HYT 0274-2019 岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

中華人民共和國海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測技術(shù)規(guī)程中華人民共和國自然資源部發(fā)布I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國自然資源部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC283)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：袁帥、宋麗娜、許寧、劉雪琴、史文奇、馬玉賢、劉永青、楊永俊、陳元、張淑芳、Ⅱ海冰是我國北方特有的自然現(xiàn)象。海冰災(zāi)害對我國渤海和黃海北部沿海經(jīng)濟(jì)社會造成的損害，已成為制約北方沿海經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的因素之一。我國海洋防災(zāi)減災(zāi)工作重心由“災(zāi)中應(yīng)急、災(zāi)后救助”轉(zhuǎn)向“災(zāi)前預(yù)防”,海冰實時監(jiān)測是海冰災(zāi)害災(zāi)前預(yù)防的重要環(huán)節(jié)。發(fā)展和規(guī)范岸基海冰雷達(dá)監(jiān)測對結(jié)冰海區(qū)各級領(lǐng)導(dǎo)部門制定海冰防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃，采取合理防災(zāi)減災(zāi)措施，有效規(guī)避和防范海冰災(zāi)害風(fēng)險有指導(dǎo)意義.我國首座海冰監(jiān)測岸基雷達(dá)建立于鲅魚圈雷達(dá)海冰觀測站，迄今已經(jīng)穩(wěn)定業(yè)務(wù)運(yùn)行近40年，為重點(diǎn)區(qū)域現(xiàn)場動態(tài)冰情和臨近海域重大產(chǎn)業(yè)安全保障提供了長時間序列的一手?jǐn)?shù)據(jù)，形成了成熟的岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測技術(shù)方法。隨著海冰現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)需求的不斷發(fā)展，雷達(dá)海冰觀測硬件設(shè)備不斷投入應(yīng)用服務(wù)，有必要開展岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。本標(biāo)準(zhǔn)推薦的技術(shù)方法可用于指導(dǎo)北方岸基雷達(dá)海冰觀測站的選址和業(yè)務(wù)化海冰監(jiān)測工作，同時也可作為移動車載雷達(dá)和海上石油平臺雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化操作的技術(shù)依據(jù)之一。1岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測技術(shù)規(guī)程本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了岸基雷達(dá)布設(shè)要求、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測時間與頻次、監(jiān)測技術(shù)與方法、輔助觀測、監(jiān)測報告等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于我國渤海和黃海北部X波段與S波段的岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測，移動雷達(dá)、海上平臺等雷達(dá)海冰監(jiān)測可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T12763.2海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測GB/T14914.2—2019海濱觀測規(guī)范第2部分：海濱觀測GB/T15920海洋學(xué)術(shù)語物理海洋學(xué)3術(shù)語和定義GB/T15920、GB/T12763.2界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。所有在海上出現(xiàn)的冰統(tǒng)稱海冰，除由海水直接凍結(jié)而成的冰外，它還包括來源于陸地的河冰、湖冰和冰川冰。固定冰fastice沿著海岸形成并與海岸牢固地凍結(jié)在一起的冰。注海面變化時能隨之發(fā)生升降現(xiàn)象。漂浮在海面上的冰。海冰覆蓋面積占整個能見海面的成數(shù)，包括總冰量、浮冰量和固定冰量。浮冰覆蓋面積占浮冰分布海面的成數(shù)。2平整冰表面至冰底的垂直距離。海冰運(yùn)動seaicemotion海冰漂流的矢量位移。海冰位移方向指海冰漂流的去向，海冰位移速度為單位時間內(nèi)海冰移動的距離。4雷達(dá)布設(shè)要求岸基雷達(dá)輻射器的布設(shè)宜選擇鄰近海邊的空曠高地，周邊50m內(nèi)無高大物體遮擋。工作環(huán)境宜避免強(qiáng)電磁干擾。根據(jù)觀測范圍確定選址高度。雷達(dá)輻射器以及主要監(jiān)測設(shè)備應(yīng)做防雷避雷處理。5監(jiān)測內(nèi)容岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：a)浮冰分布狀況：冰量和密集度；b)海冰運(yùn)動速度和方向。6監(jiān)測時間與頻次當(dāng)?shù)貧v史最早初冰日前半個月開始，持續(xù)至海面無冰之后半個月結(jié)束。監(jiān)測頻次如下：a)海冰常規(guī)監(jiān)測時，每日的08時、14時和20時進(jìn)行監(jiān)測；b)海冰應(yīng)急監(jiān)測時，根據(jù)監(jiān)測任務(wù)的具體要求確定監(jiān)測時間與頻次。7監(jiān)測技術(shù)與方法7.1技術(shù)要求7.1.1觀測要素雷達(dá)海冰觀測要素及單位、準(zhǔn)確度要求如下：a)冰量：單位為成，準(zhǔn)確度為±1成；b)密集度：單位為成，準(zhǔn)確度為±1成；c)海冰運(yùn)動速度：單位為厘米每秒(cm/s),準(zhǔn)確度為±5cm/s;d)海冰運(yùn)動方向：單位為度(°),準(zhǔn)確度為±5°。7.1.2觀測要素記錄要求雷達(dá)冰情觀測要素的記錄要求如下：a)冰量：按照7.5.1規(guī)定的方法確定雷達(dá)海冰圖像的浮冰分布面積占整個海冰圖像范圍的成數(shù)。3空白0浮冰分布面積占占半成以上，不足記“1”;以此類推b)密集度：監(jiān)測和記錄方法與冰量相同；海面無冰時，密集度欄空白；冰量為“0”時，密集度記“0”;當(dāng)浮冰分布的海域內(nèi)有超過其面積一成以上的完整無冰水域時，此水域不能算作浮冰分布海域；當(dāng)海面上有兩個或兩個以上浮冰分布區(qū)域時，應(yīng)分別進(jìn)行監(jiān)測，取平均值作為密集度；c)海冰運(yùn)動：利用目視跟蹤法或圖像比對法進(jìn)行海冰運(yùn)動速度和方向的監(jiān)測。海面無浮冰或僅有初生冰時，流向、流速欄空白；漂流速度小于5cm/s監(jiān)測數(shù)據(jù)文件應(yīng)導(dǎo)出備份，并進(jìn)行儀器使用記錄和海冰監(jiān)測工作記錄。在雷達(dá)海冰監(jiān)測工作開展前，應(yīng)制定雷達(dá)海冰監(jiān)測方案與應(yīng)急監(jiān)測預(yù)案，確定監(jiān)測時間與頻次，完成儀器設(shè)備及其配件的檢查維修工作，準(zhǔn)備好雷達(dá)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分析和數(shù)據(jù)制圖常用軟件。其中，監(jiān)測數(shù)據(jù)的格式及命名要求如下：a)雷達(dá)數(shù)據(jù)格式宜為編譯后的標(biāo)準(zhǔn)格式(如*.X、*.S等)或可用雷達(dá)軟件直接讀取的數(shù)據(jù)格式；20090630093028.x,數(shù)據(jù)獲取時間為2009年6月30日9時30分28秒)命名雷達(dá)數(shù)據(jù)文件；c)雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間采用當(dāng)?shù)貢r間。7.3數(shù)據(jù)采集應(yīng)包括以下步驟：a)根據(jù)監(jiān)測方案或預(yù)案的技術(shù)要求，調(diào)整雷達(dá)監(jiān)測的量程范圍，采集特定時刻與特定范圍內(nèi)的雷達(dá)海冰監(jiān)測數(shù)據(jù)；b)根據(jù)量程調(diào)整重復(fù)頻率，確保屏幕上呈現(xiàn)清晰的雷達(dá)海冰回波畫面；c)每個監(jiān)測頻次應(yīng)有至少2個雷達(dá)海冰監(jiān)測數(shù)據(jù)文件；d)檢查采集到的雷達(dá)海冰監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過文件大小直接剔除破損數(shù)據(jù)文件；e)雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖，剔除有2條及以上明顯條帶或壞線的雷達(dá)數(shù)據(jù)；f)若篩選后沒有可用的雷達(dá)海冰監(jiān)測數(shù)據(jù)，可及時補(bǔ)測或代之以臨近時刻的雷達(dá)數(shù)據(jù)，并對記錄補(bǔ)測和替代數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。7.4數(shù)據(jù)預(yù)處理雷達(dá)海冰監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括消噪和濾波等。預(yù)處理方法見附錄A。47.5信息提取雷達(dá)海冰觀測冰量信息提取可在以下兩種方法中選取，其中像元統(tǒng)計方法為仲裁方法：a)目視解譯。根據(jù)雷達(dá)海冰圖像區(qū)域大小，判讀海冰覆蓋面積在該區(qū)域中所占的成數(shù)。b)像元統(tǒng)計。根據(jù)冰水的雷達(dá)回波值特征，設(shè)置冰水區(qū)分的閾值，提取出海冰像元個數(shù)，計算海冰覆蓋面積，獲得該時刻的冰量。7.5.2浮冰密集度雷達(dá)海冰觀測浮冰密集度信息提取可在以下兩種方法中選取，其中像元統(tǒng)計方法為仲裁方法：a)目視解譯：1)判讀雷達(dá)圖像中浮冰覆蓋面積占浮冰分布區(qū)域的成數(shù)；2)當(dāng)浮冰分布的區(qū)域內(nèi)有超過其面積一成以上的無冰完整水域時，則此水域不算作浮冰分布海面；當(dāng)海面有兩個及以上浮冰分布區(qū)域時，應(yīng)分別進(jìn)行觀測，取平均值作為浮冰密集度。b)像元統(tǒng)計。根據(jù)冰水的雷達(dá)回波值特征，設(shè)置冰水區(qū)分的閾值，提取出海冰像元個數(shù)，計算海冰覆蓋面積；根據(jù)冰水提取結(jié)果，統(tǒng)計海冰分布面積；計算浮冰覆蓋面積占浮冰分布面積的成數(shù)，獲得該時刻的浮冰密集度。7.5.3海冰運(yùn)動速度與方向雷達(dá)海冰觀測海冰運(yùn)動速度與方向信息提取可在以下兩種方法中選取，其中圖像比對法為仲裁方法：a)目視跟蹤法。在雷達(dá)海冰動態(tài)掃描圖像上，選擇開闊海域、回波較強(qiáng)、易于分辨的特征冰塊，定位起點(diǎn)并記錄坐標(biāo)和開始時間，目視跟蹤該特征冰塊一段時間(≥5min)后，定位終點(diǎn)并記錄坐標(biāo)和終止時間；通過起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)和時間差計算出海冰漂流的速度和方向。b)圖像比對法。根據(jù)雷達(dá)海冰灰度值分布，獲取不同時刻的灰度值分布圖像，取一定時間間隔(≥5min)的兩幅圖像，提取出兩幅圖像同一特征點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)時間差和坐標(biāo)值計算出海冰漂流速度與方向。7.6冰情分布專題圖7.6.1一般規(guī)定在雷達(dá)海冰監(jiān)測圖像上，利用目視解譯或其他方法獲取雷達(dá)監(jiān)測范圍內(nèi)的冰量、密集度和海冰漂流速度與方向等，并以雷達(dá)海冰監(jiān)測圖像為背景記錄相關(guān)冰情信息，形成冰情分布專題圖。7.6.2專題圖要素專題圖應(yīng)包含以下要素：a)專題圖名稱；b)雷達(dá)數(shù)據(jù)成像時間；c)圖示或圖例說明；d)冰情專題信息；f)圖像方位指示與比例尺；5h)冰情概述；i)制作時間及人員；專題圖格式應(yīng)符合以下要求：a)專題圖名稱位于專題圖上方居中，字體采用黑色、宋體，字c)專題冰情信息位于圖像右側(cè)，從上至下分別為冰情信息、冰情概述；d)冰型等海冰信息應(yīng)標(biāo)注在雷達(dá)海冰圖上；e)比例尺和制圖時間等信息位于圖像右下方，比例尺在制圖時間上方；f)專題圖需包含陸地、海冰與海水等信息；g)圖像采用極坐標(biāo)，極徑和極角單位分別為nmile和度(°)。專題圖樣圖參見附錄B。8輔助觀測雷達(dá)觀測期間應(yīng)依照GB/T14914.2—2019規(guī)定獲取同步的其他海冰觀測數(shù)據(jù)和氣象觀測數(shù)據(jù)。同步的其他海冰觀測要素應(yīng)包括海冰類型、海冰厚度、海冰分布范圍。9監(jiān)測報告監(jiān)測報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：——報告名稱；——08時、14時和20時浮冰冰情概述；——全天冰情概述；——監(jiān)測人員；——附件：海冰觀測記錄表、實時雷達(dá)海冰監(jiān)測冰情分布圖。雷達(dá)海冰監(jiān)測報告格式示例參見附錄C。6(規(guī)范性附錄)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法f(t)=s(t)+n(t)…………(A.1)——估計信號的瞬時頻率f;(n);7G(x,y)=med[I(x+i,y+j)]8(資料性附錄)雷達(dá)海冰監(jiān)測專題圖示例及圖例說明B.1雷達(dá)海冰監(jiān)測專題圖示例在雷達(dá)海冰監(jiān)測圖像上，利用目視解譯或其他方法獲取雷達(dá)監(jiān)測范圍內(nèi)的冰量、密集度和海冰漂流速度與方向等，并以雷達(dá)海冰監(jiān)測圖像為背景記錄相關(guān)冰情信息，形成冰情分布專題圖，專題圖示例見鲅魚圈海域岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測圖冰量：9成浮冰密集度：10成浮冰厚度(平均):5cm～15/25cm浮冰分布范圍：>15海里監(jiān)測海面基本布滿浮冰，冰量為9成。流冰密集度為10成，冰型主要為NiGR,一般冰厚為90°5cm～15cm,最大為25cm。港池內(nèi)浮冰較平整，水區(qū)面積減少，港池北部小灣內(nèi)布滿浮冰，近岸冰間水通道明顯。 日期：2012年1月21日圖B.1雷達(dá)海冰監(jiān)測專題圖示例B.2冰情圖圖例說明浮冰冰型、固定冰冰型、冰表面特征的圖例及特征說明分別見表B.1～表B.3。9表B.1浮冰冰型圖例及特征說明特征說明N由海水直接凍結(jié)或降雪至低溫海面未被融化而生成，多呈針狀、薄片狀、油脂狀或R由初生冰凍結(jié)或在平靜海面上直接凍結(jié)而成的冰殼層，表面平滑、濕P直徑30～300cm,厚度10cm以內(nèi)的圓形冰塊，由于彼此互相碰撞而具有隆起的邊緣，可由初生冰凍結(jié)而成，也可由冰皮或G厚度10cm～15cm的冰蓋層，由尼羅冰發(fā)展而成厚度15cm～30cm的冰層，由灰冰發(fā)展而白冰W厚度大于30cm的冰層，由灰白冰發(fā)展表B.2固定冰冰型圖例及特征說明固定冰冰型特征說明固著在海岸上的狹窄沿岸冰帶，是沿岸冰流走后的殘留部分或漲潮落潮時糊狀浮表B.3冰表面特征圖例及特征說明特征說明L未受變形作用影響的海冰，冰面平整或冰塊邊緣僅有少量冰瘤及其他擠壓凍結(jié)的在動力作用下，冰層直接相互重疊形成，重疊面的傾斜角度不碎冰塊在擠壓力作用下所形成的一排排具有一定長度HSB.3冰情圖填圖要素表達(dá)形式流冰區(qū)NiGGw冰類型——流冰邊緣線(海里nm)一冰面特征沿岸固定冰區(qū)GGwW水區(qū)waters冰水混合區(qū)域(冰很少)固定冰類型———平均厚度/最大厚度(cm)-—平均堆積高度/最大高度(m)———冰(資料性附錄)雷達(dá)海冰報告格式示例岸基雷達(dá)海冰監(jiān)測報告格式示例如下?！痢痢梁Ｓ蚶走_(dá)海冰監(jiān)測日報發(fā)布單位：××××××電話：××××××監(jiān)測地點(diǎn)：××××××電話：××××××發(fā)布時間：××年×月×日×?xí)re-mail:×××××××××××實時海冰監(jiān)測：固定冰：監(jiān)測海域北部沿岸部分有1km～4km寬的沿岸固定冰(Ci)區(qū)，整個圍堤岸邊為較高的墻式堆積冰，開闊區(qū)域的冰面較粗糙、雜亂，具有明顯的重疊和堆積特征：沿岸固定冰平整冰厚為15cm~25cm,最大厚度35cm左右；岸邊堆積冰高度一般在1m～1.5m。0800