一、Modelling of the behavior of marine oil spills: applications based on random walk techniques(论文文献综述)
王啸[1](2021)在《溢油扩展漂移和逆时追踪数值模拟研究》文中提出内河航运作为综合运输系统和水资源综合利用的重要组成部分,在促进我国流域经济发展、优化产业布局、服务对外开放方面起着非常重要的作用。内河航运具有效率高、费用低、能耗小的特点,已经成为一种重要运输方式。随着我国经济的快速发展,内河运输市场空前繁荣,内河运输业的发展增加了内河的溢油污染风险。长江航道是我国重要的水运物资通道,在三峡库区尤其是变动回水段危化品港口码头数量的增加使危化品船舶和油轮数量随之增长,船舶流量大增导致水上交通安全隐患增加,船舶发生各种碰撞事故使溢油污染风险更为突出。溢油污染对人类的生命、物质财产和生态环境造成了重大的威胁。因此事故发生后,科学预测溢油漂移扩散特征并及时找到污染源头采取应急处理措施具有重要意义。目前溢油研究大都基于海上、河口区域溢油事故,而针对内河航道溢油的研究相对较少。本文以三峡库区的典型河段为研究区域,使用Fortran语言建立了平面二维水流数学模型、河流溢油扩展漂移数学模型和溢油污染源逆时追踪数学模型。模型的建立为库区溢油污染防治和模拟预测提供重要的理论,为建立河流突发性溢油事故风险评估和决策管理系统提供强有力的技术支持。主要研究内容如下:(1)建立平面二维水流数学模型,介绍了二维水流数学模型的基本方程、方程求解方法、边界条件及其处理方法和坐标网格的生成。采用实际河段长江洛碛段的实测资料对平面二维水流数学模型进行了水位、流速分布和浮标流速流态验证,从而确保模型的模拟精度和准确性。二维水流数学模型的建立为溢油模型提供了流场基础。(2)以油粒子模型为基础建立溢油扩展漂移数学模型,将溢油的行为和归宿表达嵌入溢油污染数学模型架构,将二维水流网格的流速值插值到每个油粒子,利用概化水槽溢油动水试验基础数据对模型进行率定和验证,最终构建能有效反映复杂水流条件下不同河岸边界组成的溢油扩展漂移数学模型。通过模型预测溢油在水中的漂移扩散运动轨迹,模拟溢油扩散形状及其变化。(3)基于溢油扩展漂移模型建立溢油逆时追踪模型,通过改变溢油模型实现溢油扩展漂移预测程序的逆向运算。根据特定地点所观察到的油污情况逆推溢油的可能来源,反演溢油的漂移路径,并确定溢油污染源的位置。最终构建适合于内河航道特性的能综合反映复杂河道形态、复杂水流条件下的溢油逆时追踪数学模型。(4)将溢油扩展漂移模型和溢油逆时追踪模型应用到实际河段中,选取三峡库区常年回水区奉节段和变动回水区洛碛段进行溢油扩展漂移数值模拟和逆时追踪数值模拟,得到三峡水库典型运行工况、不同溢油组合情况下的溢油污染行为过程,分析溢油扩展漂移模型和溢油逆时追踪模型的数值模拟效果,验证模型的可行性和适用性。
朱岿[2](2021)在《海上搜救目标漂移预测模型研究及应用》文中指出随着我国“海洋强国”和“一带一路”战略的实施,海上活动日益频繁,海难事故风险持续增长,海上人员安全问题受到了越来越多的关注。为了及时应对日益频繁的海难事故,保障人民生命和财产安全,世界各国相关部门对海上搜救工作均给予了高度重视。海上搜救目标漂移预测是执行海上搜救作业的前提,也是搜救工作中最复杂、最关键的部分,其的准确性和及时性是搜救工作成功与否的先决条件。为了避免搜救行动组织的盲目性,提高海上搜救指挥和协调工作的效率和准确性,对海上目标漂移预测模型技术进行研究至关重要。海上搜救目标的漂移预测主要涉及到两点关键技术——海上目标漂移运动计算模型和海上目标搜寻区域计算模型。海上目标漂移运动计算模型主要通过分析目标漂移运动对海洋大气环境动力的响应规律来模拟其运动轨迹,而海上目标搜寻区域计算模型是在轨迹模拟的基础上通过分析轨迹模拟误差来计算搜寻区域。本文主要结合了我国南海珠江口海域一类典型特征近海渔船的无动力漂移现场跟踪观测实验数据和美国西海岸漂流浮标数据分别对以上两个模型进行了研究和实验,具体所做工作如下:1、以南海珠江口海域一类典型特征近海渔船无动力漂移实验为背景,对海上目标漂移运动计算的两类模型,AP98(Allen和Plourde)模型和漂移动力学半解析模型进行了研究。针对漂移动力学半解析模型,根据实验数据利用多元线性拟合率定了模型系数,然后采用最小二乘法得到了AP98模型中的9个风致漂移系数,研究了目标渔船的风压差翻转现象,得到了目标渔船的风压差翻转系数。另外,还统计了近海渔船在实验期间内的风致漂移发散角以及侧风向风致漂移右偏概率POPC(Probability of Positive Crosswind),并基于此提出了对AP98模型改进。最后,利用拉格朗日粒子跟踪和蒙特卡罗技术结合几类不同模型参数方案计算对目标渔船的漂移轨迹和搜索区域进行了模拟。通过实验对比验证了AP98模型相对于漂移动力学半解析模型的优势,以及通过考虑POPC系数对AP98模型的有效改进。2、以美国西海岸漂流浮标数据为实验背景,对海上目标搜寻区域计算模型进行了研究。利用ERA5海面风场数据、HYCOM表层流场数据和漂流浮标轨迹数据对漂流浮标的最优风致漂移系数进行了拟合。然后,将实验海域划分为了69个自定义网格,分别建立随机飞行模型和随机游走模型两个次网格速度模型,计算了各网格的扩散和平流误差(Diffusion and Advection Simulation Errors,DASE)的速度标准差、时间尺度和扩散系数。此外,本文基于DASE速度在东西两个方向的分量的时间序列提出了一类基于ARMA(Auto Regressive Moving Average,自回归滑动平均)的次网格速度模型,与经典的两类次网格速度模型不同,ARMA模型通过分析时间序列当前值和历史值的关系向前预测一定步长的DASE速度,能够进一步挖掘次网格速度序列的时间相关性。最后,通过设置比对实验,结合核密度估计法计算了在各组模型设置下模拟粒子集合95%置信区间下的搜寻预测区域。通过对实验结果的评价和比较,验证了随机飞行模型、随机游走模型以及ARMA模型的性能,以及区域变化的扩散系数对随机游走、随机飞行模型精度影响的有效提升。3、以南海珠江口地波雷达场为实验背景,以典型特征近海渔船无动力渔船漂移为实验对象,进一步的对次网格速度模型和改进AP98模型进行了研究。实验中DASE速度由地波雷达观测表层流速和ADCP走航观测流速拟合计算得到。实验结果显示,在搜寻区域计算中考虑POPC系数可以在一定程度上减小平均预测距离误差,从而提高预测精度。随机飞行模型相对于随机游走模型在平均预测误差更大的情况下模拟结果能够更好的覆盖真实的目标轨迹,而ARMA模型在搜寻范围平均预测精度和模拟预测搜寻区域成功覆盖搜寻目标轨迹的概率上相对于两类经典次网格速度模型均有一定提升。
李冠男[3](2020)在《基于星载极化SAR图像的海上溢油检测与分析研究》文中研究说明随着世界航运的快速发展,载油船舶碰撞、非法排污和输油管道破裂等溢油事故频繁发生,增加了海上通航环境的溢油事故风险。海洋溢油的快速有效识别和检测,对保障海上交通安全、溢油事故应急指挥、海上搜救以及海洋环境灾后修复都具有重要意义。合成孔径雷达遥感技术打破了传统监测方法的局限性,因具备全天时和全天候的宏观成像能力,已被广泛应用于海洋溢油检测研究。随着SAR系统的不断发展和完善,逐渐由单极化向多极化拓展,极化 SAR(Polarimetric Synthetic Aperture Radar,Pol-SAR)系统通过测量目标复散射矩阵进而获取目标的“全息”信息,有助于对油膜的散射机理进行分析、解译,进而实现油膜的提取和检测。但是,极化SAR溢油检测仍然存在一些重、难点问题,如不同模式极化SAR系统溢油识别性能差异尚待研究,极化特征空间有待进一步拓展,极化信息没有得到充分的利用等。本文针对极化SAR溢油检测中存在的问题开展研究,以极化理论为基础,对不同模式极化SAR溢油散射机制的识别性能进行分析与比较,分别对获取部分极化信息的双极化SAR和获取完整极化信息的全极化SAR开展海洋油膜的识别与检测研究。本文开展的主要创新性工作如下:(1)针对多时相双极化SAR溢油检测中时间维度造成的计算冗余以及缺乏对不同油水边界条件综合分析的问题,本文首先提出了基于多时相潜在暗区域发生频率的溢油感兴趣区域提取方法,实现了时间序列下宽幅影像溢油感兴趣区域的快速提取,有效降低了空间维度的运算量。在此基础上,扩展信息丰度的同时综合考虑不同边界条件下的优势特征的利用,基于随机森林模块提出一种兼顾不同油水边界条件的极化-纹理优势特征的溢油检测方法,实现了不同油水边界条件下溢油的有效提取。此外,依托本文提出的方法,以Sentinel-1A卫星在里海中部相同观测条件下的多时相影像为例,分析了溢油的空间分布和年内月际动态变化趋势。(2)针对全极化SAR溢油检测的极化特征扩展问题,提出了新的组合极化特征参数。为提高油膜与类油膜、背景海水之间的区分度,进一步拓展极化特征空间,本文基于极化散射熵H和改进的各向异性A12提出了一组新的组合极化特征——HA12组合,实验结果表明HA12组合的溢油检测能力整体优于传统的HA组合,可作为后者在溢油检测中的替代方案;其中,H(1-A12)形式的组合参数表现最佳,在油水分离度和分类贡献度方面整体优于其他四种类型的极化特征,能够凸显油膜目标信息的同时有效抑制海杂波和类油膜信息,在不同溢油场景中保持优势性和鲁棒性。(3)针对目前全极化SAR溢油检测方法缺乏对极化特征谱的构建、描述及充分利用的问题,提出一种基于多维极化特征强度模型匹配的溢油检测方法。本文构建了油膜目标的多维极化特征强度模型,引入光谱泛相似性测度SPM(Spectral Pan-similarity Measure,SPM)对模型和待测样本之间特征谱的相似性进行度量,进而搜寻并匹配同质像素进行归类,实现了极化空间下对油膜相对厚度信息的描述和有效分类。实验结果表明本文方法在兼顾分类精度和时间复杂度条件下整体优于传统的相似性测度和分类器算法。本文基于星载极化SAR图像对海洋溢油检测开展了系统性研究,在溢油散射机理分析研究的基础上,分别构建了双极化SAR和全极化SAR系统下的溢油检测方法,取得的溢油检测结果验证了所提出极化SAR溢油检测方法的有效性和鲁棒性。该研究对保障海上交通安全和提高海事应急管理能力具有重要意义,为实现极化SAR对不同场景海上溢油的识别与检测奠定了理论基础。
韩龙喜,王晨芳,蒋安祺[4](2021)在《突发事件泄漏石油类污染物在水环境中迁移转化研究进展》文中提出突发事件泄漏的石油类污染物在水体中的迁移转化规律一直是环境水力学研究的难点。根据石油类污染物的物理、化学特征,针对其在水体中不同阶段的运动动力学特征,分别从油膜在水体表层的扩展迁移过程、水体表层油膜的风化过程、油膜污染物向下层水体的扩散过程、水体中石油类污染物的迁移转化过程、石油类污染物的迁移转化过程物理试验、常用溢油模型6个方面归纳分析了国内外在动力学机制及数学模拟方面的研究进展,并分析了未来研究趋势。
黄奎[5](2020)在《海上溢油突发事件的情景表达与最优应对措施研究》文中指出海上溢油突发事件主要有海上石油开采井喷事故、海底输油管道破损溢油事故和海运船舶碰撞溢油事故等类型。随着经济的增长,我国对石油的依赖越来越强烈,石油进口量于2017年已超过4.2亿吨,首次超越美国成为世界上最大的石油进口国。本文在分析海上溢油突发事件与非常规突发事件的共性基础上,着眼于发挥海上溢油突发事件历史案例的参考功能,结合人工智能研究方法、情景分析、情景安全熵研究了基于情景的海上溢油突发事件表达、基于自然语言处理从历史案例提取信息的情景构建方法、基于安全熵的海上溢油情景安全程度的度量方法、基于深度强化学习的海上溢油情景最优应对策略训练方法。主要内容和成果如下:1)在深入剖析海上溢油突发事件的基础上,指出海上溢油突发事件难以预测、演化衍生复杂、危害广、处置难等特点,针对上述特点提出了基于情景的海上溢油突发事件表达方法,以此作为本文研究的切入点。2)着眼于发挥海上溢油突发事件历史案例在辅助决策中的重要价值,本文提出了使用语义分析的方法,从文本中提取与海上溢油突发事件有关的情景元素构建情景,实现了从“事件”到“情景”转换过程。3)针对现有的海上溢油突发事件辅助决策系统多以情景匹配的方法提供决策支持,存在历史案例利用不充分的情况,本文提出了基于深度强化学习的最优策略训练方法。应用该方法训练最优应对策略模型时,不仅充分利用了现有的历史案例,而且能结合决策意图训练出有目的性的应对策略模型。4)在以上研究成果的基础上,设计了分布式集群框架下的海上溢油突发事件应急辅助决策系统核心模块:海上溢油突发事件案例管理功能模块、海上溢油突发事件情景构建功能模块、海上溢油突发事件最优情景最优应对策略训练模块。上述“海上溢油突发事件的情景表达与最优应对措施研究”对“情景-应对”范式的应急管理理论和应急响应技术可能做了有益的探索,有利于海上溢油突发事件应急决策水平的提高。
刘军英[6](2020)在《基于油粒子模型的珠江狮子洋溢油模型研究》文中研究表明基于油粒子模型,以珠江狮子洋为例构建了溢油数值模型,在静风、最不利风向(北风,2.2 m/s)下,模拟了随流输运、风导漂移及随机游走作用下油膜的运动轨迹。结果表明,静风条件下,油膜的飘移主要受潮流场的影响,漂移路径基本上与潮流场主流方向相同;北风条件下,油膜的飘移路径由潮流场、风场共同决定,因风速不大,潮流场仍起主导作用。静风条件下油膜总扫海面积为23.5km2,污染岸线总长度为18.7 km;北风条件下油膜扫海总面积为54.1 km2,污染岸线总长度为21.1 km。油膜开始影响水环境敏感区的时间可为相关部门在溢油应急预案的制定、应急机制的建立提供参考。
张洪云[7](2020)在《基于标识聚类点过程的高分辨率遥感影像地物目标提取》文中提出随着空间分辨率的提高,遥感影像中地物目标呈现更加精确的几何结构和更加细致的细节特征,为地物目标的提取奠定了数据基础,但同时亦为其带来更大的难度。首先,需要考虑的问题是如何有效地建模地物目标几何结构,使之适用于地物目标提取要求;其次,空间分辨率的提高在减弱地物目标内观测数据同质性的同时,亦减弱了地物目标间、地物目标与其背景间观测数据异质性,极大地增加了数据建模的难度。为解决上述问题,论文提出一种基于标识聚类的点过程方法和统计建模相结合的地物目标提取策略。论文的主要工作如下。(1)利用点过程理论建模地物目标几何结构。提出一种简单多边形构建方法,将其纳入到聚类点过程理论框架下,构成标识聚类点过程;采用标识聚类点过程中的聚类点所构建的简单多边形作为地物目标标识,以刻画地物目标的空间分布及其几何形态;(2)建立结合几何结构及观测数据的地物目标提取模型。利用地物目标、背景区域内观测数据的统计一致性、地物目标与背景环境间观测数据的统计差异性建立地物目标数据模型,并结合几何和数据模型建立地物目标提取模型;(3)设计地物目标提取模型的优化模拟算法。设计实现基于可逆跳变马尔可夫链蒙特卡洛(Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo,RJMCMC)模型的优化模拟算法,根据地物目标提取模型,设计六个移动操作,分别为更新参数、增加多边形、删除多边形、增加多边形节点、删除多边形节点以及合并多边形操作;(4)验证地物目标提取模型。设计基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像溢油目标、基于多光谱影像岛屿和湖泊目标以及基于激光探测与测量(Light Detection And Ranging,Li DAR)点云数据建筑和树木目标的提取算法,从而验证了提出算法的可应用性和有效性;(5)精度评价。为了验证提出算法的有效性,分别采用外延区评价、混淆矩阵评价等评价方法对实验结果进行定量评价,采用目视判读方法对实验结果进行定性评价,实验结果表明:提出算法能够有效地提取具有任意几何形状的高分辨率遥感影像地物目标。论文共有图81幅,表12个,参考文献159篇。
孙颖钰[8](2020)在《基于大数据的船舶海洋溢油扩散分析与应急处理研究》文中研究说明随着海洋开发与海洋经济的发展,船舶活动带来的海洋溢油污染日趋严重。每年流入海洋环境中大量的石油类污染物,给人类健康安全、海洋环境和海洋经济都带来了巨大的伤害。海洋溢油数据采集及预处理是溢油扩散分析的前提,溢油扩散轨迹的分析与预测是溢油事故处理和决策的基础。将溢油数据采集与溢油预测技术两者综合应用,可以为溢油应急反应决策提供及时有效的信息支持,增强船舶溢油决策的科学性。本文以提高船舶海洋溢油应急能力为目标,以船舶溢油为研究对象,运用物联网和大数据等技术对船舶溢油扩散进行分析。首先,基于对船舶溢油的实时监测,获取溢油点的实时溢油场景数据。其次,采用大数据分析技术,对船舶溢油漂移扩散机理与气象要素、海洋要素之间的相关性进行分析,从而在溢油数据中挖掘出漂移扩散的特点,以便于更好的了解溢油扩散的趋势和确定下一步溢油应急处理行动方案。使用随机森林算法对数据进行建模,分别对方向、海洋表面温度、油厚度、油类型、洋流速度、时间等特征进行训练,通过对海洋溢油风险的模拟预测,提高了船舶溢油应急处理的能力。最后,设计了船舶海洋溢油应急响应决策系统,为提出更加合理的应急处理方案提供了技术支持和保障。通过模拟海洋石油泄漏,对船舶海洋溢油进行了扩散分析,提高了早期预警和评估能力。结合大数据分析算法和系统软件开发设计的船舶海洋溢油应急响应决策系统,能够智能分析应急资源的配备情况和及时规划应急资源的实时调度,从而促使溢油处理决策向数字化、信息化与智能化方向发展。
高楠[9](2020)在《海洋溢油风险数值模拟与影响因素研究》文中提出海洋运输在全球的货运总量中占比超过90%,可以说在全球贸易中发挥着举足轻重的作用,大量的船舶运输也给海洋带来了巨大的污染威胁,其中海洋溢油的发生更是威胁最大的一种污染形式,并且随着全球化趋势日益加重,海上运输量的加大,溢油事件的发生次数会越来越多。海洋溢油污染带来的影响非常的严重,会对污染海域的自然渔业和水产养殖业,甚至于旅游业造成恶劣影响,从而影响相近的沿海地带的未来数年内的经济发展,且对该海域和临近海域的整体的生态环境的影响在短时间内难以完全消除。例如本文的研究海域台湾海峡,研究资料表明,海峡的水产能力在近20年内正处于不断衰退状态,导致这一现象的重要原因之一即频繁发生的溢油事故。所以研究海洋溢油的输移扩散及其影响因素显得尤为重要,具有重要的理论和实践意义,探究不同的环境变量对于溢油的输移和扩散的影响可以在溢油发生的尽可能短的时间内根据当时的环境和未来短时间内的环境变化预测出溢油的扩散轨迹,并提前采取应对措施,例如尽量的转移临近海域的养殖业。本文的研究内容是台湾海峡溢油风险模拟及其溢油事件发生后环境变量对溢油扩散输移的影响,并总结环境变量的影响规律,以便在未来发生海洋溢油事件时对采取的应对措施提供有价值的建议和理论支持。本文的研究思路如下所示:1、在确定研究海域为台湾海峡后,根据查阅相关文献资料,确定了研究方法为基于非结构网格的二维水动力模型,采用有限体积法解决计算域内的空间离散问题,其次对研究海域的自然特征进行全面的调研,因为后续有溢油分析的需求,所以对研究域内的重点港口也进行了调查。2、研究首先要建立基于台湾海峡的非结构网格的二维水动力模型,并且从该模型中得到研究海域的潮流特征,然后对得到的水动力特征数据进行验证(潮位,流向,),经检验该模型的计算结果与实际情况基本吻合(各时间点的计算数值和整体的变化趋势在误差允许范围内),至此可以证明该二维水动力模型的可靠性符合要求,可以为后续的溢油扩散模拟提供准确的水动力基础数据和驱动条件。3、在建立可靠地二维水动力模型后,在模型中设置一个模拟的溢油点,溢油点的位置是根据之前对海峡内的港口的调研,选取了较大可能出现溢油事故的地点,并设置好该溢油的油品性质,建立起台湾海峡溢油扩散模拟模型。每次计算都分别调整模型中的一个环境变量,例如:风速、风向、流速、流向、温度,组合出多种不同的工况,以单位时间后的溢出油的扩散范围和残余油量作为衡量标准,研究不同风况,潮流状态下,油粒子的扩散轨迹。4、总结规律,建立不同环境变量的影响度矩阵,发现在所有变量中,风况的影响程度最大,起决定性作用,潮流的影响次之,温度的影响最小,而且当风向和潮流的流向大体一致时,会产生正向叠加的效果,反之,当两者的方向不同时则会有削弱的效果。本文没有考虑时刻的影响是因为不同时刻的本质是溢油时潮流场是涨潮或是落潮,最终还是归于流速和流向的影响中,所以不做讨论。
曾濠[10](2020)在《广西北部湾海域溢油迁移扩散数值模拟研究》文中进行了进一步梳理随着广西北部湾沿海经济的快速发展,石化行业已成为广西未来的重要产业之一。随着石化行业的兴起,广西沿海进出港船舶数量的增加,北部湾海域发生大规模溢油污染的风险不断提高。溢油事故一旦发生,对周围生态环境造成巨大损失。因此,本文利用数值模拟的方式对海上溢油过程进行研究,为溢油事故发生后,制定相关的应急防控措施提供可靠依据。以钦州湾为研究海域,基于高精度的岸线数据和钦州湾海域的水深数据,通过SMS建立海域模型。利用MIKE 21 FM模式建立钦州湾水动力模型,通过北部湾大模型获取钦州湾模型的边界条件来确保模型的精确、可靠。研究分析钦州湾海域的水动力环境,结合当地的实测数据,确保能准确反应当地的潮流情况,为溢油模型提供可靠有效的水动力数据。利用MIKE 21 PT模式,结合水动力模型,耦合当地风场、流场等环境因素,建立二维溢油模型,研究溢油运动规律。结合Fay经典理论,研究扩散系数对油粒子的影响。研究四个风况和两个潮时的组合下,油粒子的漂移轨迹以及其扩散情况。结合实际情况,研究不同点源的溢油扫海面积,同时研究围油栏对处理溢油的影响。结果表明:潮流、风场决定溢油的扩散轨迹和扫海面积。不同潮时发生的溢油,会影响溢油的扫海区域,而风场可以加速溢油的扩散。移动点源对溢油扩散的影响较小,仅能增加初期的扩散面积,而溢油的漂移与扩散更多受到潮流和风的影响。围油栏对溢油的扩散起着抑制作用,但是其效果也与当地的潮流环境有关,合理的放置围油栏可以有效降低溢油的扫海面积,降低其对周围环境的影响。
二、Modelling of the behavior of marine oil spills: applications based on random walk techniques(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Modelling of the behavior of marine oil spills: applications based on random walk techniques(论文提纲范文)
(1)溢油扩展漂移和逆时追踪数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外溢油事故 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 水动力模型研究现状 |
1.3.2 溢油理论及数学模型研究现状 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 平面二维水流数值模拟研究 |
2.1 平面二维水流模型的建立 |
2.1.1 二维水流数学模型的基本方程 |
2.1.2 方程求解 |
2.1.3 边界条件及处理 |
2.1.4 坐标网格的生成 |
2.2 平面二维水流数学模型的验证 |
2.2.1 验证所用资料 |
2.2.2 计算流域的选取和正交网格的生成 |
2.2.3 水位验证 |
2.2.4 流速验证 |
2.2.5 浮标流速流态验证 |
2.2.6 验证小结 |
2.3 本章小结 |
第三章 溢油扩展漂移数值模拟研究 |
3.1 溢油扩展漂移数学模型的建立 |
3.1.1 溢油扩展漂移数学模型基本原理 |
3.1.2 溢油行为和归宿表达 |
3.1.3 油粒子模型 |
3.1.4 油粒子流速插值计算 |
3.2 溢油扩展漂移数学模型的验证 |
3.2.1 润滑油扩散系数的率定 |
3.2.2 润滑油扩散系数的验证 |
3.3 溢油扩展漂移数学模型的应用 |
3.3.1 研究河段基本概况 |
3.3.2 依托河段数值模拟方案简介 |
3.3.3 三峡库区典型河段数值模拟 |
(1)依托奉节河段Q=5730m~3/s的数值模拟 |
(2)依托奉节河段Q=18000m~3/s的数值模拟 |
(3)依托洛碛河段Q=5780m~3/s的数值模拟 |
(4)依托洛碛河段Q=22000m~3/s的数值模拟 |
3.3.4 典型河段数值模拟结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 溢油污染源逆时追踪数值模拟研究 |
4.1 溢油污染源逆时追踪模型的建立 |
4.1.1 逆时追踪污染源的实现思路 |
4.1.2 溢油污染源确定原则 |
4.2 溢油污染源逆时追踪数学模型的应用 |
4.2.1 依托河段数值模拟方案简介 |
4.2.2 三峡库区典型河段数值模拟 |
(1)依托洛碛河段Q=5780m~3/s的数值模拟 |
(2)依托洛碛河段Q=22000m~3/s的数值模拟 |
(3)依托奉节河段Q=5730m~3/s的数值模拟 |
(4)依托奉节河段Q=18000m~3/s的数值模拟 |
4.2.3 典型河段数值模拟结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
(2)海上搜救目标漂移预测模型研究及应用(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外发展和研究概况 |
1.2.1 海上目标漂移运动计算研究综述 |
1.2.2 海上搜寻区域计算研究综述 |
1.3 研究存在问题 |
1.4 研究目标和内容 |
第二章 基础理论 |
2.1 影响海上搜寻成功的因素 |
2.2 海上目标漂移运动计算模型 |
2.2.1 海上目标漂流动力源分析 |
2.2.2 海上目标漂移运动模型 |
2.2.3 海上搜救目标漂移路径计算 |
2.3 海上目标搜寻区域计算模型研究 |
2.3.1 基于蒙特卡洛法的搜寻区域预测模型 |
2.3.2 蒙特卡洛集合轨迹预测 |
2.3.3 集合轨迹核密度估计和凸包算法 |
2.4 次网格速度时间序列模型——ARMA模型 |
2.4.1 一般线性过程 |
2.4.2 滑动平均(MA)过程 |
2.4.3 自回归(AR)过程 |
2.4.4 自回归滑动平均混合(ARMA)模型 |
第三章 基于南海近海特征渔船的漂移运动计算模型研究和实验 |
3.1 近海特征渔船直接法现场观测实验 |
3.1.1 漂移目标和实验区域 |
3.1.2 实验仪器和观测要素 |
3.2 数据处理和和模型构建 |
3.2.1 AP98 模型建模 |
3.2.2 漂移动力学半解析模型建模 |
3.3 模型实验结果 |
3.3.1 AP98 模型参数率定结果 |
3.3.2 漂移动力学半解析模型参数率定结果 |
3.4 结果对比和分析 |
3.4.1 模拟漂移轨迹对比 |
3.4.2 预测范围模拟对比 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于次网格速度模型的海上目标搜寻区域计算模型研究及实验 |
4.1 次网格速度模型和实验数据 |
4.1.1 位置为马尔可夫变量——随机游走模型 |
4.1.2 位置和速度为联合马尔可夫变量——随机飞行模型 |
4.1.3 基于ARMA模型的次网格速度模型 |
4.1.4 实验区域和实验数据 |
4.2 数据处理和次网格速度模型建立 |
4.2.1 最优风致漂移系数的拟合 |
4.2.2 区域化随机游走和随机飞行模型建立 |
4.2.3 ARMA模型建立 |
4.3 搜寻区域模拟实验结果 |
4.3.1 采用不同次网格速度的随机飞行模型模拟结果 |
4.3.2 采用不同次网格速度的随机游走模型模拟结果 |
4.3.3 采用相同次网格速度的随机飞行模型模拟结果 |
4.3.4 采用相同次网格速度的随机游走模型模拟结果 |
4.3.5 采用ARMA次网格速度模型模拟结果 |
4.4 结果对比和分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于次网格速度模型的南海近海特征渔船的漂移预测研究和实验 |
5.1 实验数据 |
5.2 数据处理和次网格数据模型建立 |
5.2.1 次网格速度计算 |
5.2.2 次网格速度模型建立 |
5.3 搜寻范围模拟实验结果 |
5.4 结果对比和分析 |
5.4.1 POPC对搜寻区域计算的影响分析 |
5.4.2 随机飞行和随机游走模型模拟结果分析 |
5.4.3 ARMA模型模拟结果分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论和展望 |
6.1 总结 |
6.2 研究主要特点和创新 |
6.3 研究不足和展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)基于星载极化SAR图像的海上溢油检测与分析研究(论文提纲范文)
创新点摘要 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和研究意义 |
1.2 星载SAR系统发展状况 |
1.2.1 单极化系统 |
1.2.2 双极化系统 |
1.2.3 全极化系统 |
1.3 国内外极化SAR海洋溢油检测研究现状及进展 |
1.3.1 双极化SAR溢油检测研究进展 |
1.3.2 全极化SAR溢油检测研究进展 |
1.4 本研究领域存在的问题 |
1.5 本文主要研究内容及章节安排 |
1.6 技术路线图 |
2 极化SAR溢油检测的基本理论 |
2.1 极化SAR的基本工作原理 |
2.1.1 SAR的成像概述 |
2.1.2 极化SAR溢油探测机理 |
2.2 波的极化状态及其表征形式 |
2.2.1 极化波和极化基 |
2.2.2 Jones矢量与Jones相干矩阵 |
2.2.3 Stokes矢量 |
2.3 目标极化散射的描述和表征 |
2.3.1 散射目标描述 |
2.3.2 散射坐标系 |
2.3.3 散射目标雷达方程 |
2.3.4 极化散射矩阵与散射矢量 |
2.3.5 极化协方差矩阵与极化相干矩阵 |
2.4 极化分解 |
2.5 本章小结 |
3 基于多模式极化SAR海洋溢油散射机制与特性研究 |
3.1 实验区与数据源介绍 |
3.2 多模式极化SAR溢油散射机制研究 |
3.2.1 不同极化通道信噪水平对比 |
3.2.2 全极化SAR溢油散射机制研究 |
3.2.3 多模式双极化SAR溢油散射机制研究 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 不同极化通道的信噪水平结果 |
3.3.2 多模式极化SAR下油膜相对厚度的H/α对比结果 |
3.3.3 多模式极化SAR下油膜和类油膜的H/α对比结果 |
3.3.4 多模式极化SAR下不同种类油膜的H/α对比结果 |
3.4 本章小结 |
4 基于多时相感兴趣区边界优势特征的双极化SAR溢油检测 |
4.1 实验区与数据源介绍 |
4.2 基于多时相感兴趣区边界优势特征的溢油检测算法 |
4.2.1 基于CMOD5模型的风场信息反演 |
4.2.2 基于潜在暗区域频率的感兴趣区提取方法 |
4.2.3 兼顾不同复杂度边界优势特征的溢油检测算法 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 不同海面风速条件下油膜的雷达信号特征 |
4.3.2 基于潜在暗区域频率的感兴趣区提取结果与分析 |
4.3.3 兼顾不同复杂度边界优势特征的溢油检测结果 |
4.3.4 基于多时相双极化SAR图像的溢油空间分布和时序变化结果 |
4.4 本章小节 |
5 基于改进的全极化SAR组合特征的海洋溢油检测 |
5.1 实验区与数据源介绍 |
5.2 改进的组合极化特征参数提取 |
5.2.1 H~*(1-A_(12))组合极化特征理论基础 |
5.2.2 H_A_(12)和H_A组合特征溢油检测能力对比 |
5.3 H~*(1-A12)组合特征参数溢油检测能力评估 |
5.3.1 Michelson对比度 |
5.3.2 Jeffreys-Matusita距离 |
5.3.3 随机森林分类及重要性评估 |
5.4 溢油检测能力评估结果 |
5.4.1 特征参数对不同油膜检测的MC测度结果 |
5.4.2 特征参数对不同油膜检测的JM测度结果 |
5.4.3 特征参数对不同油膜检测的分类结果及重要性评估 |
5.5 本章小结 |
6 基于多维极化特征强度模型匹配算法的海洋溢油检测 |
6.1 实验区与数据源介绍 |
6.2 基于多维极化特征强度模型匹配的溢油检测算法 |
6.2.1 优势极化特征筛选 |
6.2.2 多维极化特征强度模型建立 |
6.2.3 多维极化特征模型匹配算法 |
6.3 结果与分析 |
6.3.1 优势极化特征筛选结果 |
6.3.2 多维极化特征强度模型构建结果 |
6.3.3 多维极化特征强度模型匹配结果 |
6.3.4 时间复杂度分析结果 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
致谢 |
(4)突发事件泄漏石油类污染物在水环境中迁移转化研究进展(论文提纲范文)
1 突发事件产生的石油类污染物在环境水体中的运动过程 |
1.1 油膜自身在水体表层的扩展迁移过程 |
1.2 油膜的风化过程 |
1.3 油膜污染物向下层水体的扩散过程 |
1.4 水体中石油类污染物的迁移转化过程 |
2 石油类污染物的迁移转化过程物理试验 |
3 常用溢油模型 |
4 结 语 |
(5)海上溢油突发事件的情景表达与最优应对措施研究(论文提纲范文)
论文创新点 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.3 研究意义 |
1.4 研究内容 |
1.5 研究方法 |
1.6 本文框架 |
2 海上溢油突发事件的情景表达方法 |
2.1 基于致灾因子、承灾体和抗灾体三类要素的海上溢油情景描述方法 |
2.2 海上溢油突发事件情景演化表达模型 |
2.3 基于多阶段k均值聚类的情景树生成算法 |
2.4 本章小结 |
3 基于语义聚类的海上溢油情景构建方法 |
3.1 海上溢油突发事件的拆分方法 |
3.2 信息关系三元组提取 |
3.3 预构建海上溢油领域 |
3.4 基于语义聚类的海上溢油突发事件相关信息筛选 |
3.5 历史案例的选取与实验结果 |
3.6 本章小结 |
4 基于深度强化学习的最优情景应对策略 |
4.1 强化学习概述 |
4.2 Deep Q-Network算法 |
4.3 海上溢油事件最优应对措施强化学习模型 |
4.4 以海洋安全为决策意图的最优应对策略训练 |
4.5 本章小结 |
5 海上溢油突发事件应急辅助策决辅系统核心模块设计与验证 |
5.1 分布式/集群下的辅助决策系统架构设计 |
5.2 分布式海上溢油情景构建功能模块设计 |
5.3 决策意图、措施/动作空间、应对策略训练功能模块 |
5.4 在辅助决策中的应用结果验证 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的科研成果目录 |
致谢 |
海上溢油情景安全度量体系指标危害等级划分标准 |
历史案例目录 |
(7)基于标识聚类点过程的高分辨率遥感影像地物目标提取(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
缩略语清单 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 论文组织 |
2 基本理论 |
2.1 标识聚类点过程理论 |
2.2 贝叶斯理论 |
2.3 随机模拟与采样方法 |
2.4 本章小结 |
3 平面离散点集构建简单多边形标识方法研究 |
3.1 平面多边形 |
3.2 相关定义 |
3.3 简单多边形生成 |
3.4 实验结果 |
3.5 本章小结 |
4 基于标识聚类点过程的高分影像地物目标提取 |
4.1 数据表达 |
4.2 地物目标几何模型 |
4.3 先验概率模型 |
4.4 地物目标数据模型 |
4.5 地物目标提取模型 |
4.6 地物目标提取模型模拟和优化 |
4.7 精度评价 |
4.8 本章小结 |
5 地物目标提取实验与分析 |
5.1 SAR影像溢油目标提取 |
5.2 多光谱遥感影像海岛湖泊提取 |
5.3 LiDAR点云数据建筑树木提取 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
查新结论 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)基于大数据的船舶海洋溢油扩散分析与应急处理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.3 论文主要内容 |
2 船舶海洋溢油数据采集与分析技术 |
2.1 船舶溢油数据实时采集及预处理 |
2.2.1 船舶溢油环境信息一体化采集 |
2.2.2 数据预处理方法 |
2.2 海上溢油的运动机理 |
2.2.1 船舶海洋溢油的漂移 |
2.2.2 船舶海洋溢油的扩散 |
2.2.3 船舶海洋溢油的风化 |
2.3 船舶海洋溢油的数据分析技术 |
2.3.1 溢油膜轨迹扩散计算 |
2.3.2 溢油膜风化过程计算 |
2.4 本章小结 |
3 基于大数据的船舶溢油扩散分析模型 |
3.1 大数据分析技术 |
3.2 基于大数据的船舶溢油扩散分析模型 |
3.2.1 气象因素与潮流方向和速度的相关性分析 |
3.2.2 气象因素与潮流方向和速度发展趋势预测 |
3.3 基于大数据的溢油扩散分析算法 |
3.4 本章小结 |
4 船舶海洋溢油应急响应决策支持平台 |
4.1 船舶海洋溢油应急处理 |
4.1.1 溢油应急资源分类 |
4.2 船舶海洋溢油应急响应决策系统架构 |
4.3 溢油实时场景构建 |
4.3.1 海洋溢油连续监测设备 |
4.4 溢油扩散分析 |
4.5 溢油应急决策 |
4.6 船舶海洋溢油应急响应决策系统实现 |
4.7 本章小结 |
5 结论 |
参考文献 |
致谢 |
在校期间主要科研成果 |
附录 |
(9)海洋溢油风险数值模拟与影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 海洋溢油风险模拟的研究历史与现状 |
1.2.1 目前的水动力模型类别 |
1.2.2 现有的溢油风险模型 |
1.3 溢油污染的危害 |
1.4 石油人海后的变化 |
1.5 本文的主要研究内容 |
1.6 本章小结 |
2 台湾海峡海域环境和自然特征概况 |
2.1 引言 |
2.2 台湾海峡地质地貌特征及变迁 |
2.2.1 台湾海峡地质地貌特征 |
2.2.2 台湾海峡地质演变史 |
2.3 台湾海峡自然条件概况 |
2.3.1 气象条件 |
2.3.2 水文条件 |
2.4 台湾海峡港口分布及产业状况 |
2.5 台湾海峡敏感资源分布 |
2.6 本章小结 |
3 台湾海峡二维水动力模型 |
3.1 引言 |
3.2 模型包含模块与计算原理 |
3.2.1 本文研究模型包含的模块 |
3.2.2 模型的计算原理 |
3.3 水动力模型搭建 |
3.3.1 准备台湾海峡岸线、水深和网格文件 |
3.3.2 模型参数的设置 |
3.4 二维水动力模型的验证分析 |
3.5 本章小结 |
4 建立台湾海峡溢油输移扩散分析模型 |
4.1 引言 |
4.2 油粒子理论 |
4.2.1 油粒子在水中的运动 |
4.2.2 石油的在水中风化 |
4.3 溢油风险模型的参数设置 |
4.4 本章小结 |
5 环境变量对溢油输移的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 多种工况的溢油模拟 |
5.2.1 时间因素 |
5.2.2 风况因素 |
5.2.3 潮流因素 |
5.2.4 溢油品质因素 |
5.3 建立环境因素影响度矩阵 |
5.4 溢油污染造成的危害及补救措施 |
5.4.1 溢油污染对海洋环境的影响 |
5.4.2 溢油污染对经济的影响 |
5.4.3 事故发生后的应急措施 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
(10)广西北部湾海域溢油迁移扩散数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水动力模型研究进展 |
1.2.2 溢油模型研究进展 |
1.3 技术路线 |
1.4 研究内容与创新点 |
第二章 研究区域概况 |
2.1 地貌概况 |
2.2 气象条件 |
2.2.1 气候 |
2.2.2 风况 |
2.3 水文条件 |
2.3.1 潮流特征 |
2.3.2 潮汐特征 |
2.4 海上交通分析 |
2.4.1 航道概况 |
2.4.2 航运概况 |
2.5 小结 |
第三章 北部湾水动力模拟 |
3.1 海洋动力模型概述 |
3.2 水动力模块原理 |
3.2.1 控制方程 |
3.2.2 空间离散 |
3.2.3 边界条件 |
3.3 模拟区域和网格分布 |
3.3.1 模拟区域 |
3.3.2 网格分布 |
3.4 地形 |
3.4.1 开边界条件 |
3.4.2 模型参数选取 |
3.5 水动力模型验证 |
3.5.1 潮位验证 |
3.5.2 流速流向验证 |
3.6 近岸水动力分析 |
3.7 小结 |
第四章 北部湾溢油预测模型 |
4.1 溢油模拟概述 |
4.2 溢油的运动过程 |
4.2.1 自身扩散 |
4.2.2 输移过程 |
4.2.3 风化过程 |
4.2.4 生物降解 |
4.2.5 溢油物理化学性质变化 |
4.3 模型扩散系数参数设置 |
4.4 小结 |
第五章 溢油数值模拟 |
5.1 溢油模拟参数选取 |
5.1.1 风况设置 |
5.1.2 油品设置 |
5.1.3 扩散系数 |
5.1.4 溢油设置 |
5.2 溢油油粒子漂移轨迹 |
5.2.1 落憩 |
5.2.2 涨憩 |
5.3 溢油油粒子扫海面积 |
5.4 蒸发 |
5.4.1 不同温度 |
5.4.2 不同油品 |
5.5 风况 |
5.6 乳化含水量 |
5.7 溢油模拟结果分析 |
5.8 小结 |
第六章 溢油影响因素 |
6.1 溢油移动点源的影响 |
6.2 不同风况下的扫海面积 |
6.2.1 落憩时 |
6.2.2 涨憩时 |
6.3 围油栏对溢油的影响 |
6.3.1 落憩最大风况(S) |
6.3.2 涨憩最不利风况(SSE) |
6.3.3 涨憩常风1(SW) |
6.3.4 涨憩常风2(SE) |
6.4 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文及研究成果 |
四、Modelling of the behavior of marine oil spills: applications based on random walk techniques(论文参考文献)
- [1]溢油扩展漂移和逆时追踪数值模拟研究[D]. 王啸. 重庆交通大学, 2021
- [2]海上搜救目标漂移预测模型研究及应用[D]. 朱岿. 中国地质大学, 2021(02)
- [3]基于星载极化SAR图像的海上溢油检测与分析研究[D]. 李冠男. 大连海事大学, 2020(04)
- [4]突发事件泄漏石油类污染物在水环境中迁移转化研究进展[J]. 韩龙喜,王晨芳,蒋安祺. 水资源保护, 2021(01)
- [5]海上溢油突发事件的情景表达与最优应对措施研究[D]. 黄奎. 武汉大学, 2020(06)
- [6]基于油粒子模型的珠江狮子洋溢油模型研究[J]. 刘军英. 广东化工, 2020(13)
- [7]基于标识聚类点过程的高分辨率遥感影像地物目标提取[D]. 张洪云. 辽宁工程技术大学, 2020
- [8]基于大数据的船舶海洋溢油扩散分析与应急处理研究[D]. 孙颖钰. 山东交通学院, 2020(04)
- [9]海洋溢油风险数值模拟与影响因素研究[D]. 高楠. 大连海事大学, 2020(01)
- [10]广西北部湾海域溢油迁移扩散数值模拟研究[D]. 曾濠. 浙江海洋大学, 2020(01)