淺談幾種海浪觀測法的優缺點

陳澤鴻　李衍森

摘 要：海浪觀測對經濟發展有著積極的推動作用。文章針對幾種常見的海浪觀測方法分析其優缺點，意在為海浪觀測工作提供借鑒。

關鍵詞：純人工目測法；光學測波儀法；海浪浮標觀測儀法；地波雷達波浪觀測儀法

海浪是發生在海洋中的一種波動，是海水運動的主要形式之一。海浪形成的主要原因是由于海洋水體受外力作用時，水質點離開平衡位置而往復運動，并向一定的方向傳播，此種運動稱為波動。海浪是主要包括風浪、涌浪和近岸浪，其周期一般界于1～20秒之間。

根據現行的《海濱觀測規范》（GB/T14914-2006）規定，海浪的主要的觀測要素是波高、周期、波型、波向和海況。規范對海浪觀測點的選擇，海浪的觀測與記錄都作出了詳細的規定，既是對過去幾十年我國傳統近海海浪觀測的繼承和延續，也是為適應了目前海洋觀測技術和形勢的發展。

海浪觀測已經有悠久的歷史，目前我國的波浪觀測數據主要應用于海洋預報、海洋工程。目前我國從事海浪觀測工作的主要單位是國家海洋局所屬的海洋站點和一些海洋工程建設單位。

海浪觀測方法的分類，按照安裝位置，可以分為水面上測波儀器（航空測波、地波雷達測波）、水面附近測波儀（測波桿、光學測波、重力測波）、水面下測波儀（水壓式測波、聲學式測波）。文章只挑選目前比較常用的海浪觀測方法，談談其觀測過程中的優缺點。

1 純人工目測法

我國沿海海洋系統的最早的觀測方法，采用秒表、望遠鏡等輔助器材，幾乎用全人工的方法觀測海浪要素，在我國海洋觀測史上沿用了幾十年。這種方法的優點是不用過于依賴于外界環境因素（電力、儀器），數據的持續性非常好。缺點是雖然觀測人員上崗之前都經過了嚴格的培訓考核，但是，由于是純人工觀測，不同人之間的觀測誤差比較大，數據的可比性比較差，可信度也不夠高。

2 光學測波儀法

光學測波儀主要由望遠鏡瞄準機構、俯仰微調機構、方位指示機構、調平機構和浮筒等組成。光學測波儀是純人工目測法的一個發展，在我國海洋波浪觀測上沿用至20世90年代末，此種儀器嚴格地說仍屬于目測的范圍，其觀測的結果要受到觀測者主觀作用的影響。但是，由于它里面分設了刻度，尤其是望遠鏡內靠目鏡的一端裝有透視網格的分劃板，其刻度值等于在海面上布設一個直角坐標系統，將望遠鏡瞄準海上布放的浮筒就能觀測波浪的高度和周期。在增加了許多輔助的觀測刻度后，其觀測的精確度有了很大的提高，是人工觀測法向儀器自動觀測法發展的一個重要階段。其優點是比純目測法精準度有了很大的提高，而且不需要依賴外界環境；缺點跟純人工觀測法一樣，就是人為誤差不可避免。

3 海浪浮標觀測儀法

海浪浮標觀測儀由海上浮標、錨鏈、陸上接收器組成，此方法是我國海浪觀測從人工觀測向儀器自動化觀測的一種里程碑式，也是目前在全國海洋站使用最多的觀測方法。它是通過測量浮標自身的垂直加速度，經過積分后計算出波高；再通過計算兩個水平方向的斜角和速度變量，測量出浪向。它的優點是純自動化觀測計算，把人為的誤差消除，觀測數據可靠性高，可比性強。但是，在使用的過程當中，仍然發現諸多問題。第一是抗風浪能力不足，每當出現強臺風強風浪時，經常會出現浮標錨鏈斷裂導致浮標丟失的狀況，導致數據缺失。第二是其測出的海浪方向是單一的（混合浪向），具體的風浪向或涌浪向和海況，還是需要人工觀測來彌補。第三是由于國內技術方面的原因，浮標的電池持續力、耐碰撞性、耐腐蝕性都需要提高。

4 地波雷達波浪觀測儀法

雷達技術應用與海浪觀測，這是近年來海浪觀測的一個里程牌式發展。讓雷達向海面發射電波，接收回來的回波通過波浪雷達回波視頻處理系統，通過數字圖像模擬計算出所需要的海浪的參數。這種波浪觀測技術比波浪浮標技術的優勢是它不需要在海里安裝儀器（在調試好相關系數后），可靠性進一步增強。但是，它也有自己的短板，就是波浪分析雷達圖像數據模擬技術還不夠完善，還不要不斷地改進才能更加準確地測出海浪的數據。

隨著經濟的發展，海洋工程項目越來越多，海浪對于岸灘、港口碼頭、水下建筑的作用力，都需要通過波浪要素的觀測然后測算出來，所以，海浪的觀測越來越重要。科技的發展，海浪觀測的技術也日新月異，近年來，一些航空測波技術甚至是太空衛星遙感測波技術都取得了很大的進展，我們有理由相信，海浪觀測技術將邁向一個新的臺階，以更好地滿足預報和海洋工程需要。

參考文獻

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