通的海洋空间资源智管场景.系统设计并建设了综合驾驶舱、项目用海审批、疑点疑区监管等业务应用,并赋予了项目卡、前置审查、全景三维可视化等特色功能,夯实了海洋资源数据底座,提升了项目审批效率,完善了海洋监管体系,打通了海洋空间资源管理的堵点、痛点.可为各地提高海洋空间资源管理效能、打造海洋管理新模式提供借鉴.
海洋沉积物粒度是海洋沉积学研究的基本项目之一,在海洋沉积物类型划分、判定物质输运方式以及水动力条件等方面具有重要意义.目前沉积物粒度数据后期处理尚缺乏规范性软件,不同机构仍采用自编程序或人工判读方式进行参数计算和定名分类,不利于资料的对比和整合使用.为便于沉积物粒度数据的整合处理,采用C#语言研制了海洋沉积物粒度数据处理及应用系统,该系统实现了站位数据匹配、参数计算、沉积物定名、统计分析以及沉积物三角分类和参数柱状图绘制等可视化图形判读分析功能.实际应用表明:系统界面友好、计算可靠、适用性强、具有可扩展性,可以有效实现多源沉积物粒度数据的规范化整合,提高工作效率,具有较好的实用价值,值得推广和应用.
本文介绍了我国开展的"印-太海洋环境变异与海气相互作用"国际合作项目取得的研究进展.从海洋与台风相互作用研究方向出发,阐述了项目中在台风组网观测、台风与海洋中尺度涡相互作用机制、海洋对台风的低频响应与调制等方面取得的重要成果.基于多元海洋数据同化技术与海气耦合模式的改进,我国在台风预报技术方面取得了重大突破,大大降低了台风强度的预报偏差.依托本项目增进了对印-太海域海气相互作用过程和机理的科学认识,提升了我国海洋国际合作地位和影响力.
