基于gps的雪龙船冲击式破冰模式识别研究.pdfVIP

第29 卷第3 期 极地研究 Vol. 29, No. 3 2017 年9 月 CHINESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH September 2017 基于 GPS 的“雪龙”船冲击式破冰模式识别研究 1 1 2 2 2 1 桂大伟 庞小平 沈权 汪大立 张洁 艾松涛 (1 武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北 武汉 430079; 2 中国极地研究中心,上海 200136) 提要 “雪龙”号破冰船是我国目前唯一的极地考察船, 破冰航行是极地船舶的重要特征之一。以“雪龙” 号破冰船的GPS 数据为基础, 通过建立模型算法识别冲击式破冰这一特殊的航行状态, 在整个中国第28 次 南极考察航次的数据分析中, 整体识别率超过86.1%, 识别正确率达到98% 以上。利用此算法, 在中国第27 次南极考察航次的破冰识别率也超过 85%, 识别正确率达到93.5% 。雪龙船两个航次实测GPS 数据验证了 本文算法的可用性, 而破冰识别统计结果表明, 不同航次的破冰模式具有较大的差异。 关键词 “雪龙”号破冰船 GPS 冲击式破冰 模式识别 doi: 10. 13679/j. jdyj. 2017. 3. 414 研究的重要移动平台。在奔赴南极执行远洋科考任务 1 中国南极破冰船概览 的过程中, “雪龙”号跨越南北半球, 覆盖了热带、亚热 带、温带、寒带等所有气候带, 其航行状态也随着洋 自1984 年中国首次开展南极科考到2015 年11 流、气旋以及海冰等外界环境的变化而随时进行调 月第32 次南极科考队出征, 30 余年以来先后有5 艘 整。其航行的关键状态可归纳为以下几类: 正常航 [2] 船舶参与极地科考, 包括“ 向阳红 10”、“J121”、“海 行、抛锚、靠港、浮冰中停车、大洋中停车和破冰 。 洋4”、“极地”和“雪龙”号。其中前3 艘只承担过一 其中, 大洋中停车是指“雪龙”号在远洋航行 个南极航次, 后2 艘则多次承担极地考察任务, 为中 中由于科考任务需要或其他人为因素而进行的有 国极地考察运输、调查研究专用船舶。“雪龙”号原 计划停船; 浮冰中停车往往是由于船舶前方海冰 系乌克兰赫尔松船厂1993年建造下水的北极供应船, 冰情严重, “雪龙”号凭借自身破冰能力无法破冰 后经改造成为中国极地科学考察破冰船, 于1994 年 通过, 或出于安全考虑需要停船等待时机继续前 替代“极地”号服役至今, 已先后26 次赴南极、6 次 行; 破冰是指在陆缘冰区附近海冰连接成片没有 赴北极执行科学考察与补给运输任务。该船最大航 可通行的航道时, “雪龙”号借助自身动能撞击挤 速17.9 节, 能以1.5—2 节的速度连续破1.2 m 厚的 压使海冰破碎从而开辟航道继续前进。 冰(含20 cm 的雪), 并能携带两架直升机[1] 。 “雪龙”号破冰船作为我国目前唯一的极地考察 2 雪龙船破冰特征分析 破冰船, 不仅是运送补给与科考人员的重要载体, 也 是开展包含海洋生物学、物理海洋学、大气科学、气 2.1 破冰船主要破冰