港口航运海洋环境信息保障技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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牟林 著

图书标签:

• 港口航运
• 海洋环境
• 信息技术
• 数据保障
• 智能航运
• 环境监测
• 遥感技术
• GIS
• 航运安全
• 智慧港口

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121327810

版次：1

商品编码：12248186

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：轻型纸

页数：216

字数：216000

正文语种：中文

内容简介

本书对港口航运海洋环境信息保障技术及应用进行了充分的总结及阐述，详细介绍了一体化的港口航运海洋环境信息保障技术中模型的构建方式及预报系统的研发过程。该系统包括乘潮水位预报技术、海上溢油预测预警技术及泥沙输运预报技术，可提供水文气象、泥沙淤积等海洋环境信息。在书中以天津港和洋山港为例，展示了港口航运海洋环境信息保障技术的应用。港口航运海洋环境信息保障技术的研发成果对开展港口航运的管理、监测和安全保障工作能够提供有益的参考，也能为保障港口航运稳定运行提供技术支持，为经济的快速发展保驾护航。 本书可供从事港口、航运及海洋环境保障技术工作的业务人员和科研人员参考，也可供高等院校相关领域的研究生和高年级本科生使用。

作者简介

2007年6月博士毕业于中国海洋大学物理海洋专业，现任国家海洋信息中心业务处处长。作为国家海洋信息中心学术带头人，完成和承担多项***项目，曾获"海洋系统优秀科技青年”荣誉称号等多种奖项。

目录

目 录
第1章 港口航运海洋环境信息保障技术中的几个关键问题 1
1．1 乘潮水位业务化预报技术研究 1
1．2 海上溢油应急预警技术研究 2
1．3 河口海岸泥沙输送技术研究 3
第2章 流体力学基础与海洋动力学模型的构建 4
2．1 大气模块 4
2．1．1 模型介绍 4
2．1．2 模式配置 5
2．1．3 系统框架 7
2．1．4 考虑台风过程的WRF初始场生成方案 11
2．1．5 模型应用实例与结果验证 12
2．2 海浪模块 14
2．2．1 模式简介 14
2．2．2 模型应用实例与结果验证 15
2．3 海流模块 19
2．3．1 模块简介 19
2．3．2 模型配置 20
2．3．3 模式应用与结果验证 23
第3章 乘潮水位预报技术研究 41
3．1 研究内容 41
3．1．1 技术路线 41
3．1．2 方法步骤 43
3．2 结果验证 45
3．3 乘潮水位业务化预报系统软件 45
3．4 经济社会效益与应用前景 46
第4章 海上溢油预测预警关键技术研究 48
4．1 海洋动力环境预报模块 49
4．1．1 数值模型介绍 49
4．1．2 模型的参数设置 61
4．1．3 预报成果 63
4．2 气象风场环境预报模块 64
4．2．1 预报系统构建 64
4．2．2 预报系统运行 66
4．2．3 预报系统安装 67
4．2．4 风场预报产品 69
4．3 渤海海域溢油海洋环境预报系统操作详解 71
4．4 模型案例验证及业务化应用 78
第5章 泥沙输运预报技术研究 85
5．1 风浪场数学模型 85
5．2 潮流的数值模拟 89
5．3 泥沙运动的数值模拟 98
第6章 一体化的港口航运海洋环境信息保障预报系统研发 108
6．1 研发目的 109
6．2 研发步骤 109
6．3 系统设计 110
6．3．1 系统总体架构设计 111
6．3．2 系统环境设计 112
6．3．3 数据（库）设计 113
6．3．4 系统功能设计 116
6．4 数据（库）建设 118
6．4．1 基础数据库建设 118
6．4．2 模型数据集 118
6．4．3 基础地理信息数据 118
6．5 “港口航运海洋环境保障预报系统”建设 119
6．5．1 软件开发技术 119
6．5．2 系统界面与集成 122
6．5．3 风、浪、流信息服务 123
6．5．4 乘潮水位预报服务 134
6．5．5 乘潮水位表发布 138
6．5．6 实测水位查询 138
6．5．7 其他功能 139
6．6 系统成果发布与共享应用 141
第7章 天津港应用案例 142
7．1 天津港港口航运海洋环境保障和信息服务技术研究 142
7．1．1 天津港海上现场观测调查 142
7．1．2 执行规范和标准 142
7．1．3 天津港区气象水文概况 143
7．1．4 天津港泥沙冲淤概况 145
7．1．5 海洋调查实施 146
7．2 天津港海域水动力及泥沙输运特征规律及工程影响研究 148
7．2．1 海流调查结果 148
7．2．2 悬沙浓度调查结果 161
7．2．3 天津港航道悬沙输运计算 169
7．2．4 天津港潮流泥沙计算 172
第8章 洋山港应用案例 186
8．1 洋山港海上现场观测调查 186
8．1．1 调查依据 186
8．1．2 调查方法 187
8．2 洋山港海域水动力及泥沙输运特征规律及工程影响研究 192
8．2．1 洋山海域流场分析 192
8．2．2 泥沙含量分析 198

前言/序言

前 言

随着我国经济发展和经济全球化、国际船舶运输的大型化及专业化，特别是我国加入WTO和国际竞争加剧，既对我国近海港口的建设提出更高的要求，也为我国近海港口的大型化注入了新的活力。我国许多重要的近海港口，包括天津港、洋山港、宁波－舟山港、黄骅港等大型港口，大部分位于淤泥质或淤泥粉砂质海岸，其自然水深较浅，泥沙淤积严重，大型船舶需乘潮作业。为了充分保持海湾河口和三角洲经济的快速稳定发展，保障港口、航道、海事和海洋工程安全，以及海洋油气资源开发，更好地为社会经济活动保驾护航，提供涵盖面广、可供利用的泥沙淤积和海洋水文气象信息服务及预报预警信息是十分必要的。

本书研究内容包括乘潮水位预报和潮位现报技术研究、海上溢油预测预警技术、风暴回淤机理研究、监测能力建设、数值模拟与业务化预报预警服务。涉及理论研究、体系建立、信息技术应用等多个方面，由于多项工作具有一定的前瞻性与先进性，因而，对该研究领域相关技术的提高与发展起到积极的推进作用。

本书共分8章，第1章对港口航运海洋环境信息保障技术中的3个关键问题进行了分析，分别为乘潮水位、海上溢油及泥沙输送；第2章介绍了港口航运海洋环境信息保障技术中模型的构建及方式，模型包含3个模块：大气模块、海浪模块及海流模块；第3章对乘潮水位预报技术进行了研究；第4章重点分析了海上溢油预测预警关键技术；第5章主要对泥沙输运预报进行了探讨；第6章分析了一体化的港口航运海洋环境信息保障预报系统的构建与研发；第7章与第8章分别为港口航运海洋环境信息保障技术在天津港和洋山港的应用。本书以期对我国港口航运海洋环境信息提供保障技术，对开展港口航运的管理、监测和安全保障工作提供有益的参考。

本书所述皆为最新的研究成果，涉及物理海洋、气象、生物、化学、地质、环境、交通运输、法律等诸多学科领域，同时港口航运海洋环境信息保障预报系统的研发是一项庞大而艰巨的系统工程。成书仓促，加之作者水平所限，疏漏和不足之处在所难免，恳请广大读者不吝指正。

编 者

2017年8月于武汉

《海港之眼：智慧监测与应急响应的海上脉搏》 内容梗概 本书并非详述“港口航运海洋环境信息保障技术及应用”这一特定领域，而是将目光投向一个更为广阔、但与海港息息相关的维度——利用尖端技术构建一套全方位的海上监测与应急响应体系。它聚焦于如何通过整合多元化的信息来源、先进的感知手段以及智能化的处理平台，构建起一座“海上之眼”，实时洞察海洋环境的动态变化，并能在突发事件发生时，以前所未有的速度与效率，做出精准、科学的响应。 本书内容主要涵盖以下几个核心板块： 第一篇：感知海洋的脉搏——多元化信息获取与融合 这一部分着力于阐述如何从自然环境、人为活动以及社会经济等多个层面，多维度、立体化地获取关于海洋的信息。 自然环境的触角： 遥感监测技术前沿： 详细介绍卫星遥感（光学、雷达、高光谱等）、航空遥感（无人机、固定翼飞机搭载的传感器）在监测海洋物理要素（海温、海面高度、洋流、冰情）、化学要素（溶解氧、pH值、叶绿素浓度、富营养化程度）以及生物要素（浮游生物分布、赤潮、藻华）等方面的最新进展与应用。例如，探讨如何利用多光谱卫星数据识别和追踪大范围的海洋污染物，以及如何通过高分辨率SAR影像监测海冰的动态变化，为航运提供预警。 水下传感器网络： 深入剖析各类水下传感器（声学传感器、温度/盐度/深度传感器CTD、化学传感器、生物传感器、水下摄像头）的原理、部署方式（固定式、浮标式、移动式AUVs/ROVs搭载）及其在监测水质、海底地形、声学环境、海洋生物活动等方面的作用。重点介绍声学阵列在海洋哺乳动物监测、水下噪声源定位方面的应用，以及微型传感器在长期、分布式水质监测中的潜力。 地面与近岸观测系统： 阐述陆地与近岸观测站（气象站、潮位站、波浪站、水质监测站）在提供基础海洋环境数据方面的关键作用。强调这些站点如何与海洋观测设备形成协同，实现从近岸到远海的连续监测。介绍潮汐预报模型与实际潮位监测的结合，以及近岸水质监测站对突发排污事件的早期预警能力。 人为活动的追踪： 船舶自动识别系统（AIS）与北斗/GPS定位数据： 详述AIS信号在船舶航迹、航速、航向、载货信息等方面的应用。探讨如何利用AIS数据分析港口及周边航道的交通流特征、识别潜在的拥堵风险，以及追踪非法排污船舶的活动轨迹。结合北斗/GPS等全球导航卫星系统，实现对海上作业平台、渔船等更广泛海上目标的精确定位与轨迹分析。 无人机与无人船在近岸与内河的应用： 重点介绍无人机和无人船在执行高频次、小范围、精细化监测任务中的独特优势。例如，无人机可用于港口岸线巡查、溢油痕迹勘察、近岸水面漂浮物检测；无人船则可进行水样采集、水下地形测绘、水质参数实时测量。 物联网（IoT）技术的渗透： 探讨如何利用物联网技术将各类分散的传感器（如岸边水质监测器、港口设备状态传感器、集装箱位置传感器）连接起来，实现数据的实时采集、传输和初步处理。举例说明，通过IoT设备监测港口码头堆场的环境参数，为货物安全储存提供依据。 多源信息融合与大数据处理： 数据预处理与质量控制： 强调不同来源数据的格式统一、异常值剔除、数据插补等预处理流程的重要性。 时空数据融合模型： 介绍如何利用地理信息系统（GIS）与大数据分析技术，将来自不同传感器、不同时间尺度的海量数据进行有效的空间和时间上的融合，构建出连续、动态的海洋环境三维模型。例如，将历史卫星数据、实时浮标数据与AIS轨迹信息整合，分析特定海域的海洋环境变化趋势与船舶活动的关系。 本体论与语义化数据： 探讨如何通过构建海洋环境信息本体，实现不同来源数据的语义理解与互操作，为高级分析奠定基础。 第二篇：洞察风云变幻——智能分析与预测预警 这一部分着重于如何运用先进的算法与模型，从海量数据中挖掘有价值的信息，实现对海洋环境变化的预测与预警。 海洋环境动力学模型： 数值模型的前沿进展： 深入探讨海洋环流模型、波浪模型、潮流模型、水质扩散模型等的最新发展，包括高分辨率模型、耦合模型（如风浪流耦合）的构建与应用。重点介绍如何利用模型模拟海况变化、污染物扩散路径、赤潮发生发展规律等。 数据同化技术： 阐述数据同化技术在提高海洋数值模型预测精度方面的关键作用，即如何将实时观测数据与模型预报相结合，不断修正模型状态。例如，利用实时卫星海温数据同化，提升海洋环流模型的短期预测精度。 机器学习与深度学习在海洋环境分析中的应用： 模式识别与异常检测： 介绍如何利用机器学习算法（如支持向量机、随机森林）识别海洋环境中的异常模式，例如检测非正常的海水颜色变化，指示潜在的溢油或赤潮；利用深度学习（如卷积神经网络CNN）对卫星影像进行自动化分类，识别海冰、藻华、船只等目标。 预测建模： 探讨如何利用时间序列分析、循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）等深度学习模型，对海洋环境要素（如海温、海平面、海浪高度）进行短期、中期甚至长期的预测。例如，基于历史气象数据和海洋数据，预测未来一段时间内某个港口海域的风浪情况，为船舶进出港提供指导。 自然语言处理（NLP）在信息整合中的应用： 介绍如何利用NLP技术从新闻报道、社交媒体、专家报告等非结构化文本信息中提取与海洋环境、海上安全相关的关键信息，并将其融入分析体系。 风险评估与预警系统构建： 多风险耦合分析： 探讨如何基于对不同海洋环境要素（如极端天气、高海浪、强洋流、污染物扩散）的预测，结合船舶密度、载货危险性等信息，进行综合的风险评估。例如，评估特定海域在未来24小时内发生船舶碰撞、搁浅或货物泄漏的风险等级。 智能预警信息生成与发布： 设计一套智能化的预警系统，能够根据风险评估结果，自动生成针对不同用户的预警信息（如航运公司、港口管理部门、应急响应队伍），并通过多种渠道（短信、APP推送、电子公告牌）及时发布。强调预警信息的准确性、时效性与可操作性。 第三篇：决胜海上——应急响应与决策支持 这一部分的核心在于，当危机发生时，如何利用信息技术实现快速、高效、精准的应急响应与科学决策。 事件态势感知与态势推演： 实时态势图谱构建： 详细介绍如何整合实时监测数据、预警信息、船舶动态、环境模型预测等，构建一幅动态、可视化的海上态势图。这张图谱应能清晰展示事件发生的位置、范围、发展趋势、周边环境及相关要素。 情景模拟与影响评估： 探讨如何利用仿真模型，对突发事件（如溢油、火灾、搜救需求）的发展进行情景模拟，评估其可能造成的环境影响、经济损失以及对航运交通的影响。例如，模拟溢油扩散模型，预测溢油扩散范围和速度，判断对沿岸环境和海洋生态的威胁。 协同指挥与资源调度： 一体化指挥平台： 设计一个集信息汇聚、态势呈现、指挥调度、通信保障于一体的应急指挥平台。该平台应能支持多部门、跨区域的协同指挥，实现信息共享与指令传达的顺畅。 智能资源匹配与优化调度： 结合事件的性质、规模与影响范围，利用优化算法，智能匹配所需的应急资源（如搜救船只、专业清污设备、医疗救护队伍），并进行最优调度，缩短响应时间，提高处置效率。例如，在搜救行动中，系统可根据失联人员的位置、海况、船只性能，推荐最优的搜救方案和船只部署。 决策支持系统： 规则库与知识库构建： 建立一套包含应急处置流程、法律法规、专家经验的规则库和知识库，为指挥人员提供决策依据。 “What-if”分析工具： 提供“What-if”（如果...会怎样）分析工具，允许指挥人员在不同决策选项下，模拟其可能带来的后果，从而做出最优决策。例如，在溢油处置中，可以模拟不同围油栏部署方案的效果。 公众沟通与信息公开： 多渠道信息发布机制： 建立一套透明、及时的信息发布机制，通过官方网站、社交媒体、新闻发布会等多种渠道，向公众、媒体和社会各界公布事件进展、采取的措施和相关建议。 谣言监测与辟谣： 利用信息技术监测网络上的相关信息，及时识别和辟除谣言，维护社会稳定。 总结 本书旨在描绘一个利用先进科技全面感知、智能分析、高效响应海上动态的宏大图景。它超越了单一技术栈的局限，强调跨学科、跨领域的融合创新，致力于构建一个更加安全、高效、可持续的海洋环境。通过本书的阅读，读者将能够深刻理解现代信息技术如何成为守护蓝色疆域的“千里眼”与“顺风耳”，以及如何为人类活动的有序开展提供坚实的信息保障。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，就像是在解开一个精密的谜题，每一个技术名词，每一个算法描述，都是解开未来海洋世界奥秘的一把钥匙。我被书中那些关于数据挖掘、模式识别、以及地理信息系统（GIS）在海洋环境监测中的应用的章节深深吸引。那些关于遥感技术、水下探测、以及声学监测的介绍，让我惊叹于人类探索和理解海洋的智慧。它让我明白，我们对海洋的认识，并非仅仅依靠肉眼所见，而是通过无数精密仪器和尖端技术，在看不见的维度里，构建起对海洋环境的全方位感知。书中关于信息安全和隐私保护的讨论，也同样重要，它提醒我们在享受信息技术便利的同时，也要时刻警惕潜在的风险。这种对技术细节的深入剖析，让我看到了“信息保障”的深度和广度，它不仅仅是技术本身，更是如何利用技术来解决实际问题，实现可持续发展的智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书像是一扇窗，透过它，我看到了一个我从未深入了解过的世界——那个关于海洋环境的复杂而又至关重要的信息网络。书中关于监测技术、数据分析以及预警系统的论述，让我对“信息保障”有了全新的认识。它不仅仅是简单的收集数据，更是对这些数据进行深度挖掘和智能分析，从而为环境保护和可持续发展提供科学依据。我尤其对书中关于海洋污染物监测、生态系统健康评估以及气候变化影响预测的部分印象深刻。那些详尽的技术细节，虽然专业，但字里行间流露出的对蓝色星球未来的深切关怀，让我动容。这不再是一本纯粹的技术手册，它更像是一份关于如何守护我们共同家园的行动指南。我开始思考，那些看似遥不可及的海洋保护政策，背后究竟需要怎样强大的信息支撑才能有效落地。这本书让我对“科技赋能”有了更具体的理解，它不再是空洞的口号，而是实实在在的力量，能够帮助我们更好地理解和保护海洋环境。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感受，是那种“润物细无声”的影响。它没有那些戏剧性的情节，也没有惊心动魄的冒险故事，但却在字里行间，展现了现代科技如何悄无声息地改变着我们对海洋的认知和利用方式。我被那些关于港口智能化管理、航线优化、以及船载信息系统集成等应用案例所打动。它让我意识到，在每一次货物的顺利交付，每一次安全的航行背后，都离不开信息的精准传递和智能的决策支持。书中对不同信息平台之间的互联互通、以及跨部门协同的强调，更是让我看到了构建一个高效、协同的海洋信息生态系统的重要性。这种对系统性、整体性思维的强调，让我从更宏观的角度去理解港口航运与海洋环境之间的复杂关系。这本书让我对未来的智能化港口和智慧航运有了更清晰的憧憬，它不仅仅是一本技术书籍，更是一部关于如何构建更加高效、安全、可持续的海洋交通未来的蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的气息，是那种扑面而来的、饱含咸涩海风的，仿佛能闻到岸边渔船的柴油味，还有远方集装箱轮巨大的汽笛声。读起来，我脑海里自动浮现出那些忙碌而有序的港口场景：巨大的龙门吊如同钢铁巨兽般缓缓移动，将沉重的集装箱精准地装卸；货船在狭窄的航道中小心翼翼地穿行，船员们紧张地注视着雷达屏幕上的每一个光点。书中那些关于信息保障技术的描述，虽然我不是专业人士，但也能感受到那种严谨和复杂。我想象着，在波涛汹涌的大海，或是能见度极低的浓雾中，正是这些看不见的信息，才维系着港口的顺畅运转，保障着每一艘船的安全抵达。那些关于数据传输、信息共享、应急响应的章节，虽然文字本身很技术性，但我能读出背后蕴含的对海洋环境的敬畏和对航运安全的极致追求。它让我明白，在看似粗犷的港口作业背后，是多么精密的科技在默默支撑。甚至能感受到，在每一个数据包的传递中，都承载着重要的经济价值和无数人的辛勤付出。这种对现实世界运作的深入洞察，是读书最大的乐趣之一。

评分☆☆☆☆☆

拿起这本书，我仿佛置身于一个宏大的数据海洋，而这本书便是那艘指引方向的导航船。那些关于海洋信息基础设施建设、数据融合与共享平台的描述，让我看到了一个庞大而复杂的体系。它不仅仅关注单一的技术点，更着眼于整个信息生态的构建。从传感器网络的部署，到云计算、大数据技术的应用，再到人工智能在海洋信息分析中的潜力，每一个方面都让我感到惊叹。我能想象到，当不同来源、不同类型的数据汇集在一起，经过智能化的处理，会产生多么巨大的价值。书中提到的灾害预警、船舶管理、海洋资源开发等应用场景，更是将抽象的技术概念具象化，让我看到了信息保障在实际工作中的巨大作用。它不仅仅是“知道”，更是“做到”，是能够驱动决策、优化流程、提升效率的强大引擎。读完这本书，我感觉自己对现代海洋管理和航运业的运作方式有了更深层次的理解，那种“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的智能力量，让我由衷钦佩。