《海洋气象水文探测无人艇完成自主航行》

  • 来源专题:大气污染防治
  • 发布时间:2017-11-06
  • 中国气象报记者简菊芳报道 近日,经改造后的海洋气象水文探测太阳能无人艇在厦门附近海域至台湾海峡开展了一次海上探测试验。数据显示,此次试验探测数据获取率达92%,其获得的气温、气压、海温、风等数据与台湾海峡附近的浮标探测数据基本吻合。此举标志着智能化海洋气象探测的开始,也是气象探测由近海向远洋延伸的重要起点。

      据悉,这是一次无人艇自主往返的航行,实现了海上探测的完全自动化,且航线偏差小于6米。中国气象局气象探测中心专家马舒庆介绍,此次为第二期探测试验,改进后的无人艇实现了其设计的全部功能,于试验当天13时15分准确到达目标航点,其到达航点的偏差不到10米,随即转向180度返航。

      今年4月,受厦门市气象局邀请,气象探测中心与中国科学院大气所、漳州市气象局等单位在漳州东山海域联合开展太阳能无人艇海洋气象水文探测试验。无人艇进行了第一期自动航行、自动探测、自动定位以及通过卫星链路远程操控无人艇、收集显示探测数据的试验。这是一次从近岸走向远海的准备性试验,验证了无人艇探测和航行的功能。

      据悉,该无人艇由中国科学院设计,是具有自动部署、自动探测、自动传输探测数据、自动回收功能的智能化移动探测平台,可以灵活、机动地在海洋上移动观测,也可以部署到现有监测设施所不能及的指定海域像锚系浮标一样定点观测,进行气象要素和海洋环境要素的监测,例如台风或海雾等海洋气象灾害的监测预警,可获取所处海域的实况画面,为气象预报预测提供加密和特定的监测资料与信息,能够及时掌握突发性天气或海洋环境事件,为政府相关部门的防灾减灾指挥调度与应急处置决策提供有价值的资料信息源。

相关报告
  • 《半潜式海洋气象探测无人艇研究获进展》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-04-06
    • 我国海岸线漫长,沿海经济发达,临近大陆和岛屿的海域辽阔,蕴藏着丰富的资源。随着海洋强国和“一带一路”战略的实施,海上交通运输、渔业养殖、油气开采、科学研究、旅游和军事等活动日益频繁。然而,我国沿海地区以及濒临海域的气候多变,气象条件和海陆环境复杂,经常发生台风暴雨、大风、风暴潮、大雾和海上强对流天气等海洋气象灾害。目前人们对这些海洋灾害性天气生消演变的科学认识还存在诸多不足,进而难以准确预报这些海洋灾害性天气,而海上尤其是外海气象观测资料的缺乏是主要原因。   海洋上的气象观测资料在发达国家和地区主要由卫星遥感、商船气象报和非业务性飞机观测提供,但比起陆地台站网所提供的资料在质量和数量上都有极大差距,不能满足科研和业务需要。这种状况限制了台风生成与发展机理、海-气相互作用以及厄尔尼诺事件相关的气候变化等研究的深入开展,极大地阻碍了海洋气象和水文环境预报尤其是台风天气预报能力的提高。我国周边广阔海域上的气象和水文观测站点还非常少,近海布置的浮标也不多。商船只能提供不连续、分散的气象海况报告,而海监飞机在恶劣天气时不能提供气象水文信息;岛屿和综合考察船的气象探空少,缺少覆盖面宽、时间连续的对流层廓线剖面探测。   目前我国在远海气象探测,尤其是海上垂直探空观测方面,还缺乏有效而又经济的技术手段。国内外还没有长航时无人驾驶可进行探空的海上气象观测系统,尤其是没有在复杂海况条件下生存并适用于气象探测的海上自动航行专用平台及综合观测技术。要尽快改变这种状况,需要发展海上自动部署及在任何海况条件下生存并实用的海洋气象环境原位探测技术,研制科研与业务共用新型海上气象水文观测平台。   2016年5月,中国科学院大气物理研究所无人艇研发团队成功研制了一款基于自控驾驶的半潜式海洋气象观测专用无人艇。该艇为半潜式结构,艇身大部分处于水线之下,只有设备仓位于水面以上,大大降低了海浪对艇体的影响,使无人艇航行非常稳定;同时无人艇的重心远远低于其浮心,使无人艇具备自扶正功能,大大提高了其在恶劣海况下的生存能力。   2016年5月至2017年11月半潜式海洋气象观测无人艇在淮河和渤海开展了一系列河试和海试,测试了半潜式海洋气象观测无人艇的功能、技术成熟性和业务化可行性,并首次在无人船上发射了探空火箭;获得了实时的海上气象观测数据、海表温度和海上边界层内的温度、湿度、气压以及风速和风向垂直廓线。系列河上和海上试验成功表明这种半潜式艇体结构设计结合自动航行控制、实时卫星数据通讯、气象水文自动观测和探空火箭发射等技术相结合,使得该艇能够远距离、长航时及在复杂海况条件下工作,能够开展连续、实时的海面气象观测,能够对中下对流层进行气象探空探测、实时数据和指令传输以及工作状态监控;可实现海洋尤其是远海气象与水文多要素的定点或走航式探测,作为海上自主部署与回收的流动自动气象站和探空站实时监测海上大风、大雾和雷暴等天气,同时监测海温海盐和海流等参数,为海洋气象水文业务和科研提供资料。这些海洋气象观测数据可以促进海-气相互作用、海气界面感热和潜热通量的估算、海洋边界层模拟和海洋卫星产品验证等的研究。 该研究成果被选为《大气科学进展》2019年第四期封面文章。
  • 《使用人工智能分析深海探测图像数据》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-09-29
    • 海洋研究的过程中产生了越来越多的数据和图像,为了能够科学地评估图像数据,自动化过程是必要的。GEOMAR的研究人员通过数据管理,现已首次开发了用于可持续海洋图像分析的标准化工作流程,并将相关的研究成果发表在近期的《Scientific Data》期刊上。 在海洋研究中,对大量数据的评估变得越来越重要。在深海中独立进行测量的潜水机器人或自主水下航行器目前可以记录大量的高分辨率图像,为了以可持续的方式科学地评价这些图像,在数据采集、管理和数据管理方面必须满足许多先决条件。在过去三年中,GEOMAR已经开发了一个标准化的工作流程,能够系统地、可持续地科学评估大量的图像数据。其背景是JPIOceans“采矿影响”项目。ABYSS自主水下航行器装备了一个新的数码相机系统,用于研究太平洋锰结核周围的生态系统。以这种方式收集的数据,首次对工作流进行了设计和测试。 该过程分为三个步骤:数据采集、数据维护和数据管理,这些步骤中都应该完成定义的中间步骤。例如,为了能够回答特定的科学问题,指定如何设置照相机、要捕获哪些数据或哪些照明是有用的是很重要的。尤其是,潜水机器人的元数据也必须被记录下来。研究人员认为,对于数据处理,将摄像机的图像数据与潜水机器人的元数据联系起来很重要。例如,ABYSS自动记录其位置、潜水深度和周围水的特性,所有这些信息都必须与相应的图像相关联,因为其为后续评估提供了重要信息。一项重大任务就是:ABYSS通过30次潜水过程收集了超过500000幅海底图像。团队为了这个目的而开发的各种程序确保了数据被整合在一起,不可用的图像材料例如模糊图像会被移除。 现在,该方法可以转移到任何项目,最后,用专门开发的算法“COONOD”为形式的人工智能用于进行实际应用中的评估。例如,利用该算法自动记录锰结节是否存在于照片中、什么大小和在什么位置,随后可以将单个图像组合并形成海底的大规模地图。研究团队计划在明年春季的下一次锰结核探测中,直接在船上进行对图像材料的评估。 (王琳 编译)