DB32T 3508-2019 岸基雷達(dá)監(jiān)測海面溢油技術(shù)規(guī)范

A78備案號：DB32Technicalspecificationforshore-basedradarmonitoringofoilspillonthesea江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布I I I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14雷達(dá)設(shè)備要求和適用環(huán)境 錯誤！未定義書簽。5雷達(dá)數(shù)據(jù) 26監(jiān)測范圍 27監(jiān)測內(nèi)容 28監(jiān)測時間和頻次 29監(jiān)測技術(shù)與方法 29.1監(jiān)測準(zhǔn)備 29.2數(shù)據(jù)采集 29.3數(shù)據(jù)處理 39.4技術(shù)要求 39.5雷達(dá)監(jiān)測溢油流程 39.6溢油分布專題圖 410監(jiān)測報告 510.1報告內(nèi)容 510.2報告格式 5附錄A（規(guī)范性附錄）雷達(dá)設(shè)備性能指標(biāo) 6附錄B（資料性附錄）雷達(dá)監(jiān)測溢油范圍示意圖 7附錄C（規(guī)范性附錄）雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 8附錄D（資料性附錄）雷達(dá)監(jiān)測溢油專題圖示例 9附錄E（資料性附錄）雷達(dá)監(jiān)測溢油報告格式示例 I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由江蘇省海洋與漁業(yè)局提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：江蘇省海涂研究中心、中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：林偉波、羅鋒、周濤、常曼、徐坤、章志、李婧慧、王曙曜、張一乙、邱宇、董冰潔。1岸基雷達(dá)監(jiān)測海面溢油技術(shù)規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)適用于離岸10km海域X波段的岸基雷達(dá)監(jiān)測海面溢油狀況。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了岸基雷達(dá)監(jiān)測的基本內(nèi)容、業(yè)務(wù)流程、監(jiān)測方法和基本要求等內(nèi)容，用于指導(dǎo)和規(guī)范岸基雷達(dá)監(jiān)測海面溢油工作。本標(biāo)準(zhǔn)中的岸基雷達(dá)，一般指雷達(dá)發(fā)射器安裝位置距離海岸線約1公里以內(nèi)的雷達(dá)。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/T14914-2006海濱觀測規(guī)范GB/T21247-2007海面溢油鑒別系統(tǒng)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。海面溢油spilledoilsonthesea在海面溢漏或漂浮的石油及其煉制品。[GB/T21247-2007，定義2.1]3.2面狀溢油planaroilspills面狀溢油連續(xù)分布，溢油覆蓋率高于50%，溢油厚度大于0.1cm。3.3帶狀溢油zonaloilspills沿岸灘方向呈帶狀分布，向岸方向突出，溢油覆蓋率高于50%，溢油厚度約為0.1cm。3.4溢油覆蓋率oilspillcoverage溢油實際覆蓋區(qū)域占溢油分布區(qū)的比例。3.52溢油運(yùn)動oilmotion溢油運(yùn)動方向指溢油漂流的去向，漂流速度為單位時間內(nèi)溢油移動的距離。3.6岸基雷達(dá)shore-basedradar雷達(dá)發(fā)射器安裝位置距離海岸線約1公里以內(nèi)的雷達(dá)。4雷達(dá)設(shè)備要求和適用環(huán)境設(shè)備要求：a)岸基雷達(dá)海面溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)以X波段雷達(dá)為主，其設(shè)備性能指標(biāo)見附錄A。b)岸基雷達(dá)發(fā)射器應(yīng)符合無線電管理要求并取得無線電發(fā)射型號核準(zhǔn)。c)岸基雷達(dá)發(fā)射器宜選擇鄰近海邊的空曠高地，周邊50m內(nèi)無高大物體遮擋。d)岸基雷達(dá)發(fā)射器架設(shè)高度應(yīng)根據(jù)探測范圍決定，距海平面高度一般不低于10m。e)岸基雷達(dá)發(fā)射器應(yīng)能24小時連續(xù)工作，并應(yīng)有相應(yīng)的正常及故障監(jiān)視指示。f)岸基雷達(dá)發(fā)射器MTBF應(yīng)大于1500h，MTTR應(yīng)小于0.5h.,建議使用全固態(tài)半導(dǎo)體器件。g)岸基雷達(dá)發(fā)射器工作電源支持220V±10%、380V±10%，頻率50/60Hz,并應(yīng)具有過壓、過流保護(hù)能力。設(shè)備要求：a)室內(nèi)設(shè)備應(yīng)在下列環(huán)境中正常運(yùn)行：1、工作溫度：0-40℃;2、工作濕度：5%-90%；b)室內(nèi)設(shè)備應(yīng)在下列環(huán)境中存儲：1、工作溫度：-10-50℃;2、工作濕度：5%-90%；c)室外設(shè)備應(yīng)在下列環(huán)境中正常運(yùn)行：1、工作溫度：-20-60℃;2、工作濕度：5%-100%；3、防護(hù)等級：IP64以上；4、抗風(fēng)能力：大于90節(jié)；5、可抗腐蝕、抗鹽霧。5雷達(dá)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量要求如下：a）雷達(dá)數(shù)據(jù)格式必須為編譯后的標(biāo)準(zhǔn)格式（如*.dat等）或可用雷達(dá)軟件直接讀取的數(shù)據(jù)格式。b）雷達(dá)數(shù)據(jù)要有準(zhǔn)確的時間記錄，以表明數(shù)據(jù)的獲取時間，一般以時間格式（如20150811094027.dat，數(shù)據(jù)獲取時間為2015年8月11日9時40分27秒）命名雷達(dá)數(shù)據(jù)文件。c）雷達(dá)數(shù)據(jù)要有完整影像，剔除有2條及以上明顯條帶或壞線的雷達(dá)數(shù)據(jù)。d）對于特定時刻（如業(yè)務(wù)工作需求或應(yīng)急監(jiān)測的特殊要求）的雷達(dá)數(shù)據(jù)，需同時獲取該時刻前后1～3組的雷達(dá)數(shù)據(jù)，以備數(shù)據(jù)比對和參考。e）雷達(dá)觀測期間要有同步的氣象觀測數(shù)據(jù)。f）特殊氣象條件下（大霧、大雨等）獲取的雷達(dá)數(shù)據(jù)，應(yīng)詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)獲取時的氣象條件，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供必要的參考。6監(jiān)測范圍3岸基雷達(dá)海面溢油監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)針對特定海域，距離雷達(dá)發(fā)射器中心點10km以內(nèi)的范圍。岸基雷達(dá)海面溢油監(jiān)測范圍的示意圖參見附錄B。7監(jiān)測內(nèi)容岸基雷達(dá)海面溢油監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：a）溢油分布狀況：溢油面積。b）溢油漂流速度和方向。c）溢油擴(kuò)散分布專題圖。8監(jiān)測時間與頻次岸基雷達(dá)常規(guī)監(jiān)測海面溢油于每日的08時、14時和20時進(jìn)行；溢油應(yīng)急監(jiān)測時，根據(jù)監(jiān)測任務(wù)的具體要求增加監(jiān)測時間與頻次，監(jiān)測時間可調(diào)整為1小時一次。9監(jiān)測技術(shù)與方法9.1監(jiān)測準(zhǔn)備在雷達(dá)監(jiān)測海面溢油工作開展前，應(yīng)制定監(jiān)測方案與應(yīng)急監(jiān)測預(yù)案，確定監(jiān)測時次，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)制圖等常用軟件。9.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集相關(guān)要求如下：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)的溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)。b）每一時刻或監(jiān)測范圍內(nèi)應(yīng)有2～3個溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)文件。c）檢查采集到的溢油監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過文件大小（破損文件一般是正常文件大小的1.5倍）直接剔除破損數(shù)據(jù)文件。d）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)。e）若篩選后沒有可用的溢油監(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。9.3數(shù)據(jù)處理雷達(dá)監(jiān)測溢油數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括噪聲消除和濾波等。預(yù)處理方法見附錄C。9.4技術(shù)要求9.4.1溢油面積a）軟件自動解譯根據(jù)溢油圖像區(qū)域大小，判讀溢油覆蓋面積。b）像元統(tǒng)計根據(jù)溢油的雷達(dá)回波值特征，利用濾波器跟蹤算法（KFCW）實現(xiàn)溢油區(qū)域與清潔海區(qū)的分割。設(shè)置合適的閾值消除灰度，提取出溢油像元個數(shù)，計算溢油覆蓋面積，獲得該時刻的溢油面積。溢油面積：單位為平方公里（km2）。9.4.2溢油漂流速度與方向4在溢油動態(tài)雷達(dá)掃描圖像上，選擇開闊海域、回波較強(qiáng)、易于分辨的特征區(qū)域，定位起點并記錄坐標(biāo)和開始時間，目視跟蹤該特征區(qū)域一段時間(≥5分鐘）后，定位終點并記錄坐標(biāo)和終止時間；通過起點和終點的坐標(biāo)和時間差計算出溢油漂流的速度和方向。b）圖像比對法根據(jù)溢油圖像灰度值分布，獲取不同時刻的灰度值分布圖像，取一定時間間隔(≥5分鐘）的兩幅圖像，根據(jù)雷達(dá)圖像直方圖的灰度特征分布確定特征點，提取出兩幅圖像同一特征點的坐標(biāo)值，根據(jù)時間差和坐標(biāo)值計算出溢油漂流速度與方向。溢油漂流速度：單位為米每秒（m/s溢油漂流方向：單位為度(°)。9.5雷達(dá)監(jiān)測海面溢油流程監(jiān)測流程如下：9.5.1量程調(diào)整根據(jù)監(jiān)測任務(wù)的實際需要調(diào)整雷達(dá)監(jiān)測的量程范圍；9.5.2重復(fù)周期調(diào)整對應(yīng)雷達(dá)運(yùn)行的四種模式，重復(fù)周期為1小時雷達(dá)工作重頻為3200Hz脈寬為0.08-20μs，重復(fù)周期為2小時工作重頻為2600Hz脈寬為0.08-30μs，重復(fù)周期為3小時工作重頻為1200Hz脈寬為0.08-60μs，重復(fù)周期為4小時工作重頻為1000Hz為脈寬0.08-80μs，應(yīng)根據(jù)量程調(diào)整，確保屏幕上呈現(xiàn)清晰的溢油回波畫面。9.5.3溢油要素監(jiān)測1）溢油面積：分12級，用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10-、10表示，記錄時取整數(shù)。監(jiān)測時利用目視解譯或者像元統(tǒng)計的方法估算溢油圖像的分布面積占比，海面無溢油時，記錄欄空白；溢油分布面積占整個能見海域面積不足5%時，溢油面積記“0”；占5%以上，不足15%時，溢油面積記“1”，以此類推；整個能見海面布滿溢油時，溢油面積記“10”，有縫隙時記“10-”。大雪天對雷達(dá)反射信號造成明顯大面積干擾時，不進(jìn)行溢油監(jiān)測，記錄欄記“—”；2）溢油漂流：利用目視跟蹤法或圖像比對法進(jìn)行溢油漂流速度和方向的監(jiān)測。海面無溢油時，流向、流速欄空白；漂流速度小于0.05m/s時，流速記“0”，流向記“C”；海面有溢油，但無法監(jiān)測到漂流速度和方向時，應(yīng)在備注欄說明。9.5.4數(shù)據(jù)記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)文件應(yīng)導(dǎo)出備份，并進(jìn)行儀器使用記錄和溢油監(jiān)測工作記錄。9.5.5注意事項1）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；2）雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)定期維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時解決；3）雷達(dá)硬件系統(tǒng)的使用應(yīng)嚴(yán)格遵守雷達(dá)說明書，避免違規(guī)操作引起的硬件損傷。9.6溢油分布專題圖在溢油監(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)的溢油面積和溢油漂流速度與方向等，并以溢油監(jiān)測圖像為背景記錄相關(guān)溢油信息，形成溢油分布專題圖。9.6.1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5c）圖示或圖例說明d）溢油專題信息e）圖像坐標(biāo)f）圖像方位指示與比例尺g）制作時間9.6.2格式要求專題圖格式要求如下：a）專題圖名稱位于專題圖上方居中，字體采用黑色、宋體，字號根據(jù)圖幅大小設(shè)定。b）圖像位于名稱下方，居中。c）溢油類型等溢油信息應(yīng)標(biāo)注在溢油圖上。d）專題溢油信息位于圖像右側(cè)，從上至下分別為溢油信息、溢油情況概述。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）專題圖需包含溢油與海水等信息。g）圖像采用極坐標(biāo)，極徑和極角單位分別為海里和度(°)。專題圖樣圖參見附錄D。10監(jiān)測報告10.1報告內(nèi)容報告內(nèi)容如下：a）報告名稱。b）發(fā)布單位、發(fā)布時間、監(jiān)測地點與通訊方式。c）實時溢油監(jiān)測：溢油漂流速度、方向、掃海面積等。d）全天溢油擴(kuò)散情況概述。e）監(jiān)測人員。10.2報告格式海面溢油監(jiān)測報告格式參見附錄E。6附錄A（規(guī)范性附錄）雷達(dá)設(shè)備性能指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)雷達(dá)性能波段X波段極化方式垂直極化天線尺寸≥2.4m峰值發(fā)射功率發(fā)射頻率9410±40MHz水平波束角≤1垂直波束角22~25距離分辨力≤15m7DB32/T350附錄B雷達(dá)監(jiān)測海面溢油范圍示意圖EE8（規(guī)范性附錄）雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法C.1對雷達(dá)監(jiān)測溢油回波圖像進(jìn)行增強(qiáng)設(shè)定雷達(dá)為慢掃掃描模式（1r/min雷達(dá)重頻PRF，相干積累脈沖數(shù)為Np，利用FFT技術(shù)對相關(guān)積累脈沖數(shù)做相干積累，從而獲得相參雷達(dá)慢掃模式下的極坐標(biāo)雷達(dá)回波圖像，距離分辨率為r（由雷達(dá)脈寬決定角度分辨率由以下公式計算得出：C.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將溢油圖像從極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)系,利用三次樣條插值技術(shù)對轉(zhuǎn)化后的雷達(dá)圖像缺失的像素點進(jìn)行補(bǔ)全。轉(zhuǎn)化公式為：xrsin()yrcos()C.3對雷達(dá)圖像進(jìn)行Gamma濾波Gamma濾波器是基于圖像統(tǒng)計學(xué)貝葉斯判決法的最大后驗濾波器。它假設(shè)雷達(dá)反射和斑點噪聲均服從Gamma分布，它們的疊和會產(chǎn)生一個被公認(rèn)的適合多種目標(biāo)的雷達(dá)反射的多樣化的K分布，可由下式得到： (L1)yy2(L1)4LyyL(yy)1C.4閾值分割方法假定分割閾值為t,將圖像的灰度級劃分為兩類，灰度值小于t像素屬于溢油點，記為A；灰度值大于t的點為背景區(qū)，記為B，分別計算A和B類的概率，記為wA和wB；分別計算A和B的平均灰度uA和uB；計算全圖的平均灰度為u，則兩類方差t2宜定義為：(uAu)2wB(uBu)2分割閾值則為t*argmax(t2