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第1篇：遙感技術(shù)在地震中的應用范文

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；國土資源管理；土地資源調(diào)查；礦產(chǎn)資源監(jiān)測調(diào)查

中圖分類號：S-1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-09-0061-2

0 引言

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，更多的方面和領(lǐng)域通過利用遙感技術(shù)中高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對土地利用情況、土地執(zhí)法、土地變更等問題進行深入調(diào)查，在國土資源管理問題方面發(fā)揮出巨大的作用，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和遙感技術(shù)的深入運用，遙感技術(shù)已經(jīng)能夠應用到土地資源調(diào)查評價領(lǐng)域,并具有十分廣闊的應用前景。

1 遙感技術(shù)在國土資源管理中的應用現(xiàn)狀

遙感技術(shù)最初一般應用于遙感地質(zhì)填圖,隨著技術(shù)的發(fā)展，其應用領(lǐng)域逐漸拓展到地質(zhì)環(huán)境調(diào)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源開發(fā)以及地質(zhì)災害預警等眾多領(lǐng)域,尤其是在國土資源管理中的應用，已經(jīng)開始處在無法替代的地位,有效地為國土資源的管理規(guī)劃、礦產(chǎn)秩序管理和有效利用、地質(zhì)災害防治和礦產(chǎn)勘察提供了強大的技術(shù)動力。

1.1 土地資源調(diào)查監(jiān)測中遙感技術(shù)的具體應用

作為一種獲得信息的有效方式，遙感技術(shù)的信息量豐富、信息獲取周期短，并具有多光譜的特性，所以，它在我國的土地資源調(diào)查當中有著十分重要的作用。20世紀80年代，MSS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采集技術(shù)便開始應用于全國土地概查工作當中；80年代后期,原國家土地管理局應用航空遙感技術(shù)開展了全國絕大多數(shù)地區(qū)1：1萬土地利用現(xiàn)狀調(diào)查。90年代初，全國縣級土地詳查工作也在遙感技術(shù)的支持下展開，進入新世紀以來，大量新設備、新技術(shù)，諸如QuickBird,IKONOS,SPOT-5等高分辨率、多時段衛(wèi)星數(shù)據(jù)開始廣泛應用于土地資源的調(diào)查監(jiān)測當中，在全面展開利用動態(tài)遙感進行土地監(jiān)測工作的前提下，逐步建立了全國的土地遙感監(jiān)測體系。

所以，近些年來，遙感技術(shù)在國土資源管理中的應用已朝著標準化、規(guī)模化的方向發(fā)展。而隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各級政府也逐漸開始順應形勢，頒布了《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》《土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測規(guī)程》《SPOT2.5m數(shù)字正射影像圖制作技術(shù)規(guī)定》等標準規(guī)程，2005年，國土資源部承擔了國家“863”課題“規(guī)?；咝恋刭Y源遙感業(yè)務運行系統(tǒng)”建設，開展了高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)處理、土地利用信息自動提取等各種遙感高端技術(shù)的研究；2007年，第二次全國土地調(diào)查利用了大量的技術(shù)方法和技術(shù)路線，使遙感技術(shù)得到了廣泛的應用和發(fā)展。

1.2 在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與地質(zhì)災害監(jiān)測中遙感技術(shù)的應用

現(xiàn)代遙感技術(shù)的進步和發(fā)展，對環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)災害監(jiān)測的研究提供了嶄新的道路。在地質(zhì)災害，諸如地震、滑坡、泥石流等的調(diào)查研究中,遙感技術(shù)的優(yōu)勢和作用被充分發(fā)揮，在1976年唐山地震的救災工作時，我們利用機載遙感資料進行震后相應的救災工作，而且利用高科技的1：1萬航片制定了相應的震害圖，在唐山地震的營救中起到了重要的作用，有效提升救災工作效率，能夠節(jié)省時間和資金的耗費，更加真實客觀地反映了災害地區(qū)的受災狀況。

除此之外，在2008年汶川大地震中，遙感影像技術(shù)也被利用于有效提取并分析活動性線性構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造信息，從而獲取汶川地區(qū)地面斷裂、冒沙和位移等各種地貌的直觀畫面和直觀情況分析,從構(gòu)造規(guī)模、地質(zhì)活動程度等各個方面有效分析出余震發(fā)生的種種情況及其危害程度,評估災害造成的損失情況，并且《汶川地震災害地圖集》的出版，也是以遙感技術(shù)所獲得的各項資料為依據(jù)而制作的。此外,通過對不同時間遙感資料進行對比，可以了解容易發(fā)生震后滑坡、泥石流等地質(zhì)不穩(wěn)定的地區(qū)，幫助進行相應的預測和分析，充分地了解已發(fā)生各種地質(zhì)災害地區(qū)地質(zhì)的破壞程度，做好防震救災工作。

1.3 在礦產(chǎn)資源調(diào)查、開發(fā)利用監(jiān)測中遙感技術(shù)的應用

高光譜遙感一般利用搭載于航空或航天平臺上的成像光譜儀監(jiān)測各類地物的光譜特性,取得相應的圖譜合一的信息。所以，它被充分地利用到礦產(chǎn)資源調(diào)查、開發(fā)和利用的各類監(jiān)測活動，為其提供了技術(shù)支持和發(fā)展空間。

隨著AIS-1的出現(xiàn)，遙感技術(shù)在地質(zhì)方面的應用由多光譜的定性描述向高光譜定量物質(zhì)組成鑒別進行技術(shù)跨越，至此，我國高光譜礦物填圖技術(shù)逐步開始應用到地表巖石、礦物的具體識別與填圖當中。20世紀90年代開始,國土資源部利用遙感技術(shù)對多個礦產(chǎn)資源進行了開發(fā)和監(jiān)測，基本查明了進行監(jiān)測的區(qū)域各類礦種能夠進行開采的具置、廢棄物分布狀況等，并方便進行各類執(zhí)法活動，經(jīng)過多年的實踐，各類與礦產(chǎn)資源開發(fā)有關(guān)的遙感技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展，為礦產(chǎn)資源開發(fā)活動能夠長期有效地進行奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 遙感技術(shù)應用中存在的種種問題

2.1 數(shù)據(jù)資源不夠豐富

多時相、高分辨率的遙感信息資源在國土資源管理工作當中顯得尤其重要，雖然它已經(jīng)在各方面有很大的提高，但是，由于科技和資金等問題的限制，高質(zhì)量、高水平的遙感數(shù)據(jù)的衛(wèi)星源卻很少。在國內(nèi)現(xiàn)在雖然有“遙感三號”、“遙感四號”等能夠有效用于國土資源的管理工作，但這些衛(wèi)星分辨率具有相對較低、成像周期長等缺點，所以不能完全滿足國土資源管理工作的各類需求。因此，我國一般從國外購買相應的遙感數(shù)據(jù)和遙感資料，因此，高質(zhì)量遙感數(shù)據(jù)資源十分珍貴，我國自主獲取高質(zhì)量、高水平的遙感影像數(shù)據(jù)源的各種手段還有待進一步拓展和提升，才能獲得更好的遙感資料。

2.2 遙感技術(shù)實力薄弱，高分辨率遙感影像的信息自動化水平不高

目前，遙感技術(shù)能夠?qū)χ蟹直媛蔬b感數(shù)據(jù)進行十分成熟的科學研究。而目前土地利用遙感監(jiān)測必須在充分滿足管理和生產(chǎn)需要的前提下進行，但目前基于紋理的分類和信息提取技術(shù)仍然不能滿足要求，高分辨率遙感影像的信息自動化水平不高。

3 遙感技術(shù)在未來的國土資源管理中的發(fā)展狀況

作為一項新的技術(shù)手段，隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及各類數(shù)據(jù)庫資源的有效利用，遙感技術(shù)在國土資源管理中的應用向更深層次和更廣泛的空間發(fā)展。

3.1 土地利用調(diào)查與監(jiān)測方面遙感技術(shù)的利用前景

一般來說，國土資源部每年對全國50萬人口以上城市的土地利用情況進行相應的監(jiān)測工作。但近些年來，隨著對國土資源管理工作的需要，許多省市進行監(jiān)測的時間間隔越來越短。隨著管理工作的需要和科技的發(fā)展，遙感技術(shù)的各類特征和優(yōu)勢，十分有利于相應工作的開展，所以，一些地級市為了更好地進行國土管理工作，也開始進行相應的監(jiān)測工作,其趨勢是省級監(jiān)測的時間間隔將會越來越短，地級市進行監(jiān)測的次數(shù)越來越多。

近年來，隨著遙感技術(shù)調(diào)查工作的順利開展和進行，幫助國土資源管理部門和各級政府基本實現(xiàn)了遙感監(jiān)測技術(shù)在國土資源管理中的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營和應用。但由于種種限制，在天氣狀況不好的情況下,常用的遙感影像數(shù)據(jù)技術(shù)對于數(shù)據(jù)和資料的獲取有著很大的缺陷性和局限性，不能準確地獲取國土利用問題的各類資料，所以，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和提高，遙感技術(shù)需要避免惡劣天氣所帶來的種種影響，使其具有全天候穿透能力等優(yōu)勢，這樣將會在未來的土地利用和調(diào)查中充分發(fā)揮其重要作用和價值。

3.2 資源開發(fā)和管理方面遙感技術(shù)的利用前景

利用高光譜遙感技術(shù)光譜信息層次豐富、波段窄、分辨率高等優(yōu)勢，能夠做到反復演示某些指示礦物的豐度，將使遙感技術(shù)能夠更好地利用在各種礦產(chǎn)資源的開發(fā)管理和監(jiān)測方面，成為地質(zhì)及礦產(chǎn)資源找礦、監(jiān)測等方面的重要技術(shù)手段。

3.3 地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與地質(zhì)災害監(jiān)測方面遙感技術(shù)的利用前景

遙感技術(shù)應用于地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與地質(zhì)災害監(jiān)測具有不可代替的優(yōu)勢，針對目標區(qū)域的特點，利用遙感技術(shù)，可以對目標區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災害進行監(jiān)測，而且遙感技術(shù)應用于地質(zhì)災害監(jiān)測逐步從定性化向定量化發(fā)展，并可逐步應用于地震前期的監(jiān)測，今后，利用遙感技術(shù)研究地質(zhì)災害，一般需要在使用衛(wèi)星系統(tǒng)的基礎(chǔ)下，以航空、地面等多種監(jiān)測為主要的手段，進行全天候、多時相的連續(xù)觀測，從而達到事半功倍的效果和作用。

4 結(jié)語

在利用國土資源遙感的發(fā)展方向就是要做好調(diào)查與分析研究的結(jié)合、遙感技術(shù)與常規(guī)方法的結(jié)合,才能取得更好的效果。隨著地理信息系統(tǒng)的廣泛運用和計算機技術(shù)的日益推廣，在國土資源管理工作中有效利用遙感技術(shù)不僅有著很強的可行性，而且也有著很強的實踐性，這在很大程度上一定會為國土資源管理帶來革命性的進步。

參考文獻

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第2篇：遙感技術(shù)在地震中的應用范文

神奇儀器探測生命

在搜救現(xiàn)場畫面中，我們時?？吹剿丫热藛T手中握有一個帶有顯示屏的小盒子。這種神奇的裝置叫做生命探測儀。在拯救地震廢墟中的被掩埋者時，生命探測儀不需要鉆孔、布置電纜和對環(huán)境進行靜音處理，可使搜救工作變得簡單易行，因而拯救了許多生命。

生命探測儀是一種探測人體呼吸和運動的儀器，由發(fā)送器、接收器和電腦組成。雷達信號發(fā)送器連續(xù)發(fā)射電磁信號，對一定空間進行掃描。接收器不斷接收反射信號。電腦對返回信號進行數(shù)據(jù)處理。如果被探測者保持靜止，返回信號是相同的；如果目標在動，則信號會有差異。由于呼吸的頻率較低，儀器完全可以把呼吸運動和其他較高頻率的運動區(qū)分開來。生命探測儀的探測距離可達30～50米，穿透實體磚墻厚度可達2～3米。

除了利用聲波的生命探測器外，也有利用光波和紅外線等可視的方法直接尋找被掩埋者的生命探測儀器。它們在汶川地震救援工作中均有用到。其中，光學生命探測儀俗稱“蛇眼”，利用光反射進行生命探測。儀器的主體呈管狀，非常柔韌，能在瓦礫堆中自由扭動。儀器前面有細小的探頭，可深入極微小的縫隙探測，類似攝像儀器，將信息傳送回來，供救險人員及時采取有效措施予以救護。

生命探測儀多種多樣，功能各異，應用領(lǐng)域也在不斷擴展。一種利用人體本身存在的靜電場原理來工作的生命探測器，由反射器、引向器、放大器和天線陣列構(gòu)成，對隱蔽在墻壁后面的人體進行探測，非常靈敏。使用時，將該裝置指向可疑方向?qū)λ闹苓M行掃描。掃描到人體信號時，定向天線便會指向靜電場最強方向。另有一種“生命衛(wèi)士”探測器，通過探測由心臟跳動產(chǎn)生的超低頻電磁能，來對人的準確位置進行判定。無論是在金屬門、沙地和深水內(nèi)都可以準確地進行探測。這種裝置還能夠區(qū)分人和靈長目動物產(chǎn)生的低頻信號，在實施救援時做到準確無誤。美國研制的“手電筒式”雷達系統(tǒng)，將多普勒雷達技術(shù)與高速信號處理技術(shù)相結(jié)合，可以從雜亂的回波信號中提取人體所特有的信號。該系統(tǒng)可探測由于心跳或呼吸而產(chǎn)生的人胸部的微小運動，而且還能濾除環(huán)境雜亂信號，從而顯示出隱蔽在墻壁后的信息，探測出隱蔽在水泥墻、木墻和鋼門后面的人體生命。

空間遙感測繪圖像

汶川大地震的重災區(qū)通信中斷，道路堵塞，利用遙感技術(shù)制作遙感圖像成為及時了解災情的最佳途徑。遙感飛機可給抗震救災提供第一手的資料，便于制訂抗震救災方案。5月14日，5架高性能遙感飛機飛抵災區(qū)。2架載人高空遙感飛機可分別拍攝高分辨率的光學和雷達圖像，具有全天候全天時快速獲取大面積災情數(shù)據(jù)的能力；3架無人低空遙感機則能在云下超低空飛行，拍攝不易到達地區(qū)的清晰圖像。

空間遙感也叫航天遙感或太空遙感，工作系統(tǒng)主要由三部分組成。一是能夠接收物體輻射或反射電磁波、感知遠處物體性質(zhì)的遙感儀，如攝像機、多光譜攝影掃描儀、微波雷達以及激光散射儀等設備；二是運載工具，科學上稱作遙感平臺。一般空間遙感大多利用飛機作為遙感平臺，航天遙感則需利用人造衛(wèi)星、航天飛機或宇宙飛船做平臺：第三種設施是識別設備，主要由電子計算機、彩色合成儀、圖像數(shù)字儀器等組成。

空間遙感在實際操作中運用電磁波來進行工作，利用計算機和電子技術(shù)，通過安裝在航天器上的遙感器，來感測地面目標的波輻射特性，并將這些特性記錄下來供識別和判讀。經(jīng)過分析比較，就可以得到有關(guān)物體的各種信息。

空間遙感技術(shù)作為一種高新技術(shù)在不斷發(fā)展和完善，應用領(lǐng)域也在日益擴大。最初，遙感主要用于軍事偵察。通過遙感衛(wèi)星來探明各地發(fā)生的新型武器實驗或是進行的軍事演習。根據(jù)紅外掃描儀的紀錄，可以發(fā)現(xiàn)飛機起飛和降落情況。甚至在飛機離開機場之后，可以跟蹤判斷起飛先后和飛行方向?，F(xiàn)在，遙感技術(shù)在探測石油、天然氣、礦產(chǎn)和海洋資源方面，不斷做出貢獻。遙感技術(shù)在檢測土壤鹽堿度和監(jiān)測水質(zhì)和大氣污染上也會收到良好的效果。在氣象預報、預測地震、發(fā)現(xiàn)森林火災和農(nóng)田病蟲害等諸多方面，遙感技術(shù)發(fā)揮著巨大作用。目前，人類已經(jīng)開始運用遙感技術(shù)對月球、金星、水星、火星等星球進行觀測，為天文學的發(fā)展提供了極其寶貴的資料，為進一步發(fā)現(xiàn)和揭示宇宙的秘密開拓了新的途徑。

新型設備發(fā)揮威力

汶川地震發(fā)生之后，救援人員在爭分奪秒進行救援和恢復建設中，相繼使用了一些不太常見的新型技術(shù)和設施，從而在抗震救災中發(fā)揮出巨大威力。

定位通信系統(tǒng)地震發(fā)生的第三天上午，應急通信小分隊搭乘直升機抵達震中汶川縣城。他們通過攜帶的“北斗”定位通信系統(tǒng)，開設了衛(wèi)星電話、電臺，于是，汶川縣城中斷多時的通信很快得以恢復。5月15日，定位通信系統(tǒng)傳回了汶川災區(qū)最新災情和救援情況以及救援部隊到達指定救援位置、在災區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)展開全面搜救的消息。

二氧化碳探測空氣中二氧化碳的含量一般為0.03％，若是地震廢墟中某個空間的二氧化碳超標，則說明其中有人在呼吸，或者近期內(nèi)有遇難者。此次日本救援隊攜帶二氧化碳探測器開展救援工作。二氧化碳探測器的“體型”很小，只有兩個煙盒一般大小。儀器上連有一條膠管，管端附有類似吸管的物體，以此探測空氣中二氧化碳含量。二氧化碳探測器操作非常簡單，只需將探測器吸管尖端從廢墟的縫隙中伸進去，便可以即時測量廢墟內(nèi)二氧化碳的含量。

救援直升飛機直升機具有機動能力強、突擊速度快的特點，可以超越地理障礙迅速向目的地投送救援人員。此次汶川地震的救援，直升機發(fā)揮了重要作用?？梢缘竭_十分險惡的地方開展工作，也能夠在地面救援人員還沒有到達的情況下率先到達災區(qū)，及時組織和帶領(lǐng)幸存者展開救援工作。

架設漕渡門橋漕渡門橋?qū)嶋H上是一種臨時浮橋的一部分，具有船的功用，能夠在水面上移動。地震不但導致房屋倒塌，還因為滑坡而導致鐵路、公路等陸路交通的中斷。此時，需要水路配合空運，以便發(fā)揮更為有效的作用。5月15日，某工兵團在都江堰紫坪鋪水庫開始架設漕渡門橋，使用的漕渡門橋長25.26米，寬6.4米，載重60噸，完全可以運送大型挖掘機械。由于漕渡門橋采用的是漂浮功能很好的高強度低密度合金、碳纖維等材料，比一般的船只更為輕便和結(jié)實，便于運輸和搬運。漕渡門橋受水位變化的影響小，靠岸點有較多的選擇余地，并可迅速轉(zhuǎn)移渡口位置。

第3篇：遙感技術(shù)在地震中的應用范文

當前無人機已經(jīng)發(fā)展成一門綜合性現(xiàn)代化信息技術(shù)，通過使用無人機對水利工程進行航拍及三維建模，探討無人機作為新興的技術(shù)手段在水利工作中的應用。

關(guān)鍵詞：

無人機；三維模型；水文監(jiān)測

1無人機簡介

無人機是在內(nèi)置程序操控下自主完成預設飛行任務的不載人飛行器，雛形最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)以前，最開始研發(fā)目的是用來做軍事訓練靶機。20世紀90年代后，信號處理和通信技術(shù)的提高促進了無人機的發(fā)展，自動駕駛儀的出現(xiàn)讓無人機有了質(zhì)的飛躍。到目前為止，無人機航拍已經(jīng)發(fā)展成為一門綜合性的技術(shù)，以無人機作為平臺搭載遙感設備如高分辨率航空相機、微型單反、紅外傳感器、激光傳感器、測磁儀等獲取信息，用計算機對影像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成二維或者三維效果圖像，是集成了航空攝影、遙控遙測、視頻影像傳輸和三維電子影像處理的新型應用技術(shù)。

2無人機優(yōu)點

近年來，無人機技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展很快。無人機低空飛行采集高分辨率影像這種工作方式，彌補了衛(wèi)星和大飛機航拍因云層遮擋遺漏目標區(qū)域影像的缺點，解決了衛(wèi)星和大飛機遙感航拍耗時過長、機動性不足等問題。傳統(tǒng)航空遙感技術(shù)由于受限于航空平臺、傳感器和目標空域等多重因素，在獲取較小面積遙感影像成果方面存在經(jīng)濟和時間成本都非常高的問題。小型無人機具有結(jié)構(gòu)簡單、無人駕駛、低成本等優(yōu)點，能夠在低空較小范圍內(nèi)快速采集高清晰遙感成果，可以作為傳統(tǒng)大范圍航空遙感結(jié)構(gòu)下的的細節(jié)補充，在未來航空遙感體系中是不可或缺的組成部分。綜合起來，無人機技術(shù)有下列優(yōu)點：無人機可超低空工作，在云下飛行，不受云層影響；低空貼近飛行目標區(qū)域，可以采集很高分辨率的遙感影像；不受飛行區(qū)域地形限制，準備工作簡單，對起降場地要求很小，起降方式靈活；遙感成果多樣，可以多角度多航次全面獲取地形地貌數(shù)據(jù)，成果不局限衛(wèi)星和大飛機的正射影像等常規(guī)產(chǎn)品，還可以支持構(gòu)建數(shù)字地表模型、三維景觀模型等；生產(chǎn)成本低，維護費用低，保養(yǎng)簡單，操作員培養(yǎng)簡單；可以進入交通不便或者危險區(qū)域探測及監(jiān)測，排除了人員危險，可劃定某固定區(qū)域作重點航測，旋翼無人機可針對具體地物作懸停航測；效率高，耗時短，應急能力高。

3獨流減河防潮閘三維建模

為了測試無人機航拍效果，我們選擇獨流減河防潮閘為實驗對象，使用MotoarSkyMS670四旋翼無人機航拍，通過無人機配套軟件生成閘所三維模型。MotoarSkyMS670無人機操控簡單、靈活機動、無需跑道，可以快速到達指定目標區(qū)域，具有80min長航時、180個自動航點、一鍵或者低電壓返航、手機平板操控、實時視頻回傳、可根據(jù)飛行高度預計像素分辨率及航拍照片影像重疊率、自動計算航線、支持全自動駕駛模式、能夠記錄每次飛行日志、專業(yè)航線規(guī)劃模塊、支持地面站相機拍照控制、能夠智能配置對某一區(qū)域進行全覆蓋影像飛行、可一鍵生成數(shù)字高程模型、數(shù)字地表模型、正射影像等特點。（1）地面站通過無線電臺方式與無人機相連，利用無人機內(nèi)置定位模塊返回的數(shù)據(jù)自動確定無人機所在位置坐標，確定無人機起飛起始位置及返航降落地點，同時地面站軟件可以實時顯示無人機所在區(qū)域地圖，方便對測量區(qū)域進行飛行規(guī)劃。對待測目的區(qū)域進行規(guī)劃，如果任務范圍較大，可以根據(jù)工作需要將大范圍待測區(qū)域分割成小區(qū)域，對各個小區(qū)域分別做航線規(guī)劃，這種方式可減少單位時間工作量也方便檢核已航拍結(jié)果完整性。（2）在地面站地圖中選擇待航拍區(qū)域并框選這一范圍，可以根據(jù)目標區(qū)域自主選擇矩形或者多邊形，框選完畢后自動計算該框選區(qū)域所要測量的面積、飛行時間、飛行距離、路徑、航線數(shù)等信息。（3）地面站根據(jù)實際工作所用的相機型號、鏡頭焦段、飛行高度信息自動計算航拍照片重疊率等信息。飛行控制人員如果認為軟件自動計算的飛行參數(shù)不夠完善，也可以人工進行調(diào)整，設定完畢后地面站系統(tǒng)將航線信息等飛行參數(shù)上傳到無人機主控，然后將無人機解鎖調(diào)整至待起飛狀態(tài)，將飛行模式切換至自動飛行，無人機按照地面站既定的參數(shù)執(zhí)行自動航拍任務，此時即使地面站電腦等硬件關(guān)機損壞也不會影響無人機執(zhí)行任務，任務執(zhí)行完畢無人機自動返航至起飛地點，如果執(zhí)行任務途中遇到突況可一鍵返航，低電壓時也會自動返航。（4）無人機根據(jù)地面站軟件預先設置好的飛行參數(shù)進行自動航拍，根據(jù)照片重疊率連續(xù)采集照片，自動飛行任務完成后將照片導入系統(tǒng)配套后期處理軟件，后期軟件可通過地面站系統(tǒng)設置的照片重疊率一鍵進行照片自動拼接合成工作。（5）將所拍照片全部導入后處理軟件，軟件自動計算照片重疊點并根據(jù)照片所存儲的相機信息算出相片拍攝位置及角度，然后軟件按照算法自動計算生成當前飛行任務所航拍區(qū)域的三維數(shù)字點云。航拍圖軟件處理。（6）根據(jù)三維點云生成三角網(wǎng)格模型，再將模型貼圖生成彩色，由于三維點云中每一點都帶有坐標，軟件將坐標值等數(shù)值賦予模型，使得三維模型可用于距離測量、面積測量、體積測量等，也可輸出DEM等成果。

4無人機在應急監(jiān)測中的應用

在應急監(jiān)測中，傳統(tǒng)人工方式存在效率低、成本高、人員危險大等問題。這些問題完全可利用長航時無人機參與航測，可以節(jié)省成本、降低人員危險、提高工作效率。在洪災險情等緊急情況中，傳統(tǒng)工作方式中多用人工乘車船到現(xiàn)場或者使用大型直升機懸空方式監(jiān)控洪澇區(qū)域，定損查勘工作也基本采用人工方式獲取數(shù)據(jù)，這些方式相比較來說成本高、人員危險系數(shù)大、應急響應不及時，如果用無人機參與航測，可解決交通中斷及人員危險等問題，可以低成本快速巡查洪澇區(qū)域險情，實時傳輸現(xiàn)場狀況，第一時間了解受災損失情況，提高應急處理能力和工作效率，為應急救災等工作提供重要信息支持。在“5•12”汶川地震和“8•3”魯?shù)榈卣鹬袩o人機在抗震救災中發(fā)揮了獨特的作用。

5無人機在水文工作中的潛力

除了實現(xiàn)水利工程建模功能外，無人機視頻實時回傳技術(shù)可將交通不便或者危險地帶的實時情況回傳給地面站，在應急監(jiān)測中，可以利用同一區(qū)域多期地形三維數(shù)據(jù)對比功能做滑坡體量計算、堰塞湖壩體及容量計算、災后損失評估等工作。當前我國水文基礎(chǔ)設施建設已經(jīng)取得巨大成就，但中小河流水文監(jiān)測建設還不夠完善，可以充分利用無人機等現(xiàn)代信息化工具提高水文工作效率。在水利工程安全監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測等工作中，無人機也可發(fā)揮巨大作用。當前重要水利工程安全監(jiān)測工作多用人工攜帶照相或測量設備定期巡檢，水庫及壩區(qū)等區(qū)域巡查基本靠人工巡查，時間長、效率低，而通過無人機技術(shù)可以在短時間內(nèi)完成庫區(qū)和工程的巡查，提高工作效率、縮短巡查周期、加大管理力度，拓展水利工程監(jiān)控范圍；在水環(huán)境監(jiān)測工作中，遇到大面積水污染問題時同樣可以利用無人機定時定點實時巡查監(jiān)控，可以快速獲取監(jiān)測目標現(xiàn)狀影像，同時采用軟件計算無人機采集影像中水污染的面積便可快速完成水污染區(qū)域確定和區(qū)域變化的監(jiān)測。

6結(jié)語

第4篇：遙感技術(shù)在地震中的應用范文

關(guān)鍵詞:海洋環(huán)境污染海洋災害海洋工程與海洋環(huán)境相互作用

隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴酷的海洋自然環(huán)境，海洋災害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預報海洋災害的發(fā)生、發(fā)展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施，也成為嚴重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源，需要在海上進行各類工程建設，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。

在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。

一、海洋環(huán)境特征對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究

以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。

此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。

用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通?？刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。

針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。

在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。

應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。

能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。

二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究

海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。

在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。

我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。

近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。

以下的一些研究內(nèi)容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。

海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。

因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu)；研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。

為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。

三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策

為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。

由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。

隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城平建設中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認真解決的問題。

第5篇：遙感技術(shù)在地震中的應用范文

以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預測預報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預報外，也應加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。

此項研究應通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。

用數(shù)學模擬方法來建立海洋水質(zhì)預測預報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預測預報模型，這些水質(zhì)預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學模型；波浪數(shù)學模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型。

在水流數(shù)學模型研究方面，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應考慮湍流效應。此外，采用坐標變換，可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數(shù)學模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型為基礎(chǔ)，針對水溫和鹽度分層流的流動特性，考慮浮力對紊動的影響，建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k－（單流體數(shù)學模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學模型。

在波浪數(shù)學模型研究方面，可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能

夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。

針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N—S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。

在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型?？梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數(shù)值模擬。

在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分數(shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報系統(tǒng)作為目標，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應用前景。

應該指出，在海洋水質(zhì)預測預報模型研究方面，數(shù)學模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學性和預測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。

能模擬海洋動力因素的先進實驗設備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。

二、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施與對策

為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。人們現(xiàn)已在建造或設計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。

由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復雜和龐大，保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災害。隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態(tài)學、社會經(jīng)濟學及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。

隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城平建設中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認真解決的問題。

鑒于黃河三角洲海岸線不斷依退所帶來的國土面積減少、陸上設施受到威脅甚至破壞、對黃河三角洲濕地自然條件的毀滅性破壞等一系列問題，也是非常迫切需要研究的課題。此外，長江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸開發(fā)、灘涂圍墾和岸灘保護及整治工程對水域影響所引起的環(huán)境問題及其對策，也切枰?重點研究的課題??BR>以主要經(jīng)濟發(fā)達的河口和海岸帶地區(qū)以及主要海域的經(jīng)濟發(fā)展為背景，建立一個數(shù)字化的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模擬系統(tǒng)。與防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)一樣，將環(huán)境工程、水利工程、土木工程與網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地針對經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，預測由于發(fā)展經(jīng)濟帶來的海域環(huán)境水污染的惡化、海洋自然災害（臺風、巨浪、風暴潮、地震、冰害、地質(zhì)災害）頻發(fā)的情況。人類活動特別是大規(guī)模工程建設所引起的海洋環(huán)境的變遷和海岸演變，以及它們之間的相互作用，用數(shù)字手段統(tǒng)一地加以處理，建立智能化的決策支持系統(tǒng)，以促進國民經(jīng)濟持續(xù)、健康地發(fā)展，將會是決策部門進行宏觀決策和具體規(guī)劃時的一個十分有

效的手段。

三、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究

海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來，我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺，1989年風暴潮損失超6億元，1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等）。當前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風暴潮，形成風暴潮災害。

在我國北方海域（渤海和北黃海），冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學研究中的一個課題。

我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物（海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等）發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災害——火災、環(huán)境污染等的后果也不堪設想。

近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。

以下的一些研究內(nèi)容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關(guān)鍵技術(shù)所必需考慮的，如近海環(huán)境地震危險性分析，設計地震動參數(shù)和頻譜特性，強震海底多維地震動及其空間分布規(guī)律，地震波傳播特性及地震動輸入機理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考慮周圍水介質(zhì)影響的結(jié)構(gòu)振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯(lián)合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗；核電站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用，碼頭及護岸建筑物地震穩(wěn)定性；海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。

海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設計不周或設計標準偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。

因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復雜海洋環(huán)境條件下（風、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設計與建造新型抗災工程結(jié)構(gòu)；研究和設計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。

為了及時掌握海洋環(huán)境的風云變幻和災害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災害的預報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災害觀測網(wǎng)絡、預報與預警系統(tǒng)、沿岸防災準備和各類應急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設施防災減災數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災害破壞的過程，建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統(tǒng)。