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海洋技术学报
海洋技术学报

罗续业

季刊

1003-2029

haiyangjishu@163.com

022-27536597

300112

天津市南开区芥园西道219号增1号

海洋技术学报/Journal Journal Of Ocean Technology北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊以开发利用海洋资源，搞好海洋公益技术服务为重点，坚持科学技术面向经济发展，推广科技成果，传播科技信息，服务于我国科技、国防现代化为宗旨，团结广大海洋科技工作者，积极开展学术交流，为繁荣我国的海洋事业服务。
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    一种应用于锚碇潜标的无中继跨海-气光通信系统

    郝英杰刘娜林丽娜杨磊...
    1-8页
    查看更多>>摘要：锚碇潜标观测是获取定点长周期海洋数据的重要方法。然而，自容式潜标观测数据的时效性较差，并且目前采用中继设备进行潜标观测数据实时传输的方式不够稳定，容易受到气象条件的影响导致通信中断。因此，为了实现潜标观测数据的无中继实时传输，本文基于激光通信方式设计研发了一套跨海-气光通信系统。通过在白令海东北部陆架区进行现场实验，验证了跨海-气光通信系统可以在开阔海域实现水下温盐数据的无中继跨海-气传输。本文为未来基于光通信的无中继实时传输锚碇潜标设备的研发奠定了基础，可为海洋观测和环境监测提供更准确、实时的数据支持。

    锚碇潜标无中继实时传输光通信跨海-气界面白令海陆架区

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    近岸水下目标监测平台设计

    杨淼蔡立鹏蒋海阳谢卓冉...
    9-18页
    查看更多>>摘要：为了更好地了解海州湾海洋公园秦山岛近岸水下生物和生态系统，针对现有水下监测平台监测效率低的问题，本文设计了一种基于YOLOv5(You Only Look Once version 5)的近岸水下目标监测平台。该监测平台基于B/S(Browser/Server)架构，开发了视频信号的接收及存储模块、天气查询地图模块、目标监测模块和数据展示模块。通过水下定点监测，自建秦山岛近岸海洋生物数据集，训练目标检测模型，在目标监测模块中嵌入训练好的YOLOv5目标检测算法和DeepSORT(Deep Simple Online and Realtime Tracking)追踪算法，使监测平台更加智能、准确、高效。结果表明:该万维网(World Wide Web，WEB)平台运行稳定，具有较强的实用性，对于掌握海岸近岸生态情况和保护生态环境具有积极作用。

    WEB平台YOLOv5目标监测实时流传输协议

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    庙岛群岛南五岛岸线变迁及岛体形态变化分析

    李姿墨魏潇刘宁徐艳东...
    19-27页
    查看更多>>摘要：针对当前庙岛群岛南五岛长时序海岸线和岛体形态变化过程不清楚的问题，本文基于1980-2020年的陆地卫星(Landsat)影像，分析了40年来庙岛群岛南五岛岸线长度与结构的时空变化特征及岛体形态变化，并探讨了主要驱动因素。结果表明:近40年来，研究区岸线总长度增长了13。58 km，增长幅度为21。68％，年均增长0。34 km;研究区自然岸线占比不断下降，且逐渐向港口码头和建设围堤类型转变;研究区岸线曲折度增加，各海岛形态呈现不同程度变化，且南长山岛形态变化最大，其他4个海岛表现相对稳定;研究区岸线和岛体形态变化受到人类活动、政策因素和自然因素的共同影响，以向海扩张为主导，主要为港口码头、围海养殖等海岸工程建设。研究结果可为深入认识庙岛群岛空间资源的变化及开展生态修复提供基础数据和科学依据。

    海岛岸线变迁分形维数岛体形态庙岛群岛

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    四种图像相似度算法对于气溶胶时空演变图特征的相似度效果分析

    刘宣廷王中秋漆随平厉运周...
    28-36页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种基于不同相似度算法的针对气溶胶时空演变图中显著特征的查找对比方法。对气溶胶时空演变图中的显著特征进行识别，通过对同一幅气溶胶时空演变图进行平移操作来模拟下一时间段的气溶胶时空演变图，借助相似度算法寻找下一时间段内图像中与之对应的特征，借用相似特征中心位置在两幅图像中的坐标差与平移像素数进行比较来确定所运用的相似度算法的优劣。设计了仿真分析实验，通过实验测试对已知移动不同像素数的图像进行分层解算，对不同相似度算法的解算效果进行了全面的比较。通过仿真对比的结果，以及在与实际测风塔数据进行比较后发现，四种相似度算法中，Ahash(Average Hash)算法和Dhash(Difference Hash)算法表现优异且准确性波动较小，上述结论可为相似度算法在气溶胶密度图谱中的特征查找对比方法提供参考。

    气溶胶时空演变图风速测量相似度分析特征比较

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    基于漂流式海气界面浮标的南大洋海气界面通量观测分析

    魏文韬王斌
    37-45页
    查看更多>>摘要：南大洋的海洋观测设备稀少，是认识南大洋物理过程的主要障碍之一。2019-2020年中国第36次南极考察和2020-2021年中国第37次南极考察期间，"雪龙"号科考船在南大洋一共布放了4套国产漂流式海气界面浮标(Drifting Air-sea Interface Buoy，DrIB)。为检验其在南大洋的海气界面热通量观测质量，本文将观测结果与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)第五代再分析产品(ECMWF Reanalysis v5，ERA5)进行对比，主要开展了海表面温度(Sea Surface Temperature，SST)、海表面气温(Surface Air Temperature，SAT)、风速(Wind Speed，WS)、相对湿度(Relative Humidity，RH)、海表面气压(Sea-Level Pressure，SLP)等5种数据变量的分析。在此基础上，使用块体算法计算得到潜热通量(Latent Heat Flux，LHF)和感热通量(Sensible Heat Flux，SHF)，再与ERA5再分析数据的通量数据进行对比，并针对这7个物理参量进行了分析。结果表明:4套漂流式海气界面浮标观测数据与相应ERA5再分析数据基本吻合。虽然ERA5再分析数据存在不确定性，但在一定程度上佐证了国产漂流式海气界面浮标基本具备了开展南大洋海气界面通量观测的能力，为未来进一步开展精细化科学观测计划提供了重要参考。

    南大洋漂流浮标海气界面通量比对分析

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    基于滑动窗口特征聚合的声呐图像处理技术研究

    苏朝葵王旭峰周粲胡昌贤...
    46-55页
    查看更多>>摘要：近年来，滨海核电冷源取水口致灾生物，特别是毛虾、水母等已成为核电站安全运行的重大隐患，对其监测需求日益迫切。然而，上述致灾生物通常具有透明度高、体型小等特点，加上近海岸水体浊度高，难以通过光学设备进行有效探测。声呐探测因具有良好的方向性和穿透性、对浊度不敏感等优势，成为探测上述致灾生物的理想方案。目前，声呐探测技术主要通过实时检测单张声呐图像中的致灾生物目标来实现。由于海洋环境复杂多变，存在潮汐等干扰，声呐图像中的目标形状往往不清晰、边缘信息容易丢失，造成致灾生物目标的虚检率和漏检率较高。为解决上述难题，本文提出一种基于滑动窗口特征聚合的声呐图像处理技术。首先，对声呐图像进行增强和潮汐干扰去除的预处理操作，减少噪声和潮汐干扰对监测结果的不利影响;然后，以连续的视频帧作为研究对象，利用滑动窗口的方式对其进行特征聚类，确定固定物的位置并排除其干扰;最后，结合帧间差分分析法及交并比(Intersection over Union，IoU)算法、非极大值抑制(Non-Maximum Suppression，NMS)算法，精确识别并检测出近海致灾生物目标。本系统可以实现对近海致灾生物的实时、精确监测，且检出率高达96％。该技术可提升我国在核电站海洋生物监测预警方面的精确度、维护核电站的正常运行。

    声呐图像滑动窗口特征聚合帧间差分法致灾生物监测

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    高效液相色谱内标法测定海水叶绿素a浓度

    李芝凤杨安安韩冰郭凯...
    56-62页
    查看更多>>摘要：叶绿素a浓度是海水水质监测和海洋赤潮预警的重要指标，高效液相色谱法作为叶绿素a浓度最准确的测量方法之一被广泛应用。本文选用β-阿朴-8'-胡萝卜素醛(β-Apocarotena-8'-carotenal，Apocarotenal)为内标物，建立了一种基于液相色谱内标法的海水叶绿素a浓度分析方法，在实验检测范围内，方法相关性良好，相关系数为0。999 8，检出限为0。05 μg/L，回收率为97。0％～100％，相对标准偏差为0。38％～0。55％，精密度良好。同时，利用实验室培养的小球藻藻液和现场海水样品对内标法和外标法进行了显著性差异评估。结果表明:两种方法不存在显著性差异，12组现场海水样品内标法和外标法的测定结果相关性良好，相关系数为0。92，平均相对误差为6。21％。液相色谱内标法测定海水叶绿素a浓度分离效果好、准确度高，能对实验室叶绿素a浓度的测量进行较为准确的质量控制。

    高效液相色谱内标法叶绿素a显著性差异评估

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    基于海底沉积物重力柱状取样器的新型原位声学一体化系统研制

    叶玲婕周建平王东陶春辉...
    63-74页
    查看更多>>摘要：本文介绍了一种基于海底沉积物重力柱状取样器的新型原位声学一体化系统，名为海底沉积物原位声学与取样一体化系统(Sediment Acoustics and Sampling Integrated System，SASIS)，该系统可以为海底区域地声模型研究和海洋工程地质评价等提供重要数据和样品。SASIS水下结构主要包括声学测量单元和重力柱取样单元，其发射换能器、接收换能器与重力柱状取样器实现一体化集成。系统利用振动滑行纵波方式测量沉积物的声速和声衰减，声波主频为12 kHz、28 kHz可选，采用1发4收测量模式，在原位声学测量时可同步采集同一深度位置的沉积物样品。依托自然资源部第二海洋研究所-上海交通大学联合基金2023年度共享航次，SASIS在浙江舟山附近东海海域成功地进行了5站试验，试验站位水深约12。0 m，SASIS系统高效地同步采集了原位测量数据和沉积物样品。本文对沉积物声速和声衰减进行了初步数据分析，与前人测量数据、样品实验室声学测量结果对比表明，SASIS系统的原位声学数据可靠且有效。

    海底沉积物原位声学测量振动滑行波测量声速声衰减

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    唐山市乐亭县附近海域表层海水与沉积物中重金属污染评价

    刘书锦岳奇李锋李长亮...
    75-85页
    查看更多>>摘要：为分析人类活动对海洋环境的影响程度，评价潜在重金属污染风险，本文根据2022年5月和9月的调查监测数据对唐山市乐亭县附近海域的表层海水和沉积物中的铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)和砷(As)等重金属污染情况进行分析，表层海水的重金属污染分析采用单项污染物指数法进行分析，沉积物中的污染物采用潜在生态危害指数(Ecological Risk Index，ERI)进行分析。分析结果表明:对于表层海水而言，春季海水中的各重金属污染物浓度符合海水水质标准中的Ⅰ类海水水质的要求，秋季海水除Pb超标外，其余元素也均符合I类海水水质要求，表层海水污染主要是由陆源污染物排放、远洋航运和渔船捕捞所致。调查海域表层沉积物的污染水平不高，对生态环境的危害较为轻微，污染类型为轻微污染。沉积物中的污染物防治需要重点关注Cd，秋季还需要注意防范Hg、Cd、Pb的潜在污染风险。

    海水沉积物重金属污染潜在风险分析

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    海上风电场工程海流设计流剖面计算模型研究

    蔡升华潘晓春卢红前王晓惠...
    86-93页
    查看更多>>摘要：为满足海上风电场工程设计与建设需要，研究合理可靠且简单易行的海流设计流剖面计算方法十分必要。基于海流成因及组成项分析，本文提出采用潮流、风海流与设计波生流的矢量求和，并考虑综合安全系数的海流设计流剖面计算模型。风海流由季节性的盛行风持续吹拂海面形成，波生流则由大风引发大浪生成。波生流分层流速计算采用基于Stokes二阶波的非周期性项Russel-Osorio修正式，适用于海上风电场所在的深水区及绝大部分过渡区，由其参与组成的海流不会对波流共同作用下的波浪荷载重复计量。根据工程海域水文气象条件经分层计算组成设计流剖面，可避免简单流剖面模型的经验性与任意性。研究结果有利于合理确定海上风电场及类似工程的海流载荷与基础冲刷的水动力条件。

    海流荷载Stokes二阶波理论风海流波生流Russel-Osorio修正式矢量求和

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