近海測(cè)量近海視頻測(cè)量

近海測(cè)量是海洋觀測(cè)的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)的沿海水文監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段包括聲、光、電、磁等傳感器和測(cè)量?jī)x器，并且隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，監(jiān)測(cè)傳感器和儀器也在不斷改進(jìn)和更新，從而推動(dòng)著對(duì)近海研究的不斷發(fā)展。

這些測(cè)量設(shè)備，有時(shí)會(huì)成本很高，有時(shí)在布放時(shí)，受海況等影響，要而對(duì)安裝現(xiàn)場(chǎng)的重重困難，而且，這類(lèi)設(shè)備通常是單點(diǎn)測(cè)量型的，在測(cè)量的空間覆蓋范圍和分辨率方而也存在不足。

與此相比，采用視頻傳感器，一個(gè)或幾個(gè)攝像機(jī)安裝在不同地方，觀測(cè)近海幾公里范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)狀況，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)、直接傳輸或聯(lián)網(wǎng)方式，采集現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，再運(yùn)用圖像處理和信息分析，可以獲取近海環(huán)境過(guò)程和特征參數(shù)。

視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)具有成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、空間覆蓋而，空間分辨率高，測(cè)量參數(shù)多等優(yōu)勢(shì)，可及時(shí)對(duì)近海的海灘、岸線(xiàn)、潮汐、波浪、海流等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，因此，成為了近?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的新方法。近年來(lái)近海視頻監(jiān)測(cè)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，視頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，對(duì)近海實(shí)時(shí)測(cè)量、科學(xué)研究、海灘安全等具有重要作用。

近海測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成

近海視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)視頻測(cè)站、公用或?qū)Ｓ猛ㄓ嵕W(wǎng)和數(shù)據(jù)中心三部分組成。

現(xiàn)場(chǎng)視頻測(cè)站

現(xiàn)場(chǎng)視頻測(cè)站部分由攝像機(jī)（包括攝像頭、變焦鏡頭、云臺(tái)、云臺(tái)控制器等）、視頻采集器、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)等組成。

根據(jù)測(cè)站具體需要，可以安裝一個(gè)或幾個(gè)攝像機(jī)，多個(gè)攝像機(jī)分別以不同分辨率對(duì)應(yīng)在不同區(qū)域，觀測(cè)近海幾公里范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)狀況，云臺(tái)可以由遠(yuǎn)程中心服務(wù)器控制調(diào)節(jié)。

視頻采集信號(hào)可以是一幀靜止圖像，也可以是時(shí)間連續(xù)的序列圖像。

視頻采集器系統(tǒng)將采集到的實(shí)時(shí)視頻信號(hào)以JPEG、MPEG的方式進(jìn)行壓縮處理，然后進(jìn)行打包處理，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)、直接傳輸或聯(lián)網(wǎng)方式，向中心服務(wù)器發(fā)送。

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)對(duì)攝像機(jī)、采集現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像、云臺(tái)控制器、遠(yuǎn)程視頻傳輸實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控方案管理。

公用或?qū)Ｓ猛ㄓ嵕W(wǎng)

視頻傳輸可以通過(guò)電話(huà)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)、GPRS CDMA、ISDN、VSAT衛(wèi)星線(xiàn)路等通訊方式實(shí)現(xiàn)，在各種網(wǎng)絡(luò)中可能采用不同的連接方式，有時(shí)在同一網(wǎng)中可能存在幾種不同的傳輸方式。

為了保證視頻文件的穩(wěn)定傳輸就必須有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，不同的視頻壓縮文件對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求各不相同，在不同的傳輸方式中采用H. 263 /M PEG- 1 /2 /4等格式，能夠保證視頻數(shù)據(jù)流的穩(wěn)定持續(xù)傳輸。

中心服務(wù)器系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心部分由中心服務(wù)器(視頻編解碼、監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器工終端等組成。

中心服務(wù)器負(fù)責(zé)接收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的視頻信息，可以對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等管理，并完成圖像的處理、分析等；同時(shí)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程遙控云臺(tái)以及攝像頭的變焦，可任意控制和觀察某一攝像頭采集的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖象場(chǎng)景，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)攝像頭的焦距、光圈、景深，控制云臺(tái)全方位單步微調(diào)或連續(xù)快調(diào)。

中心服務(wù)器還負(fù)責(zé)用戶(hù)登錄管理在網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)，只要安裝了客戶(hù)端的軟件或通過(guò)IE瀏覽器，并被賦予不同級(jí)別的用戶(hù)權(quán)限，就能在授權(quán)范圍內(nèi)進(jìn)行操作。

近海測(cè)量測(cè)量算法

近海視頻測(cè)量研究的圖像類(lèi)型主要有以下三類(lèi)：

單幀圖像：這是最簡(jiǎn)單的圖像形式，由抓拍快照獲得，是海邊某個(gè)特定區(qū)域的瞬間靜態(tài)圖像，能夠提供近岸海灘的一般特性，但是由于不含時(shí)間信息，對(duì)于提取定量分析的信息，還嫌不足。

記時(shí)曝光圖像：這是最有用的圖像形式，由在10mini時(shí)間段里每秒1幀的速率采集的600幅單幀圖像經(jīng)過(guò)“平均”處理產(chǎn)生，從中可以獲得許多的定量信息。

方差圖像：在產(chǎn)生記時(shí)曝光圖像的同時(shí)，一種叫做方差圖像的圖像類(lèi)型也產(chǎn)生出來(lái)這是由在10mini時(shí)間段里每秒1幀的速率采集的600幅單幀圖像經(jīng)過(guò)“方差”處理產(chǎn)生，圖像變化內(nèi)容以亮度顯示在圖像中，從中可以識(shí)別隨時(shí)間改變的信息。

近海視頻測(cè)量研究的主要視頻測(cè)量算法內(nèi)容是首先進(jìn)行視頻圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后依據(jù)地理位置坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)圖像融合，再運(yùn)用數(shù)宇圖像處理算法完成圖像矯正。

近海測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)

近海視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)不同于使用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀器設(shè)備采集海洋參數(shù)的方法，從而克服了現(xiàn)場(chǎng)儀器通常單點(diǎn)測(cè)量、參數(shù)少、布放困難、甚至有時(shí)成本很高的缺點(diǎn)。

近海視頻監(jiān)測(cè)研究具有技術(shù)通用性，可以實(shí)現(xiàn)高效的近海多參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量，及時(shí)對(duì)近海的潮汐、波浪、海流、岸線(xiàn)、海灘等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況視頻監(jiān)測(cè)具有高效、直接、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在近海觀測(cè)中成為一項(xiàng)重要技術(shù)，是具有實(shí)用性的技術(shù)成果，有廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

近海測(cè)量測(cè)深儀

測(cè)量水域或基巖深度的儀器。測(cè)量海洋、河流、航道等水深度的專(zhuān)門(mén)儀器有回聲探測(cè)器、靜力深度計(jì)、測(cè)深鉛魚(yú)、機(jī)械測(cè)深錘等。測(cè)量基巖深度的儀器有應(yīng)用電阻率測(cè)深以及用交變電磁場(chǎng)進(jìn)行電法測(cè)深的大地電磁測(cè)深法、頻率電磁測(cè)深法等所使用的儀器，如大地電磁測(cè)深儀等。

近海測(cè)量定位儀

由一個(gè)不定向的發(fā)射臺(tái)，及一個(gè)具有靈敏測(cè)向定位天線(xiàn)的接收器所組成的定位儀器。利用各發(fā)射單位如岸臺(tái)、船只、無(wú)線(xiàn)電示標(biāo)和其他物標(biāo)等所發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)測(cè)取方位。如果知道發(fā)射天線(xiàn)和物標(biāo)所在位置，就能測(cè)得它的方位線(xiàn)。

海道測(cè)量是確保航行安全和海洋發(fā)展的基礎(chǔ)性、前期性工作。國(guó)際海道測(cè)量組織（IHO）定義的 “海道測(cè)量（Hydrography）”概念為：海道測(cè)量是測(cè)量和描述海洋、海、近海區(qū)域、湖泊和河流中的物理要素并預(yù)測(cè)這些要素隨時(shí)間變化的應(yīng)用科學(xué)的分支，海道測(cè)量主要服務(wù)于航行安全，并為所有海洋活動(dòng)，包括經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)、安全和國(guó)防、科學(xué)研究以及環(huán)境保護(hù)提供支持。《海道測(cè)量學(xué)概論》對(duì)海道測(cè)量定義中指出海道測(cè)量是對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)、數(shù)據(jù)獲取的適用性服務(wù)工作，服務(wù)于水域交通，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與軍事活動(dòng)；同時(shí)為地球形狀、海底構(gòu)造和空間信息研究提供基礎(chǔ)性信息。

任何國(guó)家海洋權(quán)益的實(shí)現(xiàn)都需要海道測(cè)量這一基礎(chǔ)性工作提供相關(guān)數(shù)據(jù)。海道測(cè)量管理機(jī)構(gòu)通過(guò)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)布相關(guān)信息，在海上防衛(wèi)、海洋劃界、航運(yùn)發(fā)展、資源開(kāi)發(fā)、海岸帶管理、環(huán)境保護(hù)等權(quán)益維護(hù)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。海道測(cè)量管理工作也是一個(gè)國(guó)家海洋開(kāi)發(fā)與利用所需的必要條件。

近海測(cè)量是對(duì)距岸10～100海里的水域所進(jìn)行的海道測(cè)量。由于近海水域開(kāi)闊、海底平坦，常按1：10萬(wàn)～1：50萬(wàn)比例尺進(jìn)行測(cè)量；因在此海域內(nèi)難以觀測(cè)到陸地上的目標(biāo)，故需用精密無(wú)線(xiàn)電定位儀器定位；用高精度回聲測(cè)深儀測(cè)深，并將其歸算至深度基準(zhǔn)面。

本書(shū)為近海海底油氣資源的開(kāi)發(fā)所采用的近海技術(shù)提出了建議和方案。從實(shí)際情況來(lái)看,發(fā)展混凝土平臺(tái)比起鋼的來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)多于缺點(diǎn)。問(wèn)題在于海岸線(xiàn) 上缺少深水港、海灣和航道的特定條件下如何發(fā)展近?；炷疗脚_(tái)技術(shù)。這就要求我們來(lái)進(jìn)行它們的方案研究。采用什么樣的混凝土結(jié)構(gòu)的型式或體系,采用什么樣 的施工方法和采用什么樣的海底地基處理,才能最符合實(shí)際情況的。

一級(jí)學(xué)科：0815水利工程

二級(jí)學(xué)科：081505港口、海岸及近海工程

國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科（港口、海岸及近海工程）：河海大學(xué)、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、重慶交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、武漢大學(xué)、西安理工大學(xué) 、浙江大學(xué)、四川大學(xué)（以上含一級(jí)學(xué)科覆蓋）

國(guó)家重點(diǎn)（培育）學(xué)科 （港口、海岸及近海工程）：中國(guó)海洋大學(xué)、浙江大學(xué)