渤海海冰厚度测量方法的研究与应用

论文摘要

渤海处于地球的中纬度地带,是我国纬度最高的海区,同时渤海是我国.重要的油气能源基地,已经有多个油气田投入开发,几十个平台投放生产,海上生产作业、运输密度极高。随着经济的发展,渤海在我国国民经济中的地位和作用日益增大。但是,冬季由于受西伯利亚南下的冷空气的直接影响,渤海北部的辽东湾会出现不同的冰情,严重时海冰可以推倒海洋石油平台、破坏港口设施、封锁航道、损坏舰船、使海上交通运输瘫痪,对海上设施造成巨大破坏和损失。为保证冰区作业的安全,开展海冰预报和监测是十分必要的,而对海冰厚度的测量是海冰监测中最重要的部分。在查阅国内外关于海冰厚度测量文献的基础上,本文阐述了国内外海冰厚度测量的发展过程和现状,详细介绍了各种测量方法的测量原理并比较了各种测量方法的优缺点。结合渤海中纬度海冰较薄的特点,提出了采用“雷达—激光”双模原理测量该海区单点冰厚的方法,为超薄海冰厚度的精确测量提供了新的方法。本文对新提出的冰厚测量方法进行了理论上的探讨和可行性验证试验。简单的介绍了新研制的“雷达—激光”冰厚测量仪的工作原理、系统组成和试验分析。可行性试验结果表明该仪器能够较好的测量超薄冰厚。通过在渤海辽东湾JZ9-3石油平台现场测量和标定结果表明,仪器整体运行良好,精确度较高,可以满足海冰连续、实时、准确的测量,可以为该海区冬季海冰监测提供准确数据,为冬季海上生产和船舶运输提供安全保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题的确立
• 1.3 本课题研究的市场前景
• 1.4 本课题主要的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 海冰厚度测量的国内外发展现状
• 2.1 直接测量法
• 2.2 物理测量法
• 2.2.1 遥感法
• 2.2.1.1 卫星遥感法
• 2.2.1.2 航空遥感法
• 2.2.1.3 动车雷达法
• 2.2.2 CCD监测仪光学测量法
• 2.2.3 仰视声纳测量法
• 2.2.4 电磁波测量法
• 2.2.5 基于冰的导电性测量法
• 2.3 本章小结
• 第3章 “雷达—激光”测量方法的理论探讨与验证试验
• 3.1 雷达测距可行性分析
• 3.1.1 雷达目标距离的测量原理
• 3.1.2 微波散射理论
• 3.1.3 渤海海水与海冰的电磁散射特征比较
• 3.2 激光测距可行性分析
• 3.2.1 激光测距原理
• 3.2.2 激光测距可行性分析与验证
• 3.3 “雷达—激光”测量冰厚的可行性试验
• 3.4 本章小结
• 第4章 “雷达—激光”冰厚测量仪工作原理与系统组成
• 4.1 “雷达—激光”冰厚测量仪技术原理
• 4.2 “雷达—激光”冰厚测量仪系统组成
• 4.3 “雷达—激光”冰厚仪部件选取、工作指标及特点
• 4.3.1 雷达的选取
• 4.3.1.1 雷达的工作指标
• 4.3.1.2 雷达的特点
• 4.3.1.3 雷达参数的设定
• 4.3.2 激光发射器的选取
• 4.3.2.1 激光发射器的工作指标
• 4.3.2.2 激光发射器的特点
• 4.3.2.3 激光发射器的设定
• 4.3.3 485/232通讯接口转换器的选取
• 4.3.3.1 485/232通讯接口转换器工作指标
• 4.3.3.2 485/232通讯接口转换器特点
• 4.3.4 PMD的选取
• 4.3.4.1 PMD的工作指标
• 4.3.4.2 PMD的特点
• 4.3.5 其它仪器的选取
• 4.3.5.1 计算机的选取
• 4.3.5.2 变压器的选取
• 4.3.5.3 通信电缆的选取
• 4.4 本章小结
• 第5章 “雷达—激光”冰厚测量仪现场应用结果及分析
• 5.1 参数模块设定与系统标定
• 5.1.1 参数模块设定
• 5.1.2 系统标定
• 5.1.2.1 “零点”标定
• 5.1.2.2 标准冰样标定
• 5.2 仪器架设与位置选取
• 5.3 系统的工作流程
• 5.4 计算机终端显示
• 5.5 海冰厚度的测量与分析
• 5.5.1 海冰厚度的测量
• 5.5.2 海冰厚度测量结果的分析
• 5.6 测量结果的误差分析
• 5.6.1 粗大误差
• 5.6.2 测量系统自身因素带来的误差
• 5.6.3 测量系统外部因素带来的误差
• 5.6.4 随机误差
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历