《岸基雷达海冰监测技术规程（征求意见稿）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岸基雷达海冰监测技术规程（征求意见稿）（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 HY T XXXX XXXX 岸基雷达海冰监测技术规程 The specification for sea ice monitoring techniques by shore based radar 征求意见稿 在提交反馈意见时 请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上 国家海洋局 发 布 ICS HY 中 华 人 民 共 和 国 海 洋 行 业 标 准 XXXX XX XX 发布 XXXX XX XX 实施 I 目 次 前言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 雷达数据 2 4 1 雷达数据源 错误错误 未定义书签 未定义书签 4 2 雷达布设要求 2
2、4 3 监测数据要求 2 5 监测范围及内容 2 5 1 监测范围 错误错误 未定义书签 未定义书签 5 2 监测内容 错误错误 未定义书签 未定义书签 6 监测时间与频次 2 7 监测技术与方法 2 7 1 监测准备 2 7 2 数据采集 2 7 3 数据预处理 2 7 4 技术要求 2 7 5 雷达海冰监测流程 3 7 6 雷达海冰信息提取 3 7 7 冰情分布专题图 4 8 监测报告 4 8 1 报告内容 4 8 2 报告格式 4 附录 A 规范性附录 雷达预处理方法 5 附录 B 资料性附录 雷达海冰监测专题图示例 7 附录 C 资料性附录 雷达海冰报告格式示例 8 参考文献 10 I
3、I 前 言 本标准按照GB T 1 1 2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由国家海洋局预报减灾司 科学技术司提出 本标准由全国海洋标准化技术委员会归口 本标准起草单位 国家海洋环境监测中心 本标准主要起草人 袁帅 宋丽娜 许宁 刘雪琴 史文奇 马玉贤 刘永青 杨永俊 陈元 1 岸基雷达海冰监测技术规程 1 范围 本标准规定了岸基雷达数据 监测内容 监测时间与频次 监测技术与方法 监测报告 本标准适用于我国渤海和黄海北部X波段与S波段的岸基雷达海冰监测 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的
4、引用文件 仅注日期的版本适用于本文件 凡是不注日期的引用文件 其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件 GB T 12763 2 海洋调查规范 第2部分 海洋水文观测 GB T 15920 海洋学术语 物理海洋学 3 术语和定义 GB T 15920 GB T 12763 2 界定的以及下列术语和定义适用于本部分 3 1 海冰 sea ice 所有在海上出现的冰统称海冰 除由海水直接冻结而成的冰外 它还包括来源于陆地的河冰 湖冰 和冰川冰 GB T 19721 3 2006 定义 2 1 3 2 固定冰 fast ice 沿着海岸形成并与海岸牢固地冻结在一起的冰 注 海面变化时能随之发生升降
5、现象 GB T 15920 2010 定义 2 6 3 3 3 浮冰 floating ice 漂浮在海面上的冰 GB T 15920 2010 定义 2 6 5 3 4 冰量 ice cover 海冰覆盖面积占整个能见海面的成数 包括总冰量 浮冰量和固定冰量 3 5 浮冰密集度 floating ice concentration 浮冰覆盖面积占浮冰分布海面的成数 3 6 海冰厚度 sea ice thickness 平整冰表面至冰底的垂直距离 3 7 海冰运动 sea ice motion 海冰运动方向指海冰漂流的去向 漂流速度为单位时间内海冰移动的距离 2 4 雷达数据 4 1 雷达布设
6、要求 岸基雷达发射器的布设宜选择邻近海边的空旷高地 周边50m内无高大物体遮挡 4 2 监测数据要求 监测数据要求如下 雷达数据格式必须为编译后的标准格式 如 X S等 或可用雷达软件直接读取的数据格式 雷达数据要有准确的时间记录 以表明数据的获取时间 一般以时间格式 如 20090630093028 x 数据获取时间为2009年6月30日9时30分28秒 命名雷达数据文件 雷达数据要有完整影像 无明显条带和坏线 注 雷达观测期间要有同步的气象观测数据 5 监测内容 岸基雷达海冰监测应包括以下主要内容 海冰分布状况 冰量和密集度 海冰漂流速度和方向 6 监测时间与频次 当地初冰日前半个月开始
7、持续至海面无冰之后半个月结束 每日的08时 14时和20时 海冰应急监测时 根据监测任务的具体要求确定监测时间与频次 7 监测技术与方法 7 1 监测准备 在雷达海冰监测工作开展前 应制定雷达海冰监测方案与应急监测预案 确定监测时次 完成仪器 设备及其配件的检查维修工作 准备好雷达数据采集 数据转换分析和数据制图常用软件 7 2 数据采集 应包括以下步骤 根据监测方案或预案的技术要求 调整雷达监测的量程范围 采集特定时刻与特定范围内的雷 达海冰监测数据 每一时刻或监测范围内应有至少2个雷达海冰监测数据文件 检查采集到的雷达海冰监测数据 通过文件大小 破损文件一般是正常文件大小的1 5倍 直 接
8、剔除破损数据文件 雷达监测数据转换成图 剔除有2条及以上明显条带或坏线的雷达数据 若筛选后没有可用的雷达海冰监测数据 可及时补测或代之以临近时刻的雷达数据 并对记录 补测和替代数据进行详细记录 7 3 数据预处理 雷达海冰监测数据预处理主要包括消噪和滤波等 预处理方法参见附录A 其中 小波变换的消噪方法 中值滤波法为仲裁方法 7 4 技术要求 雷达海冰观测要素及单位 准确度如下 冰量 单位为成 准确度为 1成 密集度 单位为成 准确度为 1成 浮冰漂流速度 单位为厘米每秒 cm s 准确度为 5cm s 浮冰漂流方向 单位为度 准确度为 5 3 7 5 雷达海冰监测流程 雷达海冰监测的具体流程
9、如下 a 量程调整 根据监测任务的实际需要调整雷达监测的量程范围 b 重复频率调整 可取LP MP SP三种模式 分别对应不同的观测量程 应根据量程调整 确 保屏幕上呈现清晰的雷达海冰回波画面 c 冰情要素监测 1 冰量 按照7 6 2规定的方法确定雷达海冰图像的浮冰分布面积占整个海冰图像范围的成 数 分12级 用0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10表示 按照表1记录 记录时取 整数 表1 冰量记录方法 记录栏记录内容 空白 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 海冰分布情况 海面无冰时 浮冰分布面积占 整个能见海域面 积不足半成 占半成以上 不足 一成半时 冰量记
10、 1 以此类推 整个能见海面布 满浮冰 但冰间有 缝隙 整个能见海面布 满浮冰 且无冰间 缝隙 2 密集度 监测和记录方法与冰量相同 海面无冰时 密集度栏空白 冰量为 0 时 密 集度记 0 当浮冰分布的海域内有超过其面积一成以上的完整无冰水域时 此水域不能 算作浮冰分布海域 当海面上有两个或两个以上浮冰分布区域时 应分别进行监测 取平 均值作为密集度 3 浮冰漂流 利用目视跟踪法或图像比对法进行浮冰漂流速度和方向的监测 海面无浮冰或 仅有初生冰时 流向 流速栏空白 漂流速度小于5cm s时 流速记 0 流向记 C 海面有浮冰 但无法监测到漂流速度和方向时 应在备注栏说明 d 数据记录 监测数
11、据文件应导出备份 并进行仪器使用记录和海冰监测工作记录 注 雷达辐射器以及主要监测设备应做防雷避雷处理 7 6 雷达海冰信息提取 7 6 1 冰量 雷达海冰观测冰量信息提取可在以下2种方法中选取 其中像元统计方法为仲裁方法 a 目视解译 根据雷达海冰图像区域大小 判读海冰覆盖面积在该区域中所占的比例大小 成数 b 像元统计 根据冰水的雷达回波值特征 设置冰水区分的阈值 提取出海冰像元个数 计算海冰覆盖面积 获 得该时刻的冰量 7 6 2 浮冰密集度 雷达海冰观测浮冰密集度信息提取可在以下2种方法中选取 其中像元统计方法为仲裁方法 a 目视解译 根据雷达海冰图像区域大小 判读海冰覆盖面积占海冰分
12、布区域的比例 成数 当浮冰分布的区域内有超过其面积一成以上的无冰完整水域时 则此水域不算作浮冰分布海面 当 海面有两个及以上浮冰分布区域时 应分别进行观测 取平均值作为浮冰密集度 b 像元统计 根据冰水的雷达回波值特征 设置冰水区分的阈值 提取出海冰像元个数 计算海冰覆盖面积 根 据冰水提取结果 统计海冰分布面积 计算浮冰覆盖面积占浮冰分布面积的成数 获得该时刻的浮冰密 集度 7 6 3 海冰漂流速度与方向 雷达海冰观测海冰漂流速度与方向信息提取可在以下2种方法中选取 其中图像比对法为仲裁方法 a 目视跟踪法 4 在雷达海冰动态扫描图像上 选择开阔海域 回波较强 易于分辨的特征冰块 定位起点并
13、记录坐 标和开始时间 目视跟踪该特征冰块一段时间 5分钟 后 定位终点并记录坐标和终止时间 通过 起点和终点的坐标和时间差计算出海冰漂流的速度和方向 b 图像比对法 根据雷达海冰灰度值分布 获取不同时刻的灰度值分布图像 取一定时间间隔 5分钟 的两幅 图像 提取出两幅图像同一特征点的坐标值 根据时间差和坐标值计算出海冰漂流速度与方向 7 7 冰情分布专题图 7 7 1 一般规定 在雷达海冰监测图像上 利用目视解译或其他方法获取雷达监测范围内的冰量 密集度和海冰漂流 速度与方向等 并以雷达海冰监测图像为背景记录相关冰情信息 形成冰情分布专题图 7 7 2 专题图要素 专题图应包含以下要素 专题图
14、名称 雷达数据成像时间 图示或图例说明 冰情专题信息 图像坐标 图像方位指示与比例尺 岸线分布 冰情概述 制作时间及人员 7 7 3 格式要求 专题图格式应符合以下要求 专题图名称位于专题图上方居中 字体采用黑色 宋体 字号根据图幅大小设定 图像位于名称下方 居中 专题冰情信息位于图像右侧 从上至下分别为冰情信息 冰情概述 冰型等海冰信息应标注在雷达海冰图上 比例尺和制图时间等信息位于图像右下方 比例尺在制图时间上方 专题图需包含陆地 海冰与海水等信息 图像采用极坐标 极径和极角单位分别为海里和度 专题图样图参见附录B 8 监测报告 8 1 报告内容 监测报告应包括以下内容 报告名称 发布单位
15、 发布时间 监测地点与通讯方式 实时冰情监测 固定冰概述 08时 14时和20时浮冰冰情概述 全天冰情概述 监测人员 附件 海冰观测记录表 实时雷达海冰监测冰情分布图 8 2 报告格式 雷达海冰监测报告格式示例参见附录C 5 附录 A 规范性附录 雷达预处理方法 A 1 小波变换的消噪方法 设 N 点离散含噪信号如式 1 所示 f t s t n t A 1 式中 s t 原始信号 n t 方差为 2 的高斯白噪声 服从 N 0 2 选取阈值 把低于 的小波系数 kj 设为零 保存高于 的 kj 由此得到原始信号的一个估 计 具体方法如下 对含噪信号 f t 利用小波快速分解算法做小波分解 得
16、到小波系数 kj 令 2 1 log2 N a 按下式计算经过阈值处理之后得到的小波系数 kj 如式 2 所示 kj kjkjkj kj sign 0 A 2 对 kj 利用小波快速重构算法进行重构 得到 f t 的估计值 tf A 2 时频分析去噪 时频分析是对非平稳信号进行分析的重要工具 将一维的时域信号和频域信号映射到二维时频平面 上 获得信号的联合时频分布 从而在时频域分别提取各信号分量 实现过程如下 对信号进行广义 S 变换 得到雷达信号的时频分布 S n k 估计信号的瞬时频率 nfi 根据信号的时频分布特性 确定滤波器的时频分布特征 拾取噪声信号的分布范围 根据瞬时 频率的统计特征 确定滤波器的带宽 B n 对 S h n H n k 进行反变换得到 y n 即为滤波后的输出 A 3 卡尔曼滤波 其思想是以最小均方误差为最佳估计准则 采用信号与噪声的状态空间模型 利用前一时刻的估计 值和当前时刻的观测值来更新对状态变量的估计 求出当前时刻的估计值 算法根据建立的系统方程和 观测方程对需要处理的信号做出满足最小均方误差的估计 卡尔曼滤波包括两个主要过程 预估和校正 预估过程
