Методы сопряжения эмпирических данных и данных дистанционного зондирования при разработке геоинформационной системы прогнозирования гидрофизических характеристик мелкого моря

• Автор: Попов, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.35
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Анализ и обобщение современных методов и средств обеспечения

подводного мониторинга акватории Баренцева моря

1.1 Гидрологические и акустические особенности региона

1.2 Характеристика негативных факторов, влияющих на адекватное

описание акустических полей в водном бассейне Баренцева моря..

1.3 Анализ современных подходов к измерению и расчету

вертикального распределения скорости звука

1.4 Разработка алгоритма создания геоинформационной системы

акустической обстановки Баренцева моря
Выводы по главе
2 Метод применения данных дистанционного наблюдения за
морской поверхностью для уточнения гидроакустических условий
2.1 Метод сопряжения эмпирических данных и дистанционного
зондирования на основе ГИС
2.2 Основные направления применения геоинформационной модели в
решении задач прогнозирования гидрофизических характеристик..
Выводы по главе
3 Геоинформационная модель гидрофизических характеристик
акватории Баренцева моря
3.1 Акустическая модель Баренцева моря и принципы построения
ГИС на ее основе
3.2 Применения архивных данных для формировании слоев ГИС
3.3 Применение данных дистанционного зондирования для уточнения
прогнозируемых профилей
3.4 Учет потерь при отражении акустической энергии от дна. Слой
ГИС, описывающий типы грунта
3.5 Учет источников шума в акватории Баренцева моря
Выводы по главе

4 Результаты экспериментов по проверке основных теоретических
положений
4.1 Проверка полученных результатов путем сравнения их с
полевыми данными
4.2 Проверка полученных результатов путем имитационного
моделирования
4.3 Предложения по внедрению системы
Выводы по главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список использованных источников
Приложение А - Карты районов Баренцева моря с похожими вертикальными распределениями скорости звука
Приложение Б - Осредненные вертикальные распределения
скорости звука в районах с одинаковыми типами

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В эпоху резкого возрастания интенсивности освоения Арктического региона проблема увеличения количества потенциально опасных объектов и возникновения чрезвычайных ситуаций в водной среде и на её поверхности, а также на морском дне и в донных осадках особенно актуальна. Увеличившиеся объемы и разнообразие информации, поступающей сегодня в системы мониторинга, в значительной мере изменили требования к её комплексированию и представлению в геоинформационных системах различного масштаба. Большее значение имеет при этом оптимизация систем подводного мониторинга применительно к конкретным регионам. Практически очевидным является тот факт, что за счёт повышения эффективности информационного обеспечен систем управления в различных областях морской деятельности может быть достигнут эффект не меньший, чем в результате технического совершенствования систем и их элементов.
Несмотря на трудности, переживаемые Россией, она продолжает оставаться морской державой с протяжённостью морских границ 38,8 тыс. км. и площадью континентального шельфа 4,2 млн. кв. км. Прибрежная зона становится ареной сосредоточения ресурсных, экологических, оборонных усилий государств. В этой зоне сосредоточено 60% населения и 90% мегаполисов, стратегических, включая ядерные объектов, причём тенденция роста этих данных продолжается. Необходимость решения важнейших задач в этой зоне сопряжена с резким снижением информативности подводных систем наблюдения в связи с резким усложнением информационной обстановки. Это связано со сложными условиями формирования информационных полей различной физической природы, в первую очередь гидрофизических, обусловленных интенсивными возмущениями

2 Метод применения данных дистанционного наблюдения за морской поверхностью для уточнения гидроакустических условий
На основе концепции, представленной в предыдущей главе, и необходимости применения передовых методов и средств для улучшения информационного обеспечения был предложен метод сопряжения данных дистанционного зондирования и эмпирических данных для уточнения гидроакустических условий. Для этого были рассмотрены несколько проектов наблюдения за морской поверхностью из космоса. Выделены сильные и слабые стороны, описана возможность их применения в различных районах Арктики. Особое внимание уделяется дистанционному измерению солености, как наиболее молодому направлению.
2.1 Метод сопряжения эмпирических данных и дистанционного зондирования на основе ГИС
Было выдвинуто предположение, что для оценки возможности прогнозирования вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) могут быть использованы архивные данные, скорректированные измеренными на поверхности значениями температуры и солености.
Обсуждаемая модель использует данные, поступающие из различных источников, следовательно, необходимо рассмотреть механизмы ввода данных, а также их взаимного дополнения и коррекции. Общая структура метода представлена на рисунке 2.1.