浅谈几种海浪观测法的优缺点
测绘技术中的海洋潮汐测量方法
测绘技术中的海洋潮汐测量方法潮汐是地球上海水的周期性升降现象，它对于海洋工程、船舶航行和海岸线管理等方面具有重要意义。
为了深入了解潮汐的规律，并准确预测未来的海洋潮汐变化，测绘技术在海洋潮汐测量中起着至关重要的作用。
潮汐测量技术主要包括地面观测和卫星观测两种方法。
地面观测主要是通过建立潮汐观测站，使用水位传感器、压力传感器和浮标等设备来监测和记录海洋水位变化。
而卫星观测则利用人造卫星上搭载的雷达测高仪等设备，直接获取海洋海面高度信息。
在潮汐测量中常用的技术方法包括：1. 重力潮汐法：重力潮汐法是一种通过重力测量来计算潮汐高度变化的方法。
该方法基于地球引力对海洋水体的作用，通过测量重力场的变化来推断潮汐变化。
重力潮汐法适用于较小的海洋区域，可以提供高精度的潮汐观测结果。
2. GPS潮汐法：GPS潮汐法是利用全球定位系统（GPS）接收设备来测量海面高度变化的方法。
通过将多个GPS接收器设置在不同的位置，可以获得不同位置的海面高度数据，从而计算出潮汐变化的规律。
GPS潮汐法具有测量范围广、实时性强的特点，被广泛应用于海洋潮汐测量研究中。
3. 雷达测高法：雷达测高法是一种利用雷达测量海洋波浪高度和潮汐高度变化的方法。
通过发送雷达信号并接收反射回来的信号，可以计算出海面高度的变化情况。
雷达测高法可以实现对大范围海区的潮汐观测，操作相对简单，被广泛应用于海洋潮汐测量。
4. 声学测深法：声学测深法是一种利用声波传播特性测量海洋水深的方法，也可以用于潮汐测量。
通过发送声波信号，并通过接收声波的回波来计算出海水的深度变化情况。
声学测深法对于测量海洋潮汐的变化具有较高的精度和稳定性。
综上所述，测绘技术在海洋潮汐测量中发挥着重要作用。
通过地面观测和卫星观测等不同的技术方法，可以获取准确的潮汐变化数据，为科学研究和工程建设提供重要依据。
随着技术的不断进步和发展，我们相信在未来的海洋潮汐测量中，测绘技术将会发挥更加重要的作用，为我们认识和利用海洋资源提供更多的信息和支持。
海洋物理学中的海流模拟方法比较与评估
海洋物理学中的海流模拟方法比较与评估海洋物理学作为研究海洋中的物理过程和现象的学科，对于了解海洋的特性和动态变化具有重要意义。
其中，海流是海洋中一种重要的物理现象，它对海洋的循环和搬运有着直接影响。
在海洋物理学的研究中，海流模拟方法被广泛应用，以便更好地理解和预测海洋的运动。
本文将比较和评估海洋物理学中常用的海流模拟方法，以指导未来的研究和应用。
1. 基于观测数据的统计推断模型基于观测数据的统计推断模型是一种常见的海流模拟方法。
它通过对已有的观测数据进行分析和处理，利用统计学原理来推断海洋中的流动特征。
这种方法优势在于可以利用已有的数据进行模拟，不需要额外的大规模观测实验。
然而，由于观测数据的有限性和误差，这种方法的模拟结果可能存在一定的不确定性。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是海洋物理学中常用的一种海流模拟方法。
它基于流体力学的基本方程，通过对海洋的物理过程进行离散化和计算机模拟，来模拟海洋中的流动。
数值模拟方法可以精确地描述海流的物理特性，提供细节丰富的结果。
然而，由于需要大规模的计算资源和复杂的计算过程，数值模拟方法的计算成本较高。
3. 实验模拟方法实验模拟方法是通过实验室的物理模型来模拟海洋中的流动。
这种方法通常使用小尺度的水槽或风洞来模拟海洋的流动过程。
实验模拟方法可以提供高精度的流动数据，但由于实验设备的尺度和复杂度限制，只能模拟小尺度的海洋流动，难以模拟大尺度和长时间尺度的流动过程。
综合比较与评估：在实际应用中，我们需要综合考虑各种方法的优缺点，选择适合的海流模拟方法。
基于观测数据的统计推断模型适用于模拟小尺度和中尺度的海流，但受观测数据的限制；数值模拟方法适用于模拟各种尺度的海流，但计算成本较高；实验模拟方法适用于小尺度的海流模拟，但受实验设备的限制。
另外，海洋物理学中的海流模拟研究还需注意以下几个方面：1. 改进模型参数化方案：模型参数化是模拟精度的关键，需要进一步改进和优化。
第八章 海浪观测
涌浪 风浪离开风的作用区域后，在风力甚小或无 风水域中依靠惯性维持的波浪
外形比较规则，波面比较光滑，周期大于原 来风浪周期，且随传播距离增加而逐渐增大
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风前
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风浪和涌浪在浅海传播时，由于地形的影响， 在海岸与岛屿附近常出现折射、绕射、反射、倒 卷和破碎现象 传播过程中波向、波速、波形及其他性质都在 不断发生变化 波峰守恒
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灾害性海浪－畸形波(freak wave)
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海浪观测的主要项目 观测风浪和涌浪的波面时空分布及其外貌特征
观测项目：海面状况、波型、波向、周期、波高 利用观测值计算：波长、波速、部分大波波高 观测方式：目测、仪器测量(波高、波向、周期) 观测时间： 连续站：每3小时一次，2、5、8、11、14、17、 20、23时观测 大面站：船到站即观测 同时应观测风速、风向、水深
表面波 内波
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2. 卫星高度计
波谷反射
波峰反射
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思考题
波浪能是海洋中的可再生清洁能源，可利用其发电。 运用所学知识， 对某地进行波浪观测，评估该地区 利用波浪能发电的可行性。
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8.1 海浪的基本要素
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一、海浪的基本要素
谐波
振幅
波高
•波长/波数 •周期/频率 •振幅 •波高 •波速
波长
•波陡：波高/波长，表示波形陡峭的程度 •波龄：波速/风速，表示波浪发展程度的量； 波浪初期小，随波浪成长逐渐增大
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海面描述－Longuet-Higgins
不同频率波的合成
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海面合成
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1/p部分大波的平均波高
将海上固定点连续观测到的N个波高和周期记 录，按波高或周期由大到小排列 1/p部分大波的平均波高：总个数的1/p个大波 波高的平均值，简称为1/p部分大波波高，常用： 1/10、1/3(有效波高)
海浪观测
7 8
将观测到的周期代入公式
(P130) 中，得
深水波的波长和波速 (或查“海洋水文 常用表”)。
若水深d＜/2时，则计算的波长、波速
必须进行浅水订正（公式 见P130）。
测波仪测波
光学式测波仪 加速度测波仪 水压式测波仪
声学式测波仪
通过测波仪观测其跳动幅度，测定波高和周期
测波仪
加速度测波仪
当浮标随波面做升沉运动时， 安装在浮标内的垂直加速度 计输出一反映波面升沉加速 度变化的电压信号。对该信 号做二次积分处理后，即可 得到与波面升沉高度变化成 比例变化的电压信号
测波仪
水压式测波仪
直接采用高精度高灵敏度压力传 感器，当仪器固定于水下某一点， 由压力传感器测得压力，海水密 度已知，这样即可求的压力传感 器以上水柱的高度的变化，即可 反映水表面变化，从而推得波浪 波高、周期，同时进行波流的测 量， 进而获得波向信息 仪器采样周期 0.25 ， 0.5 ， 1 ， 2 或 4s ，可获得大量波浪资料，并可 计算波浪谱
目测海浪
部分大波波高及周期观测
根据观测所得平均周期，计算100个波浪所需要的时 段，然后，在时段内，目测15个显著波(在观测的波 系中，较大的、发展完好的波浪)的波高及周期。取 其中10个较大的波高的平均值，作为1/10部分大波波 高H1/10值，查波级表(表7-3)得波级。从15个波高记录 中选取一个最大值作为最大波高Hm。填入表中
波面随时间变化曲线
从连续记录中量出波高，取所有波高的平均值称为平均波高 将海上固定点连续观测到的一系列波高或周期按大小次序排列并 加以统计整理，它们遵从一定的分布规律。总个数的 1/p个大波 波高的平均值称为1/p 部分大波的平均波高，简称1/p 部分大波波 高，记为H1/p。常用的为1/10和1/3部分大波波高（有效波高）
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法潮汐是海洋中最重要的自然现象之一。
随着海洋测绘技术的发展，人们对潮汐的测量和预测方法也有了更深入的研究。
本文将介绍海洋测绘中常用的潮汐测量与预测方法。
一、潮汐测量方法1. 潮汐观测站测量法潮汐观测站是最常用的测量方法。
观测站安装有测量设备，如封闭管、浮标等，通过测量海面的垂直变化来计算潮汐的高度。
这种方法能够提供准确的潮汐数据，但需要长时间的观测和连续的监测。
2. GPS测量法全球定位系统（GPS）是一种利用卫星信号定位的技术，也可以用来测量潮汐。
通过安装在测量站点的GPS接收器，可以实时测量地球表面的垂直运动，并计算出潮汐的高度。
这种方法具有高精度和实时性的优势，但需要高精度的GPS设备和复杂的数据处理。
3. 水产浮标测量法水产浮标是一种可以测量海洋表面运动的设备。
通过安装在浮标上的传感器，可以测量海洋表面的垂直变化，并计算出潮汐的高度。
这种方法适用于需要进行大范围测量的情况，但精度相对较低。
二、潮汐预测方法1. 基于历史数据的统计模型基于历史数据的统计模型是最常用的潮汐预测方法之一。
通过分析历史数据中的潮汐规律，可以建立潮汐预测模型，然后根据当前的日期和时间来预测潮汐的高度和时间。
这种方法简单易行，但对数据的准确性要求较高。
2. 基于数学模型的计算方法基于数学模型的计算方法是一种较为精确的潮汐预测方法。
通过建立潮汐运动的数学模型，可以计算出潮汐的高度和时间。
这种方法需要进行复杂的数学计算和建模，对计算设备的要求较高。
3. 基于卫星遥感数据的预测方法随着卫星遥感技术的发展，人们可以利用卫星图像来预测潮汐。
通过分析卫星图像中的海洋表面运动，可以推断潮汐的高度和时间。
这种方法可以提供全球范围内的潮汐预测，但受到卫星图像的分辨率和数据更新频率的限制。
综上所述，潮汐测量与预测是海洋测绘领域中重要的研究方向。
通过不同的测量方法和预测模型，人们可以获得准确的潮汐数据，并应用于海洋资源开发、海洋环境监测等领域。
海洋工程中的海浪测量技术研究
海洋工程中的海浪测量技术研究引言：海洋工程是指在海洋环境中建设和操作各种工程设施的学科，其中海浪测量是海洋工程中不可或缺的一项技术。
海浪测量技术的研究对于海洋工程的规划、设计和运营具有重要意义。
本文将探讨海洋工程中的海浪测量技术的研究现状、方法和应用，并对未来的发展进行展望。
一、海洋工程中的海浪测量技术的重要性海洋工程是一个复杂而危险的领域，其施工和运营过程中需要考虑海浪的波高、波浪方向和周期等参数。
这些参数对于海洋结构物的设计、定位和安全运行至关重要。
海洋测量技术的精确性能决定着海洋工程的可行性和可靠性。
二、现有的海浪测量技术1. 测浪浮标测浪浮标是一种在海面上浮动以测量波浪参数的仪器。
它可以通过测量浮标上的加速度、倾角或位移来估计波浪的参数。
测浪浮标广泛应用于海洋工程中，能够提供准确的波浪数据。
2. 远程遥感技术利用遥感技术可以从远距离获取大范围的波浪数据。
这些遥感技术包括雷达、卫星和无人机等。
雷达通过发送和接收电磁波来测量海面的高度，卫星则利用微波辐射进行测量，无人机则通过搭载传感器进行测量。
远程遥感技术可实现对海洋的全球范围内的连续监测，为海洋工程提供了重要的数据支持。
3. 水声测量技术水声测量技术是通过传播声波来测量海洋中波浪的参数。
传统的水声测量技术包括接收声波的音频引擎和测量声波到达时间的深度计。
近年来，声纳阵列和水声多普勒技术等新兴技术也得到了广泛的应用。
三、未来发展方向1. 海洋数值模式通过建立数学模型，可以模拟和预测海洋中的波浪行为。
这些海洋数值模型可以帮助工程师更好地规划和设计海洋工程。
未来，海洋数值模型的发展将更加精确和全面，提供更准确的波浪数据。
2. 机器学习和人工智能技术机器学习和人工智能技术在海洋工程中的应用正逐渐增加。
通过收集大量的海洋数据，机器学习算法可以帮助建立更准确的波浪模型，并预测未来的波浪行为。
这将帮助海洋工程师更好地预测和应对不同海况下的挑战。
3. 增加测浪设备的高精度和自动化水平随着科技的进步，测浪设备的精确性和自动化水平将不断提升。
主要海流观测方法
主要海流观测方法海流（ocean current）海水在大范围里相对稳定的流动。
既有水平，又有铅直的三维流动，是海水运动的普遍形式之一。
“大范围”是指海流的空间尺度大，可在几千千米甚至全球范围内流动；“相对稳定”是指海流的路径、速率和方向，在数月、一年甚至多年的较长时间里保持一致。
一般将发生在大洋里的海流称为洋流。
一、海流概况（一）海流成因及观测意义海流形成的原因很多，但归结起来主要有两种：一种是受海面风力的作用，称风生海流，所涉及的深度只有几百米；另一种是由于海面受冷热却不均，蒸发降水不均所产生的温度、盐度引起的密度分布不均匀，导致海洋中的压力场产生斜压，在水平方向上产生一种引起海水流动的力，产生海流。
如墨西哥暖流。
海流形成之后，由于海水的连续性，必然在某些海域发生海水辐聚与幅散，导致升降流的发生。
掌握海水运动的规律非常重要，它可以直接为国防、生产、海运交通、渔业、建港等服务。
海流与渔业的关系密切，在寒施和暖流交汇的地方往往形成良好的渔场。
如：北海道渔场--位于日本北海道，形成条件为日本暖流与千岛寒流交汇，是世界第一大渔场。
纽芬兰渔场--北美洲东岸，加拿大境内，纽芬兰岛附近，形成条件为墨西哥湾暖流与拉布拉多寒流交汇，“踏着水中雪鱼脊背就可以走上岸”。
北海渔场--位于欧洲西部北海，形成条件为北上的北大西洋暖流与南下的东格陵兰寒流在北海交汇。
秘鲁渔场--秘鲁沿岸在东南信风带内，东南信风从南美大陆吹向太平洋，使沿岸表层水离岸而去，底层海水上升补充，而形成上升补偿流，把海底营养盐带至表层。
（二）海流的分类根据海流的成因及受力情况等，为了讨论方便起见，可从不同角度对其分类和命名。
例如由风引起的海流称为风海流或漂流，由热盐作用引起的称为热盐环流；从海水受力情况分又有梯度流、地转流、惯性流等；从发生的区域不同又分为，表层流、深层流、底层流、沿岸流、赤道流、东西边界流等。
下面将简要地分节对地转流、风海流、惯性流、洋流的特性进行描述。
波浪观测方法范文
波浪观测方法范文波浪观测是对海洋波浪进行测量和监测的过程。
波浪观测的目的是收集关于波浪特征和行为的数据，以了解海洋环境和波浪对海岸线、海洋结构和船舶等的影响。
波浪观测方法可以分为现场观测、遥感观测和模型模拟三大类。
一、现场观测方法现场观测方法是指在海洋上设置观测站点，通过直接测量海浪参数来了解波浪的特性。
以下是一些常用的现场观测方法：1.浮标观测法：将浮标放置在海洋中，通过记录浮标在水面上升降的位置来测量波浪高度。
这种方法适用于对单一波浪方向的测量。
2.声学测量法：利用声波在水中传播的性质，通过测量声波的传播时间和路径来推测波浪高度和周期。
这种方法适用于远离海岸的深海波浪测量。
3.雷达测量法：利用雷达发射出的微波信号与海面反射而回的波束交叉点的位置变化来推测波浪高度。
这种方法适用于对波浪高度和行进方向的测量。
4.压力传感器测量法：将压力传感器固定在海床上，通过测量水下压力的变化来推测波浪高度。
这种方法适用于近岸和浅水区域的波浪观测。
5.摄像测量法：通过摄像设备记录海浪的图像，然后根据图像计算波浪的高度和周期。
这种方法适用于近岸和浅水区域的波浪观测，并且可以提供更直观的波浪图像。
二、遥感观测方法遥感观测方法是指利用遥感技术对海洋波浪进行测量和监测。
以下是一些常用的遥感观测方法：1.卫星遥感：利用卫星上的传感器记录海洋表面的反射和散射信息，然后通过算法推测波浪高度、周期和方向。
2.激光遥感：利用激光束测量来测量波浪的高度和周期。
这种方法可以提供高精度的波浪观测数据。
3.红外遥感：利用红外辐射测量海洋表面的温度变化，从而推测波浪的高度和能量。
三、模型模拟方法模型模拟方法是指利用数值模型对海洋波浪进行模拟和预测。
以下是一些常用的模型模拟方法：1.大尺度数值模拟：利用数值模型对整个海洋领域的波浪进行模拟和预测。
这种方法可以提供全局范围的波浪分布和变化趋势。
2.中尺度数值模拟：利用数值模型对局部海域的波浪进行模拟和预测。
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浅谈几种海浪观测法的优缺点
作者：陈泽鸿李衍森
来源：《科技创新与应用》2014年第32期
摘要：海浪观测对经济发展有着积极的推动作用。
文章针对几种常见的海浪观测方法分析其优缺点，意在为海浪观测工作提供借鉴。
关键词：纯人工目测法；光学测波仪法；海浪浮标观测仪法；地波雷达波浪观测仪法
海浪是发生在海洋中的一种波动，是海水运动的主要形式之一。
海浪形成的主要原因是由于海洋水体受外力作用时，水质点离开平衡位置而往复运动，并向一定的方向传播，此种运动称为波动。
海浪是主要包括风浪、涌浪和近岸浪，其周期一般界于1～20秒之间。
根据现行的《海滨观测规范》（GB/T14914-2006）规定，海浪的主要的观测要素是波高、周期、波型、波向和海况。
规范对海浪观测点的选择，海浪的观测与记录都作出了详细的规定，既是对过去几十年我国传统近海海浪观测的继承和延续，也是为适应了目前海洋观测技术和形势的发展。
海浪观测已经有悠久的历史，目前我国的波浪观测数据主要应用于海洋预报、海洋工程。
目前我国从事海浪观测工作的主要单位是国家海洋局所属的海洋站点和一些海洋工程建设单位。
海浪观测方法的分类，按照安装位置，可以分为水面上测波仪器（航空测波、地波雷达测波）、水面附近测波仪（测波杆、光学测波、重力测波）、水面下测波仪（水压式测波、声学式测波）。
文章只挑选目前比较常用的海浪观测方法，谈谈其观测过程中的优缺点。
1 纯人工目测法
我国沿海海洋系统的最早的观测方法，采用秒表、望远镜等辅助器材，几乎用全人工的方法观测海浪要素，在我国海洋观测史上沿用了几十年。
这种方法的优点是不用过于依赖于外界环境因素（电力、仪器），数据的持续性非常好。
缺点是虽然观测人员上岗之前都经过了严格的培训考核，但是，由于是纯人工观测，不同人之间的观测误差比较大，数据的可比性比较差，可信度也不够高。
2 光学测波仪法
光学测波仪主要由望远镜瞄准机构、俯仰微调机构、方位指示机构、调平机构和浮筒等组成。
光学测波仪是纯人工目测法的一个发展，在我国海洋波浪观测上沿用至20世90年代末，此种仪器严格地说仍属于目测的范围，其观测的结果要受到观测者主观作用的影响。
但是，由于它里面分设了刻度，尤其是望远镜内靠目镜的一端装有透视网格的分划板，其刻度值等于在
海面上布设一个直角坐标系统，将望远镜瞄准海上布放的浮筒就能观测波浪的高度和周期。
在增加了许多辅助的观测刻度后，其观测的精确度有了很大的提高，是人工观测法向仪器自动观测法发展的一个重要阶段。
其优点是比纯目测法精准度有了很大的提高，而且不需要依赖外界环境；缺点跟纯人工观测法一样，就是人为误差不可避免。
3 海浪浮标观测仪法
海浪浮标观测仪由海上浮标、锚链、陆上接收器组成，此方法是我国海浪观测从人工观测向仪器自动化观测的一种里程碑式，也是目前在全国海洋站使用最多的观测方法。
它是通过测量浮标自身的垂直加速度，经过积分后计算出波高；再通过计算两个水平方向的斜角和速度变量，测量出浪向。
它的优点是纯自动化观测计算，把人为的误差消除，观测数据可靠性高，可比性强。
但是，在使用的过程当中，仍然发现诸多问题。
第一是抗风浪能力不足，每当出现强台风强风浪时，经常会出现浮标锚链断裂导致浮标丢失的状况，导致数据缺失。
第二是其测出的海浪方向是单一的（混合浪向），具体的风浪向或涌浪向和海况，还是需要人工观测来弥补。
第三是由于国内技术方面的原因，浮标的电池持续力、耐碰撞性、耐腐蚀性都需要提高。
4 地波雷达波浪观测仪法
雷达技术应用与海浪观测，这是近年来海浪观测的一个里程牌式发展。
让雷达向海面发射电波，接收回来的回波通过波浪雷达回波视频处理系统，通过数字图像模拟计算出所需要的海浪的参数。
这种波浪观测技术比波浪浮标技术的优势是它不需要在海里安装仪器（在调试好相关系数后），可靠性进一步增强。
但是，它也有自己的短板，就是波浪分析雷达图像数据模拟技术还不够完善，还不要不断地改进才能更加准确地测出海浪的数据。
随着经济的发展，海洋工程项目越来越多，海浪对于岸滩、港口码头、水下建筑的作用力，都需要通过波浪要素的观测然后测算出来，所以，海浪的观测越来越重要。
科技的发展，海浪观测的技术也日新月异，近年来，一些航空测波技术甚至是太空卫星遥感测波技术都取得了很大的进展，我们有理由相信，海浪观测技术将迈向一个新的台阶，以更好地满足预报和海洋工程需要。
参考文献
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[3]王岩峰，丁永耀.光学观测小波方法比较研究[J].黄渤海海洋，1999，17（4）.
[4]GB/T14914-2006.海滨观测规范[S].。