Информационная система для сбора и обработки гидроакустических данных на морском шельфе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

На правах рукописи ---

КОРОТЧЕНКО Роман Анатольевич

□03057801 Iии!

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СБОРА И ОБРАБОТКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА МОРСКОМ ШЕЛЬФЕ

Специальность - 01 04 06 «Акустика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток - 2007

003057801

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте ДВО РАН, г Владивосток

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, Ярощук Игорь Олегович

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Дзюба Владимир Пименович кандидат технических наук Инзарцев Александр Вячеславович

Ведущая организация-

Дальневосточный государственный технический университет им В.В Куйбышева

Защита состоится 18 мая 2007 года в 10 часов на заседании диссертационного совета в коференц-зале Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН (Балтийская, 43)

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 690041, г. Владивосток, ул Балтийская, 43, ТОЙ ДВО РАН, на имя ученого секретаря диссертационного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТОЙ ДВО РАН по адресу ул. Балтийская, 43

Автореферат разослан 10 апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук Коренбаум Владимир Ильич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Прибрежная часть океана -океанский шельф - затрагивает широкий спектр интересов жизнедеятельности человека, например, задачи оборонного значения, добычи полезных ископаемых, проблемы экологии и рыболовства Поэтому уже несколько десятков лет шельф является предметом повышенного внимания и объектом научных исследований для геологов, океанологов, акустиков и сейсмологов

Характерной чертой прибрежной зоны является необычайно высокая активность ряда динамических процессов, возникающих в процессе взаимодействия атмосферы, океанической среды и литосферы [1] Так в океанической среде постоянно возникают разномасштабные гидродинамические возмущения приливные и внутренние волны, вихри, меандрирующие течения, фронтальные зоны и др Изучение этих процессов позволяет прогнозировать состояние среды, предугадать климатические изменения, повысить безопасность судоходства, внести вклад в развитие экономики прибрежной зоны

Наиболее перспективным и интенсивно развивающимся в последние годы направлением исследования динамических процессов и неоднородностей в мелководной среде стали акустические и сейсмоакустические методы Использование звуковых волн сделало возможным проводить комплексные исследования больших морских акваторий в непрерывном режиме

Повышенный интерес к звуковым полям связан с возможностями акустического мониторинга разномасштабных гидродинамических возмущений морской среды [2] Длительные наблюдения за процессами распространения звуковых волн дают принципиальную возможность обнаружения и физического анализа различных вихревых образований, приливных и внутренних волн, морских течений и процессов перемешивания водных масс Такой мониторинг позволяет определять состояние океана по данным акустического зондирования, что в конечном итоге может стать решающим как для решения многих частных задач, таких, например, как обнаружение локальных неоднородностей водной среды

Формирование звуковых полей в разных районах мелкого моря имеет целый ряд специфических особенностей, связанных со спецификой различных шельфовых зон Мирового океана

Такая специфика обусловлена не только рельефом дна, структурой и акустическими свойствами донных осадков, но и пространственным распределением поля скорости звука, а также его возмущениями, вызванными гидродинамическими процессами на океанском шельфе Количественные характеристики, описывающие формирование звуковых полей, всегда привязаны к конкретному географическому району и ко времени года Это обстоятельство является главной причиной для проведения акустического мониторинга океанского шельфа

Характерной чертой районов шельфовых зон Дальневосточных морей является активность метеорологических и атмосферных условий, наличие циклонов и тайфунов Вследствие этого на шельфе Японского и Охотских морей наблюдаются активные гидродинамические процессы, как мезомасштабные - интенсивное перемешивание вод, так и синоптических масштабов — в виде выраженных вихреобразований В осенний период на шельфах Японского и Охотского морей формируется выраженная плотностная стратификация, что является необходимым условием образования внутренних волн в шельфовой зоне

Последние годы большое внимание привлекает «акустическое загрязнение» водной среды, вызванное активизацией экономической деятельности человека Так на шельфе северо-востока Сахалина государственные проекты добычи нефти вступили в стадию широкомасштабного строительства морских промышленных объектов Производственная деятельность в шельфовой зоне значительно увеличила опасность негативного воздействия промышленного шума на морскую биоту и потребовала проведения мониторинга с целью контроля влияния технологических процессов на экологию

Проблематика гидрофизического мониторинга, необходимость проведения длительных наблюдений и сложность гидроакустических исследований на шельфе ставят задачи не только сбора и хранения информации, но и предполагает комплексный анализ данных с целью извлечения закономерностей и знаний, поэтому необходимо обеспечить условия для совместной работы специалистов разного профиля Экспоненциальный рост объемов цифровой информации, внедрение новых типов оборудования, усложнение методов обработки и анализа данных требует соответствующего программного обеспечения, создания систем, моделирующих как представление собственно предметных областей, так и уже накопленных знаний о

них - геоинформации, объединяющей модельное теоретическое представление, данные измерений и результаты их обработки, а также соответствующие средства представления сведений Недостатком большинства существующих программных комплексов, применяемых в научных гидроакустических экспериментальных исследованиях, является сосредоточенность на частных задачах, унитарность программно-аппаратной организации ввода сигналов, сосредоточенность процессов ввода, визуализации и обработки на одном компьютере, жесткая привязка программного обеспечения к используемому оборудованию и невозможность модернизации аппаратной базы исследований без значительного изменения в кодах программ Внедрение новых типов оборудования и режимов обработки влечет сложную и дорогостоящую корректировку программных и аппаратных решений и является источником рисков и ошибок С концептуальной точки зрения основным недостатком существующих программных систем является отсутствие предметной ориентированности на исследуемый объект, смещение нацеленности с прогноза и анализа изучаемых пространственно-временных явлений на задачи регистрации и обработки данных

Таким образом, проблема разработки распределенной информационной программной системы сопровождения гидроакустических исследований на основе современных геоинформационных концепций и технологических стандартов является актуальной Решению этой задачи посвящена данная диссертационная работа

Цели и задачи исследования Целью данной работы является разработка информационной системы сопровождения экспериментальных гидроакустических исследований Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

- выполнен системный анализ и разработана информационная объектная модель гидроакустического мониторинга,

- реализована система программ для обеспечения накопления, сбора и хранения гидроакустических данных,

- создан пакет программ для численного моделирования внутренних волн и звуковых полей в шельфовой зоне, в соответствии с задачами гидроакустического мониторинга,

- экспериментально и теоретически исследовано влияние распространяющихся поперек шельфа слабонелинейных внутренних волн на акустическое поле,

5

— выполнена регистрация и статистический анализ данных в условиях экспериментальных научных исследований на шельфах Японского и Охотского морей Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы объектно-ориентированного системного анализа, математической статистики и анализа случайных процессов, численного моделирования

Методы системного анализа привлекались для разработки объектной модели предметной области и определения требований к разработке

Методы математической статистики и анализа случайных процессов использовались для реализации алгоритмов спектрального оценивания и обработки временных рядов

Численное моделирование применялось в процессе интерпретации экспериментальных данных и планировании работ

Научная новизна. В результате выполнения данной диссертационной работы была разработана система информационной поддержки научных гидроакустических экспериментальных наблюдений, основанная на современных аппаратно-программных технологиях

Научная новизна заключается в комплексном характере, ориентированном на поддержку полного цикла экспериментальных гидроакустических наблюдений, начиная от планирования эксперимента и заканчивая оформлением результатов исследований с учетом совместной многопользовательской работы в компьютерной сети, используя объектную СУБД для хранения данных и алгоритмов

Практическая ценность. Комплекс программ позволяет моделировать распространение звука от тональных источников с учетом реальной топографии и гидрологии, выполнить численное моделирование распространения слабонелинейных внутренних волн на шельфе, в режиме реального времени вводить данные от аналоговых и цифровых регистраторов, выполнять спектральный анализ временных рядов, своевременно фиксировать моменты изменения характеристик наблюдаемых процессов, подготавливать накопленные массивы данных к хранению

Оригинальность объектной структуры базы данных для хранения информации, накопленной в процессе гидроакустического мониторинга, подтверждена патентом 2007620047

Практическая ценность подтверждена актами внедрения

системы в ОАО «Сахалинская энергия» (от 03/11 2006 г Ю-Сахалинск) и «Jasco Ltd» (от 26/10/2006 г Виктория, Канада)

Апробация работы. Комплекс программ применялся в течение ряда лет в различных экспедиционных исследованиях на шельфах Японского и Охотского морей Важные практические работы с использованием информационной системы были выполнены в течение летнее-осенних полевых сезонов 2003- 2006 годов во время этапов научных исследований на шельфе Японского моря в заливе Посьета и гидроакустического мониторинга на шельфе о Сахалин

Результаты по теме диссертационной работы докладывались на школах-семинарах им акад Бреховских в 2004 и 2005 годах, III и IV симпозиумах «Сейсмоакустика переходных зон» 2003 и 2005 гг , XVI сессии РАО 2005 г, на конференции по тематике электронных библиотек (RCDL) в 2004 г в Тарусе, использовались в работах по гранту РФФИ «Инструментальная среда интегрированного ведения экспериментальных данных на примере портала поддержки использования гидроакустических данных»

Личный вклад автора. Автором разработана модель информационной системы, реализованы программы математической обработки, создан комплекс программ взаимодействия с аппаратурой регистрации, разработана и реализована объектная база данных

Для задач моделирования динамики слабонелинейных внутренних волн разработан и реализован алгоритм интегрирования расширенного уравнения Кортевега-де-Фриза на основе псевдоспектрального метода, адаптирован и реализован алгоритм расчета акустического поля с учетом влияния внутренних волн методом широкоугольного параболического уравнения

Принималось участие в организации, проведении и обработке результатов ряда экспериментальных гидроакустических исследований

Публикации. По теме диссертационной работы было опубликовано 13 статей, из них 5 - в рецензируемых журналах, имеется патент

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 77 стр машинописного текста, 30 рисунков, 1 таблицы, списка литературы из 70 наименований библиографических источников и 3 приложений, содержащих технические подробности разработки, акты внедрения и патент

На защиту выносятся следующие положения:

—Разработанная модель информационной системы с анализом важнейших этапов работ и потоков данных в процессе гидроакустического мониторинга, —Программный комплекс усвоения экспериментальных данных и численного моделирования согласованного с натурным акустико-гидрофизическим экспериментом, -Методика применения информационной системы в гидроакустических исследованиях на шельфе

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность разработки информационной системы сопровождения гидроакустических экспериментальных наблюдений, определены цели и задачи исследований, указаны методы их достижения, сформулированы основные положения, выносимые на защиту

Согласно проблематике работы рассмотрены региональные особенности гидрофизического мониторинга на шельфе Дальневосточных морей, выделены типичные проблемы информационного обеспечения исследований, определены важнейшие компоненты программного комплекса, объединяющего подсистемы регистрации и первичной обработки, библиотеки статистической обработки данных, расчетно-аналитические модули

На основе геоинформационного подхода определена логическая связь между компьютерным моделированием, системой регистрации и обработки данных, программами статистического анализа и хранилищем информации, основанная на приоритете формирования комплексной физической модели исследуемых природных явлений над техническими особенностями реализации измерений

Для описания специфики гидроакустических исследований выделен иерархический каркас, иллюстрирующий этапы конкретизации уровень наборов данных, аппаратурный комплекс, геофизический эксперимент (аппаратура, варианты представления измерений, физические поля), гидрофизические наблюдения (гидрологическое описание и специфическая аппаратура), океанология и акустика (поля поверхностных и внутренних волн, приливы, звуковое поле и пр )

-► Наследование свойств

Взаимосвязи

Рисунок 1 - Иерархия специализации информационной

системы

В первой главе рассмотрена подсистема сопровождения натурных экспериментальных наблюдений, включающая модули взаимодействия с источниками данных (регистраторы, файлы, программы моделирования и пр) Направленность разработки на комплексное информационное сопровождение натурных

гидроакустических исследований определили расширенную функциональность, кооперативное использование программных модулей, системную организацию информации С этой целью была разработана информационная модель предметной области выделены объекты и описаны отношения, отвечающие за описание используемого в экспериментах оборудования, наборов данных и специфики работы аппаратуры

Особое внимание в разработке уделено современным технологическим решениям, позволяющим преодолеть проблемы перехода на цифровую аппаратуру телеметрии, модернизации программных модулей, изменения топологии сети наблюдений,

позволяя сократить время создания программно-аппаратного комплекса конкретных экспериментальных наблюдений и обеспечить дальнейшую возможность расширения и модификацию системы

Разработанная измерительно-информационная система (ИИС) принципиально подразделяется на серверную, клиентскую и аппаратные части В состав серверной части входит группа программ работы с общей базой данных (БД), контроль единой файловой структуры, архивы пользовательских программ с возможностью автоматического обновления приложений на компьютерах пользователей На клиентском уровне позиционируются регистрационные и вычислительные модулей, настраиваемые на конкретную решаемую задачу

Аппаратная часть подразумевает программное обеспечение микропроцессорной платы, интегрированной с аппаратурой регистрации.

На уровне серверных служб решаются следующие задачи -синхронизация времени на всех компьютерах, -тестирование каналов передачи данных,

-обновление программного обеспечения на клиентских компьютерах,

-формирование общей файловой структуры хранения

информации, -доступ к БД,

-обмен информацией и документами между пользователями Комплекс программного обеспечения сервера включает фирменное и авторское программное обеспечение Оригинальное авторское программное обеспечение сервера состоит из

1. объектной базы данных акустического мониторинга,

2 программного пользовательского интерфейса, обеспечивающего доступ к общей файловой структуре, БД, программам обработки,

3 программ конвертации и загрузки экспериментальных данных и файлов в БД эксперимента,

4 программ контроля систем регистрации и источников данных На примере программно-аппаратного решения ввода цифровых

сигналов от комбинированной гидроакустической антенны и акустического буя рассмотрены эффективные технологические приемы, обеспечивающие интеграцию различных типов оборудования

в вычислительную сеть мониторинга

Специфика данных гидроакустических наблюдений (большие объемы и различные форматы, привязка к географическим картам и пр) требует особого внимания при организации хранения и управления полученными материалами Узловой частью информационной системы, является база данных Выполненная на основе объектной, а не стандартной реляционной модели, база данных «Мониторинг» оптимизирована для работы с агрегатами данных, получаемых в ходе гидроакустических наблюдений Объектный способ хранения позволяет наделить статичные структуры информации дополнительными свойствами, обеспечивая операбельность и представительность данных, одновременно повышая эффективность и быстродействие при работе с БД

Информационная поддержка экспериментальных

гидроакустических наблюдений и мониторинга предполагает участие многих исследователей, территориально разделенных, но обеспеченных компьютерными коммуникациями Для обеспечения совместного информационного пространства в разработанной системе используются интернет-технологии Иллюстрацией одного из перспективных направлений развития ИИС стала интеграция в более глобальные информационные ресурсы С 2003 , в рамках гранта РФФИ № 03-07-90141-В, ТОЙ ДВО РАН совместно с ВЦ РАН (г Москва) ведут разработку интернет-портала поддержки использования гидроакустических данных Цель проекта состоит в расширении возможностей по сбору и управлению информации, имеющей отношение к гидроакустическим исследованиям Доступ к серверной части информационной системы поддержки экспериментальных работ, выполненной в виде Интернет-сайта, обеспечивается с помощью web-браузера Internet Explorer 6 0 Динамическое обновление содержания сайта и интерфейс в БД выполнено на основе технологии IntraWeb, с помощью системы программирования Borland С++ Builder 6 0

Использование интернет-технологий для интеграции компонентов ИИС позволило снять большинство технических ограничений на возможность расширения сети регистраторов и программных модулей мониторинга Технологическая схема интеграции приводится на рис 2

Рисунок 2 - Схема интеграции подсистем мониторинга

Во второй главе рассмотрены программные модули ИИС, обеспечивающие математическую обработку и анализ гидроакустических данных

На основе многолетней практики выработаны основные пункты методики работы с информационной системой в ходе гидроакустических исследований На этапе подготовки эксперимента проводится сбор и накопление информации о полигоне работ

сведения о гидрологии, батиметрии, рельефе, геологии и др свойствах Используя заложенные в систему модели и имеющиеся данные рассчитываются параметры, которые не измеряются на практике (например плотность воды, скорость звука) Исходя из намеченной геометрии акустических трасс составляются разрезы с указанием типичных значений гидрологических и геофизических параметров Формируется база данных о районе работ и подготавливается информация для моделирования

Контроль и обработка гидроакустических данных в режиме реального времени обеспечивается оперативным спектральным анализом и визуализацией временных рядов, спектров и сонограмм

Совокупность авторских программ статистического анализа включает

-пакет регистрации и оперативной обработки,

—пакет многоканального спектрального анализа для

окончательной обработки данных (постпроцессинг), -программу спектрального анализа для выборочной обработки

временных рядов, -вспомогательные программы форматирования, подготовки и

визуализации данных и результатов обработки Пакет постпроцессинга содержит совокупность программ, позволяющих организовать совместную обработку данных всех каналов с учетом накопленной в ходе регистрации информации Типичные задачи постпроцессинга включают фильтрацию и удаление сбоев, совместную корректировку данных, межканальную обработку, варианты графического представления данных и т п

В систему входит модуль обработки отдельных временных рядов, предназначенный для подробного анализа отдельных сегментов данных Основными математическими методами модуля являются непараметрический спектральный анализ, оценка стохастических моделей авторегрессии-скользящего среднего, полосовая фильтрация рекурсивными фильтрами Баттерворта, оценка трендов

Компьютерное моделирование имеет большое значение и на этапе интерпретации данных наблюдений Выбор адекватных моделей позволяет более глубоко понять особенности наблюдаемых процессов и выявить скрытые закономерности, поскольку только с помощью согласованной теоретической модели можно провести численные эксперименты, которые в «чистом» виде покажут количественные и качественные эффекты, вызываемые изучаемым явлением

Особенности реализации в ИИС некоторых математических моделей были связаны с конкретными задачами обработки данных, получаемых в экпериментах

Учет специфических свойств прибрежных территорий позволил добиться некоторых упрощений Подобие свойств шельфа вдоль береговой линии позволяют выделить вертикаль и одно горизонтальное направление для описания пространственной изменчивости гидрофизических свойств и, таким образом, ограничиться двухмерной пространственной моделью Относительно малый перепад глубин от 30 до 100 метров на дистанции 20-50 км дает возможность использовать асимптотические методы, учитывающие разномасштабность вертикальных и горизонтальных размеров При таком подходе эволюция внутренних волн в слабонелинейном длинноволновом приближении описывается расширенными уравнениями Кортевега-де-Фриза в характеристических координатах для отдельных, не взаимодействующих мод [3,4], что позволяет эффективно использовать записи реальных измерений профилей ВВ, полученных в экспериментах Распространение звука на шельфе хорошо описывается широкоугольным параболическим уравнением, которое учитывает многослойность среды распространения и переменную топографию дна вдоль трассы [5].

В условиях шельфа слабонелинейные внутренние волны хорошо описываются длинноволновыми моделями В таких моделях волны имеют по вертикали модовую структуру, т. е смещение изопикн, которое предполагается малым порядка е, представляется как сумма членов вида Л(Х,$) <р(г^С), где X = ¿'гх - растянутая

горизонтальная пространственная координата, ^ = £"1/2( [——Т), 2 -

х с

вертикальная координата, Т - время Мода <р и фазовая скорость с в длинноволновом приближении даются решением следующей спектральной задачи, в которой невозмущенная плотность ро и глубина моря Н предполагаются зависящими от X

^(РоС*)-^)-^-^^ = 0,0*0) = <р(-Н) = 0 (1) аг ог с аг

Распространение каждой моды по горизонтали в выбранных переменных описывается одной из форм расширенного уравнения Кортевега-де Фриза (РКдФ) В ИИС использовалось уравнение

. . дА лдА 0дА с 1 _ ~ ■у') , -ЛЛ +-+ аА — +В—— = 5--(2)

ах & а? ¿а к-Л1'2

Переменная 5 имеет смысл разности времени прихода в данную пространственную точку линейных внутренних волн и физического времени

Поскольку при фиксации пространственной точки амплитуда А зависит только от времени, такие переменные хорошо подходят для усвоения экспериментальных данных, получаемых заякоренным датчиком Интегрирование (2) позволяет получить аналогичные данные в другой пространственной точке Коэффициенты Л, а, /3 уравнения (2) выражаются через решения спектральной задачи (1) и зависят только от X Отметим, что первый член в левой части (2) связан с наклоном дна, а интегральный член в правой части соответствует придонному трению

Существует ряд механизмов влияния пространственно-временных неоднородностей поля скорости звука в водном слое, формирующихся под воздействием внутренних волн, на распространение акустических сигналов Например, в условиях ярко выраженной стратификации и вертикального температурного градиента в морской воде (сезонного термоклина) на шельфе формируется придонный звуковой канал, в котором сосредоточена основная энергия звукового поля Очевидный эффект состоит в том, что внутренние волны деформируют геометрию подводного звукового канала и таким образом меняют условия распространения звука [2]

Для расчетов акустического поля использовалось широкоугольное параболическое уравнение с дробно-линейной аппроксимацией корня квадратного из поперечного оператора Гельмгольца

дг , ,

А = — + кп (3)

&

При этом само параболическое уравнение имеет вид

= 0 (4)

а-

В приведенных выше формулах г -горизонтальная (радиальная) пространственная переменная, р - акустическое давление, к

акустическое волновое число, п - индекс рефракции Дробно-линейная аппроксимация имеет вид

А1'2 = (а0+а,А) (1 + ЬЛу1 (5)

Известно [5], что если коэффициенты ао , а1 , Ъ выбираются так, что функция (а0 +а\х)!(\ + Ь х) хорошо аппроксимирует х1/2 на интервале ( сов в, 1 ), то дробно-линейная аппроксимация А с

этими коэффициентами обеспечивает хорошее решение акустической задачи при углах распространения от 0 до в В задачах со скользящим распространением звука, характерным для мелководья, полезно использовать простейшую аппроксимацию Паде корня квадратного, которая имеет коэффициенты а0 =Ь = 1/3 , а\ = 1

Теоретическая модель влияния ВВ на акустическое поле основана на резонансном взаимодействии внутренних и акустических волн При исследовании возможного резонансного взаимодействия использовалась следующая методика моделирования

1) для заданной частоты излучения звука рассчитывались коэффициенты взаимодействия акустических мод и по ним определялись резонансные длины внутренних волн

2) задавались начальные данные и на трассе «источник -приемники» вычислялось поле внутренних волн в различные моменты времени

3) по накопленным данным в заданные моменты времени определялось возмущение опорных гидрофизических данных типа вертикальных профилей температуры, плотности, солености и скорости звука вдоль трассы

4) производился расчет звукового поля с использованием широкоугольного параболического уравнения, по результатам вычислений оценивались временные вариации звукового давления в выбранных точках и коэффициенты разложения звукового поля по модам

5) для выяснения влияния на звуковое поле различных внешних факторов производилось сравнение результатов расчетов для разных параметров модели

Кроме резонансного взаимодействия, методы и алгоритмы моделирования, заложенные в ИИС, позволяют исследовать развитие и влияние внутреннего бора, воздействие внутренних и поверхностных волн на распространение звука различной частоты, эффекты от сгонно-нагонных и приливных явлений в поле звука и

другие подобные задачи.

Диаграмма последовательности операции исследования численной модели, описывающей распространение тонального звука в среде, возмущаемой длинными внутренними волнами, представлена на рис.3.

Рисунок 3 - Блок-схема моделирования влияния ВВ на акустику

В третьей главе изложена практика использования ИИС в гидроакустических натурных наблюдениях. Программные компоненты ИИС использовались на протяжении 1996 - 2006 годов в экспериментах [¡а мысе Шульца (залив Посьета, шельф Японского моря) и экспедициях на северо-восточном шельфе о. Сахалин (Охотское море). С помощью ИИС обеспечивался ввод данных от цифровых и аналоговых регистрационных комплексов, решались

задачи моделирования эволюции слабонелинейных внутренних волн на шельфе с переменной топографией и гидрологией, выполнялись расчеты распространения звука от гармонических источников с учетом изменяющейся гидрологии. Принципиальная схема организации ввода и обработки данных представлена на рис. 4,

Ы> (114 ('»( (|(:)

«я ем

о о о Л

Цифровые буи (радиоканал)

I I I I

Хйм&гг^ровэнныв си твхну (кабемь^ые пинии)

Подск«стеча аналог деого вооаа

АРМ (оизузлизация. обраЕнл ка)

Сервер базы

ДЭНЦЫХ

Рисунок 4 — Схема аппаратно-программного комплекса мониторинга

Система применялась для ввода и обработки данных от трех типов устройств: аналоговых гидроакустических буев (АРГБ), цифровых гидроакустических буев (ЦРГБ) и комбинированной гидроакустической антенны, представляющей вертикальную цепочку из гидрофонов; точечных и распределенных датчиков температуры. В случае буев вводился сигнал от отдельных гидрофонов, а в случае комбинированной аггсенны вводился сложный сигнал, содержащий информацию от 40 датчиков (8 гидрофонов, 8 распределенных датчиков температуры, 8 точечных датчиков температуры и 16 вспомогательных контрольных элементов). Частоты дискретизации всех типов устройств различались: АРГБ - 10 -20 кГц, ЦРГБ - 5.207 кГц, антенна-11 кГц.

В результате измерений были получены синхронные ряды дискретных данных, позволяющие исследовать временные и спектральные характеристики акустических полей и сигналов (в

ограниченном частотном диапазоне).

На этапе обработки результатов измерений и интерпретации данных становится актуальным использование теоретических моделей и численного моделирования. Оценка модового состава линейных акустических кола для жидкой среды дает представление о геометрии звукового канала и позволяет подготовить начальные условия для функции источника в программе моделирования методом параболического уравнения.

Старшие акустические моды . 21 км.

■Wtc >

■ I Г I I I ' 1 I I »14 11 1ОШ41Ы820

X

I 1

1440]4М)Н!ЮИ001520!ИС

W2010221024102610Д11ШИ I—.—^--■

А - тгнпфлтур, Б - частот» Вяисяля~Бр«*гга, В - скорость »вука. Г - плотность.

X

1 с

Глубины вдоль трассы моделирования

О -50 -100 -150 ЗЁ -ZQ0 -250 -300 -350 -400

0 5 10 15 20 25 30

Рисунок 5 - Гидрофизические параметры, акустические моды и топография вдоль трассы моделирования

Численное моделирование распространения звука на этапе планирования экспериментов дает ценную информацию о влиянии взаимного расположения приемников и излучателей на акустическое поле в условиях типичной гидрологии, позволяет оценить ожидаемые значения измеряемых величин вдоль трасс «источник-приемник».

ей

I

I

Расчеты собственных функций линейных внутренних волн для характерных гидрологических условий позволяют оценить их возможный состав, скорости распространения и степень воздействия на гидрологию вдоль гидроакустических трасс. Численное моделирование слабонелинейных внутренних волн наиболее полезно для условий с ярко выраженной стратификацией в шельфовой зоне, создающей условия для генерации и распространения сол итоно подобных волн и позволяет оценить скорости распространения таких волн, важнейшие точки перестройки волновых пакетов, связанные с изменением глубин и гидрологических условий.

Возможности использования программного комплекса для интерпретации проиллюстрирована на примере анализа влияния нелинейных внутренних волн на распространение тонального сигнала и примере гидроакустического мониторинга рыболовного судна с тралом.

Обработка экспериментальных данных с целью исследования влияния внутренних волн на акустическое поле проводилась в рамках гидроакустических экспериментов на шельфе Японского моря [мыс Шульца). Тональные сигналы с частотами 70 и 280 Гц излучались с помощью стационарного излучателя электромагнитного типа, установленного на глубине 25.5 м вблизи от обрывистого берега мыса

-55 Дб

30 31

Удаление от источника ( км )

Рисунок 6 - Интенсивность звукового давления по результатам

моделирования

Шульца Прием акустических сигналов осуществлялся с помощью комбинированного приемника (КП) цифровой кабельной акустико-гидрофизической станции «Бухта-93», установленной в 250 м от излучателя на глубине 37 5 м Вблизи от КП был установлен распределенный датчик температуры (РДТ), охватывающий слой воды от дна до горизонта 13 м и практически линейно преобразующий величину его средней температуры в электрический сигнал

После процедур удаления аппаратных погрешностей, фильтрации данных, с помощью статистических спектральных методов определялись характерные периоды и относительная интенсивность внутренних волн Проводился анализ взаимосвязи между температурными данными и одновременными записями характеристик звукового поля По распределению частоты Вяйсяля-Брента определялся модовый состав, групповые и фазовые скорости внутренних волн По данным о вертикальном распределении скорости звука вычислялись акустические моды и их фазовые скорости На основании этих результатов выбирались наиболее подходящие записи для моделирования

В качестве начальных данных для моделирования эволюции поля внутренних использовались записи средней по вертикали температуры в некоторой точке, где располагался распределенный датчик температуры По накопленным данным моделирования, в заданные моменты времени определялось возмущение опорных гидрофизических данных типа вертикальных профилей температуры, плотности, солености и скорости звука вдоль акустической трассы

В расчетную область для моделирования распространения звука включались также слои песка, гравия и гранита до глубины 100 м с типичными для этих сред плотностями, скоростями звука и коэффициентами поглощения

Из результатов обработки и моделирования делались заключения о взаимном влиянии и характерных особенностях волновых процессов Приведенные расчеты показали, что использование сравнительно простых моделей внутренних волн и звуковых полей дает результаты, находящиеся в качественном, а по некоторым параметрам - и в количественном соответствии с экспериментальными данными (рис 7)

1, МИН 1, мин

Р »Б (ГО ГЩ

О 10 20 30 ЛО 50 60 70

О Ю 20 30 40 60 60 70

Рисунок 7 - Графики экспериментальных (непрерывные линии) и рассчитанных (штриховые линии) вариаций интенсивности давления Р и вертикальной колебательной скорости Уг звукового поля

Возможности ИИС были использованы при исследовании условий рыболовного промысла Проблематика работ состояла в том, что для создания энергосберегающих технологий тралового лова необходимо знание и количественные оценки возмущений, вносимых системой «судно-трал» в естественные акустико-гидрофизические поля в зоне лова, что позволяет выявить основные источники, оказывающие влияние на объекты лова На шельфе Японского моря были выполнены экспериментальные гидроакустические измерения, результаты которых интерпретировались с помощью компьютерного моделирования

Моделирование внутренних волн, возбуждаемых буксируемым тралом, показало их нерегулярную многочастотную структуру, а сравнение расчетных и измеренных акустических данных показало согласованные характеристики, что позволило сделать вывод о том, что моделирование, основанное на представлении трала

гидродинамическими источниками и стоками водной массы, буксируемыми у дна в условиях стратификации, близкой к реальным условиям лова рыбы на шельфе в осенний период года, дает качественные и количественные оценки, близкие к зарегистрированным

Наиболее активно ИИС использовалась в ходе гидроакустического мониторинга на северо-восточном шельфе о Сахалин в период 2001-2006 гг Главной задачей этого мониторинга является определение спектральных уровней шумов, генерируемых удаленными индустриальными источниками и изучение потерь при распространении акустических волн из разных точек шельфа, в которых расположены или планируется установить потенциальные источники техногенных шумов, в районы традиционного кормления серых китов

Большой объем работы с помощью ИИС был выполнен в районе шельфа залива Луньский (о Сахалин), с целью исследования характеристик затухания звука в зависимости от направления, дистанции, типа и положения источника Оценка потерь на распространение проводилась вдоль выбранной линии (вдоль берега, к берегу или от берега) в диапазоне от 1 Гц до 10 кГц с помощью стационарно устанавливаемых около дна гидрофонов заякоренных автономных радиогидроакустических буев. В ходе экспериментов использовались 2 типа буев- цифровые (ЦРГБ) в полосе 1- 2600 Гц и аналоговые (АРГБ) в полосе 10 - 10000 Гц Передача данных осуществлялась с помощью радиоканала Типичными проблемами в ходе регистрации были сильные помехи по радиоканалу, связанные с работой судовых радиостанций, морским течением и поверхностным волнением

Методика измерений предполагала, что типичная трасса опирается на 5 пространственно-разнесенных точек, в которых установлены приемные системы Практика показала, что значимым диапазоном частот является интервал от 10 Гц до 5 кГц С одной стороны, в этом интервале сосредоточены практически все регистрируемые индустриальные шумы, с другой стороны, характеристики гидродинамических шумов обтекания ограничивают достоверность данных снизу границей 10-15 Гц, а шумы радиоканала оказывают сильное влияние на полосу выше 5 кГц

Выбор трассы, времени и длительности сеансов регистрации зависели от работ, проводимых в области прокладки нефтепровода

Обычно сеансы регистрации проводились в течение от 0 5 до 2 суток Компьютерная программа обеспечивала непрерывный ввод данных от систем регистрации на диск компьютера с визуальным контролем данных и оценок спектров

Спектральный анализ, выполняемый ИИС в ходе регистрации, носил предварительный характер, поскольку для оперативности визуального контроля обрабатывались последовательности данных длительностью от 2 до 10 секунд Для более тщательного анализа проводилась дополнительная обработка, на сегментах длительностью несколько минут

В ходе экспедиции было подтверждено, что основные виды акустических индустриальных шумов, вызванных работой двигателей, винтов, лебедок, драг имеют слабую изменчивость в течение нескольких минут Типичным временным масштабом спектральной обработки был определен интервал 5 минут, который обеспечивает отслеживание изменений характеристик акустического поля от перечисленных выше индустриальных источников

Типичные результаты акустического мониторинга судов можно сформулировать следующим образом Спектр шумов, генерируемых судном сосредоточен в диапазоне 15 — 3300 Гц При прохождении судна со скоростью 10-12 узлов на расстоянии 5 км от точки измерения с глубиной около 40 м уровни основных тональных шумовых компонент достигали 100 дБ отн 1 мкПа2/Гц, уровни низкочастотных узкополосных шумов с частотами менее 100 были ограничены уровнем 95 дБ отн 1 мкПа2/Гц Измерения показали, что даже во время шторма движущееся на удалении 5 км судно создает заметное (10 — 15 дБ) превышение уровня антропогенных шумов над фоновыми в диапазоне 50 - 600 Гц

В Приложении 1 изложен системный анализ области применения информационной системы, который включает разработку и подбор представлений предметной области, определение сценариев работ, рассмотрение потоков данных, выделение совокупности наиболее употребляемых математических моделей Целью анализа является формулировка объектной модели информационной системы, являющейся основой для программной реализации

Подробная разработка моделей связана с акцентом на создание связного описания физических аспектов гидроакустических экспериментальных исследований на шельфе и стремлением обеспечить удобное представление информации о территории

исследований, характеристиках наблюдаемых физических полей, геометрии полигона исследований и применяемой аппаратуре

В Приложении 2 демонстрируется способ организации программного комплекса на основе многослойной архитектуры

В Приложении 3 приведены копии актов внедрения ИИС и патент

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 В рамках геоинформационного подхода разработана подробная модель гидроакустического мониторинга на шельфе Определена структура и функциональная схема измерительно-информационной системы, предложены варианты реализации распределенных модулей и компонентов

2 Выполнена реализация распределенного программного комплекса, включающей серверную, клиентскую и аппаратные части Созданы пакеты программ ввода данных от регистраторов, разработаны программы параметрического и непараметрического спектрального анализа, фильтрации и статистических методов Реализован комплекс программ численного моделирования динамики слабонелинейных внутренних волн на шельфе с переменной топографией и расчетов акустического поля на основе широкоугольного параболического уравнения

3 Согласно последовательности этапов гидроакустических натурных исследований - «планирование-регистрация-интерпретация данных» - выработана методика использования компонентов информационной системы Методика основана на комплексном подходе к сопровождению гидроакустических экспериментальных наблюдений и использовании численного моделирования для создания и анализа модели предметной области и обеспечена возможностями статистической обработки данных

4 С помощью ИИС выполнен комплекс важных гидроакустических измерений На основе натурных данных и численного моделирования проведен анализ влияния распространяющихся вдоль шельфа внутренних волн на акустическое поле, получены и обработаны экспериментальные данные о уровнях технологических шумов на шельфе о Сахалин Практическая ценность разработки подтверждена эксплуатацией системы в течение 2001 -2006 годов для задач научных гидроакустических исследований на шельфах Японского и Охотского морей Работоспособность и качество

подтверждены двумя актами внедрения и патентом

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах

1 Коротченко Р А., Кузнецов Ю А , Рутенко А Н , Трофимов М Ю Акустико-гидрофизические эффекты, порождаемые рыболовным судном с донным тралом //Акуст журн 1995 т41 №2 - с 260266

2 Коротченко Р А, Трофимов М Ю Комплекс программ компьютерного моделирования гидрофизического полигона // В кн. «Информатика в океанологии», ТОЙ ДВО РАН, Владивосток, 1996 -с 81-96

3 Борисов С В , Рутенко А Н , Коротченко Р А , Трофимов М Ю Пример численного моделирования влияния нелинейных внутренних волн на распространение звука в мелком море // Акуст журнал, 1996, т 42, № 5

4 RA Korotchenko, А N Rutenko and М Yu Trofimov Experimental investigations of internal waves influence on the propagation of low-frequency sound in shallow sea // Proceedings of the 8th International Symposium on Acoustic Remote Sensing and Associated Technique of the Atmosphere and Oceans, Moscow, Russia, 27-31 May 1996, pp 2 19-2 24.

5 Борисов С В , Гриценко А В Коротченко Р А , Рутенко А Н, Аппаратурный комплекс для акустико-гидрофизических исследований на шельфе и результаты его применения в натурных экспериментах // Вестник ДВО РАН 2003 №2 - с 16-29

6 Бездушный А Н , Коротченко Р А , Ярощук И О Проект виртуального геофизического полигона на основе морской экспериментальной станции ТОЙ ДВО РАН «мыс Шульца» // Материалы докладов всероссийской конференции «Сейсмоакустика переходных зон» Владивосток, ДВГУ, 2003 - с 163-165

7 Коротченко Р А , Круглов М В , Рутенко А Н Наблюдение на ортогональных трассах за влиянием внутренних волн на распространение звука в шельфовой зоне Японского моря // Доклады X научной школы-семинара "Акустика океана" акад Л М Бреховских, - М • ГЕОС, 2004 - с 114-117

8 Коротченко Р А Кластерная модель регистрационно-измерительного комплекса // Доклады X научной школы-семинара "Акустика океана" акад JIМ Бреховских, - М ГЕОС, 2004 - с 395-398

9 Коротченко Р А , Ярощук И О , Бездушный А Н Версия схемы метаданных экспериментальных исследований с приложением в гидроакустике // Электронные библиотеки 2004 г т 7, вып 2

10 Коротченко Р А , Ляшков А С , Мартынов М Ю , Швырев А Н , Ярощук И О Интернет-портал для решения задач экспериментальной гидроакустики // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества ТII - М ГЕОС, 2005, с 331-334

11 Коротченко Р А , Ляшков А.С , Мартынов М Ю , Швырев А Н , Ярощук И О Информационная система поддержки гидроакустических экспериментов на основе объектной СУБД "Cache" // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества ТИ -М ГЕОС, 2005, с 334-337

12 Коротченко Р А , Мартынов М Ю К созданию информационной системы поддержки сейсмоакустического мониторинга шельфовой зоны залива Посьет // Материалы докладов четвертого всероссийского симпозиума «Сейсмоакустика переходных зон» -Владивосток. ДВГУ, 2005, с 198-201

13 Мартынов М Ю , Коротченко Р А , Ляшков А С , Ярощук И О , Швырев А Н. Web-портал как средство поддержки сейсмоакустических экспериментов // Материалы докладов четвертого всероссийского симпозиума «Сейсмоакустика переходных зон» - Владивосток ДВГУ, 2005, с 217-220

14 Мартынов М Ю , Коротченко Р А , Ярощук И О , Ляшков А С , Швырев А Н "Интернет портал экспериментальной гидроакустики" //Вестник ДВО РАН 2006 №3 с 94-103.

15 Объектная база данных гидрофизического мониторинга // Свидетельство об официальной регистрации № 2007620047

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Миропольский Ю 3 Динамика внутренних гравитационных волн в океане //М Гидрометеоиздат, 1981 -302 с

2 Куртепов В М Влияние внутренних волн, волн Россби, мезомас-штабных вихрей и течений на распространение звука в океане // В кн "Акустика океана Современное состояние" М Мир, 1982 с 36-51

3 Helfrich К R, Melville W. К On interfacial solitary waves over slowly varying topography //J Fluid Mech, 1984, v 149, p 305-317

4 Smyth N F , Holloway P E. Hydraulic jumps and undular bore formation on a shelf break // J Phys Oveanography, 1988, v 18 p 947963

5 Greene R R The rational approximation to the acoustic wave equation with bottom interaction //J Acoust Soc Am, 1984, 76, N 6,p 1764-1773

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА 1 ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ШЕЛЬФЕ 13 Геоинформационный подход к задаче развития

гидроакустического программно-аппаратного комплекса 13 Информационная модель гидроакустических

исследований 16

Перспективная форма реализации ИИС 25

Информационное пространство мониторинга 32 Выводы по главе .... , 36 ГЛАВА 2 ПОДСИСТЕМЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

И МОДЕЛИРОВАНИЯ . 37

Спектральное оценивание сигналов 37

Численное моделирование внутренних волн . 42 Модель распространения звука на основе параболического

уравнения . . 45

Влияние внутренних волн на поле звука 49

Применение моделирования к мониторингу судов 53

Выводы по главе . . 56 ГЛАВА 3 АКУСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ШЕЛЬФОВЫХ

ЗОН ЯПОНСКОГО И ОХОТСКОГО МОРЕЙ 57 Пример гидроакустического мониторинга рыболовного

судна с донным тралом 57 Пример численного моделирования влияния нелинейных

внутренних волн на распространение звука в мелком море 61 Некоторые результаты мониторинга технологических

шумов на шельфе о Сахалин 69

Выводы по главе . 74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . 75

ЛИТЕРАТУРА . . 78 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА 84 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИИС 97

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ИИС И ПАТЕНТ 107

Коротченко Роман Анатольевич АВТОРЕФЕРАТ

Подписано к печати 03 04 2007 Формат 60x84/16

Уч -год Л 1 Тираж 100 экз Заказ № 66

Отпечатано в ТОЙ ДВО РАН 690041, г Владивосток, ул Балтийская, 43

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ НА ШЕЛЬФЕ.

Геоинформационный подход к задаче развития гидроакустического программно-аппаратного комплекса.

Информационная модель гидроакустических исследований.

Перспективная форма реализации ИИС.

Информационное пространство мониторинга.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ПОДСИСТЕМЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И

МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Спектральное оценивание сигналов.

Численное моделирование внутренних волн.

Модель распространения звука на основе параболического уравнения

Влияние внутренних волн на поле звука.

Применение моделирования к мониторингу судов.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АКУСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН

ЯПОНСКОГО И ОХОТСКОГО МОРЕЙ.

Пример гидроакустического мониторинга рыболовного судна с донным тралом.

Пример численного моделирования влияния нелинейных внутренних волн на распространение звука в мелком море.

Некоторые результаты мониторинга технологических шумов на шельфе о Сахалин.

Выводы по главе.

Объект разработки и исследования

В диссертации рассматривается информационная система поддержки экспериментальных гидрофизических исследований, основанная на современных информационных технологиях. На основе совместного использования модулей регистрации, статистической обработки, численного моделирования и объектной СУБД развивается распределенная, масштабируемая информационная система для научных исследований в процессе гидрофизического мониторинга.

Актуальность проблемы

Прибрежная часть океана - океанский шельф - затрагивает широкий спектр интересов жизнедеятельности человека, например, задачи оборонного значения, добычи полезных ископаемых, проблемы экологии и рыболовства. Поэтому уже несколько десятков лет шельф является предметом повышенного внимания и объектом научных исследований для геологов, океанологов, акустиков и сейсмологов.

Характерной чертой прибрежной зоны является необычайно высокая активность ряда динамических процессов, возникающих в процессе взаимодействия атмосферы, океанической среды и литосферы. Так в океанической среде постоянно возникают разномасштабные гидродинамические возмущения: приливные и внутренние волны, вихри, меандрирующие течения, фронтальные зоны и др.[1] Изучение этих процессов позволяет прогнозировать состояние среды, предугадать климатические изменения, повысить безопасность судоходства, внести вклад в развитие экономики прибрежной зоны.

Наиболее перспективным и интенсивно развивающимся в последние годы направлением исследования динамических процессов и неоднородностей в мелководной среде стали акустические и сейсмоакустические методы. Использование звуковых волн сделало возможным проводить комплексные исследования больших морских акваторий в непрерывном режиме.

Повышенный интерес к звуковым полям связан с возможностями акустического мониторинга разномасштабных гидродинамических возмущений морской среды [2]. Длительные наблюдения за процессами распространения звуковых волн дают принципиальную возможность обнаружения и физического анализа различных вихревых образований, приливных и внутренних волн, морских течений и процессов перемешивания водных масс. Такой мониторинг позволяет определять состояние океана по данным акустического зондирования, что в конечном итоге может стать решающим как для решения многих частных задач, таких, например, как обнаружение локальных неоднородностей водной среды.

Формирование звуковых полей в разных районах мелкого моря имеет целый ряд специфических особенностей, связанных со спецификой различных шельфовых зон Мирового океана.

Такая специфика обусловлена не только рельефом дна, структурой и акустическими свойствами донных осадков, но и пространственным распределением поля скорости звука, а также его возмущениями, вызванными гидродинамическими процессами на океанском шельфе. Количественные характеристики, описывающие формирование звуковых полей, всегда привязаны к конкретному географическому району и ко времени года. Это обстоятельство является главной причиной для проведения акустического мониторинга океанского шельфа.

Характерной чертой районов шельфовых зон Дальневосточных морей является активность метеорологических и атмосферных условий, наличие циклонов и тайфунов. Вследствие этого на шельфе Японского и Охотских морей наблюдаются активные гидродинамические процессы, как мезомасштабные - интенсивное перемешивание вод, так и синоптических масштабов - в виде выраженных вихреобразований. В осенний период на шельфах Японского и Охотского морей формируется выраженная плотностная стратификация, что является необходимым условием образования внутренних волн в шельфовой зоне.

Последние годы большое внимание привлекает «акустическое загрязнение» водной среды, вызванное активизацией экономической деятельности человека. Так на шельфе северо-востока Сахалина государственные проекты добычи нефти вступили в стадию широкомасштабного строительства морских промышленных объектов. Производственная деятельность в шельфовой зоне значительно увеличила опасность негативного воздействия промышленного шума на морскую биоту и потребовала проведения мониторинга с целью контроля влияния технологических процессов на экологию.

Проблематика гидрофизического мониторинга, необходимость проведения длительных наблюдений и сложность гидроакустических исследований на шельфе ставят задачи не только сбора и хранения информации, но и предполагают комплексную переработку данных с целью извлечения закономерностей и знаний, создавая условия для совместной работы специалистов разного профиля [3, 4]. Экспоненциальный рост объемов цифровой информации, внедрение новых типов оборудования, усложнение методов обработки и анализа данных требует соответствующего программного обеспечения, создания систем, моделирующих как представление собственно предметных областей, так и уже накопленных знаний о них - геоинформации, объединяющей модельное теоретическое представление, данные измерений и результаты их обработки, а также соответствующие средства представления сведений [5,6] . Недостатком большинства существующих программных комплексов, применяемых в научных гидроакустических экспериментальных исследованиях, является сосредоточенность на частных задачах, унитарность программно-аппаратной организации ввода сигналов, сосредоточенность процессов ввода, визуализации и обработки на одном компьютере, жесткая привязка программного обеспечения к используемому оборудованию и невозможность модернизации аппаратной базы исследований без значительного изменения в кодах программ [7]. Внедрение новых типов оборудования и режимов обработки влечет сложную и дорогостоящую корректировку программных и аппаратных решений и является источником рисков и ошибок. С концептуальной точки зрения основным недостатком существующих программных систем является отсутствие предметной ориентированности на исследуемый объект, смещение нацеленности с прогноза и анализа изучаемых пространственно-временных явлений на задачи регистрации и обработки данных [6].

Таким образом, проблема разработки распределенной информационной программной системы сопровождения гидроакустических исследований на основе современных геоинформационных концепций и технологических стандартов является актуальной. Решению этой задачи посвящена данная диссертационная работа.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является разработка информационной системы сопровождения экспериментальных гидроакустических исследований. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- выполнен системный анализ и разработана информационная объектная модель гидроакустического мониторинга;

- реализована система программ для обеспечения накопления, сбора и хранения гидроакустических данных;

- создан пакет программ для численного моделирования внутренних волн и звуковых полей в шельфовой зоне, в соответствии с задачами гидроакустического мониторинга;

- исследовано влияние распространяющихся вдоль шельфа слабонелинейных внутренних волн на акустическое поле;

- выполнена регистрация и статистический анализ данных в условиях экспериментальных научных исследований на шельфах Японского и

Охотского морей.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 13 статей, из них 5 - в рецензируемых журналах, имеется государственное свидетельство о внедрении базы данных.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использовались методы объектно-ориентированного системного анализа, математической статистики и анализа случайных процессов, численного моделирования.

Методы системного анализа привлекались для разработки объектной модели предметной области и определения требований к разработке.

Методы математической статистики и анализа случайных процессов использовались для реализации алгоритмов спектрального оценивания и обработки экспериментальных данных.

Численное моделирование применялось на этапе планировании работ и в процессе интерпретации результатов наблюдений.

Научная новизна

В результате выполнения данной диссертационной работы была разработана система информационной поддержки научных гидроакустических экспериментальных наблюдений, основанная на современных аппаратно-программных технологиях.

Научная новизна заключается в комплексном характере, ориентированном на поддержку полного цикла экспериментальных гидроакустических наблюдений, начиная от планирования эксперимента и заканчивая оформлением результатов исследований с учетом совместной многопользовательской работы в компьютерной сети, используя объектную СУБД для хранения данных и алгоритмов.

В диссертации были получены следующие основные научные результаты:

1. В рамках геоинформационного подхода разработана подробная модель гидроакустического мониторинга на шельфе. Определена структура и функциональная схема измерительно-информационной системы, предложены варианты реализации распределенных модулей и компонентов.

2. Выполнена реализация распределенного программного комплекса, включающей серверную, клиентскую и аппаратные части. Созданы пакеты программ ввода данных от регистраторов, разработаны программы параметрического и непараметрического спектрального анализа, фильтрации и статистических методов. Реализован комплекс программ численного моделирования динамики слабонелинейных внутренних волн на шельфе с переменной топографией и расчетов акустического поля на основе широкоугольного параболического уравнения.

3. Согласно последовательности этапов гидроакустических натурных исследований - «планирование-регистрация-интерпретация данных» -выработана методика использования компонентов информационной системы. Методика основана на комплексном подходе к сопровождению гидроакустических экспериментальных наблюдений и использовании численного моделирования для создания и анализа модели предметной области и обеспечена возможностями статистической обработки данных.

4. С помощью ИИС выполнен комплекс важных гидроакустических измерений. На основе натурных данных и численного моделирования проведен анализ влияния распространяющихся вдоль шельфа внутренних волн на акустическое поле; получены и обработаны экспериментальные данные о уровнях технологических шумов на шельфе о.Сахалин.

Практическая ценность

Предложенная информационная система разрабатывалась для решения практических задач и к настоящему времени использовалась в ряде экспериментальных исследований. Комплекс программ позволяет моделировать распространение звука от тональных источников с учетом реальной топографии и гидрологии; выполнить численное моделирование динамики слабонелинейных внутренних волн на шельфе; в режиме реального времени вводить данные от аналоговых и цифровых регистраторов; выполнять спектральный анализ временных рядов; своевременно фиксировать моменты изменения характеристик наблюдаемых процессов; подготавливать накопленные массивы данных к хранению.

Возможности информационной системы позволяют получить ценную информацию на этапе планирования экспериментов. Расчеты собственных функций линейных внутренних волн для характерных гидрологических условий позволяют оценить их возможный состав, скорости распространения и степень воздействия на гидрологию вдоль гидроакустических трасс. Численное моделирование слабонелинейных внутренних волн позволяет оценить скорости распространения таких волн, важнейшие точки перестройки волновых пакетов, связанные с изменением глубин и гидрологических условий. Оценка модового состава линейных акустических волн для жидкой среды дает представление о геометрии подводного звукового канала. Численное моделирование распространения звука дает ценную информацию о влиянии взаимного расположения приемников и излучателей на акустическое поле в условиях типичной гидрологии, позволяет оценить ожидаемые значения измеряемых величин вдоль трасс «источник-приемник». и

К наиболее востребованным на практике составляющим системы относятся: программно-аппаратная системы ввода и обработки экспериментальных гидроакустических данных [8, 9]. Система обеспечивает цифровой ввод и спектральный анализ данных с нескольких регистрационных устройств, причем отдельное устройство (вертикальная гидроакустическая антенна) может содержать 40 датчиков, передающих информацию от температурных и акустических сенсоров. На основе современной технологии удалось добиться распределения вычислительной нагрузки в компьютерной сети и обеспечить высокую надежность и стабильность работы системы регистрации в течение длительного времени.

В 2004 г система была модернизирована, расширена и успешно применялась в дальнейшем для задач гидроакустического мониторинга на шельфе о. Сахалин. Использование разработанной технологии позволило унифицировать методику работы с аналоговыми и цифровыми системами регистрации, работающими в различных режимах (частоты передачи данных, параметры аппаратуры, методика обработки) и указало направления необходимой модификации регистрирующих устройств.

Введение информационной системы в состав интернет-портала поддержки гидроакустических исследований, создало условия для развития расширенной системы гидроакустического мониторинга и координации накопленной в ходе экспериментов информации [10].

Функциональность и практическая ценность подтверждена актами внедрения системы в ОАО «Сахалинская энергия» (от 03/11/2006 г. Ю-Сахалинск) и «Jasco Ltd» (от 26/10/2006 г. Виктория, Канада).

Оригинальность объектной структуры базы данных для хранения информации, накопленной в процессе гидроакустического мониторинга, подтверждена государственным свидетельством о регистрации 2007620047.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из четырех глав, введения и заключения. В первой главе определена системная модель информационно-измерительной системы (ИИС) сопровождения гидроакустических наблюдений, основанная на геоинформационной концепции предметной области.

Во второй главе рассмотрены компоненты ИИС, обеспечивающие теоретическую основу цифровой модели гидроакустического мониторинга, математическую обработку и статистический анализ данных.

В третьей главе изложена практика применения ИИС в гидроакустических натурных наблюдениях и сформулирована методика использования.

В Приложении 1 изложен системный анализ области применения информационной системы, который включает разработку и подбор представлений предметной области, определение сценариев работ, рассмотрение потоков данных, выделение совокупности наиболее употребляемых математических моделей.

В Приложении 2 демонстрируется способ организации программного комплекса на основе многослойной архитектуры.

В Приложении 3 приведены копии актов внедрения ИИС и патент.

На защиту выносятся:

1. Разработанная модель информационной системы с анализом важнейших этапов работ и потоков данных в процессе гидроакустического мониторинга;

2. Программный комплекс поддержки гидроакустических экспериментальных исследований;

3. Методика применения информационной системы в гидроакустических исследованиях на шельфе.

Выводы по главе

С помощью ИИС, на основе экспериментальных наблюдений выполнено моделирование внутренних волн, возбуждаемых буксируемым тралом; проведено моделирование и выполнен анализ влияния распространяющейся внутренней волны на акустическое поле для условий на мелком шельфе с развитым сезонным пикноклином. Из результатов обработки натурных экспериментов и моделирования сделаны заключения о влиянии и характерных особенностях волновых процессов. Приведенные расчеты показали, что использование сравнительно простых моделей внутренних волн и звуковых полей дает результаты, находящиеся в качественном, а по некоторым параметрам - и в количественном соответствии с экспериментальными данными.

Опыт применения численных моделей позволяет сделать вывод о том, что применение программ моделирования позволяет улучшить качество обработки данных и расширяет возможности применения ИИС в целом; дает возможность выполнить подготовительный анализ на этапе планирования акустико-гидрофизических работ и более глубоко исследовать результаты наблюдений.

В период с 2003 по 2006 г.г., с помощью ИИС выполнен большой объем работы в районе шельфа о. Сахалин, с целью исследования характеристик затухания звука в зависимости от направления, дистанции, типа и положения источника. Ежегодно, в течение 2-2.5 месяцев в экспедициях проводилась непрерывная регистрация и анализ данных для задач мониторинга технологических шумов. В ходе исследований получены результаты об основных видах акустических индустриальных шумов, их изменчивости и параметрах распространения в зависимости от направления и условий распространения.

Полученный опыт работ показал целесообразность выбранного программного инструментария и подтвердил эффективность ИИС в целом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе описана информационная система сопровождения гидроакустических наблюдений на шельфе, реализованная на основе опыта личного участия автора во всех стадиях исследований и с учетом многолетней практики экспериментальных работ.

В рамках геоинформационного подхода разработана подробная модель гидроакустического мониторинга на шельфе. Модель реализована согласно концепции объектно-ориентированного программирования и методов распределенных приложений.

Создан программный комплекс, включающей серверную, клиентскую и аппаратные части. Созданы пакеты программ ввода данных от регистраторов, разработаны программы параметрического и непараметрического спектрального анализа, фильтрации и статистических методов. Реализован комплекс программ численного моделирования динамики слабонелинейных внутренних волн на шельфе с переменной топографией и расчетов акустического поля на основе широкоугольного параболического уравнения.

Согласно последовательности этапов гидроакустических натурных исследований - «планирование-регистрация-интерпретация данных» выработана методика использования компонентов информационной системы. Методика основана на комплексном подходе к сопровождению гидроакустических экспериментальных наблюдений и использовании численного моделирования для создания и анализа модели предметной области и обеспечена возможностями статистической обработки данных. Использование методов численного моделирования позволило расширить область применимости разработки как на задачи подготовки и планирования экспериментов, так и на вопросы интерпретации полученных данных.

С помощью ИИС выполнен комплекс важных гидроакустических измерений. На основе натурных данных и численного моделирования проведен анализ влияния распространяющихся вдоль шельфа внутренних волн на акустическое поле; получены и обработаны экспериментальные данные о уровнях технологических шумов на шельфе О.Сахалин. Практическая ценность разработки подтверждена эксплуатацией системы в течение 2001-2006 годов для задач научных гидроакустических исследований на шельфах Японского и Охотского морей. Работоспособность и качество подтверждены двумя актами внедрения и свидетельством о регистрации БД.

Ориентация системы на гидроакустические приложения позволила без задержки перейти от стадии проектирования и разработки к применению в реальных экспериментальных исследованиях, проверить на практике работоспособность заложенных схем и решений, получить рекомендации специалистов различного профиля. Учитывая, что гидроакустические измерения являются одними из наиболее сложных и технологичных, полевая практика эксплуатации системы в гидроакустических экспериментах на стационарном полигоне ТОЙ ДВО РАН и в экспедициях ходе экологического мониторинга шельфа О.Сахалин, стали неоценимыми критериями для проверки всех звеньев цепи информационного сопровождения экспериментов.

Современные тенденции в области интеграции информации методами Интернет, оказали значительное влияние на разработку, открыв новые возможности для организации совместной работы исследователей в рамках крупных проектов.

Накопленный опыт разработки и применения ИИС позволяет проводить необходимую модернизацию программного комплекса, обеспечивая сопровождение и информационную поддержку широкого класса научных гидроакустических наблюдений на морском шельфе.

Благодарности

Научное руководство Ярощука И.О. (ТОЙ ДВО РАН) и его постоянный интерес к работе позволил расширить направленность разработки на геофизические исследования и найти новые приложения системы на практике.

Комплекс экспериментальных работ, выполняемых в лаб. 2/4 ТОЙ ДВО РАН, под руководством Рутенко А.Н., обеспечил практическую базу для развития программного комплекса и дал ценный опыт взаимодействия специалистов различного профиля.

Научное руководство в области численных методов анализа и моделирования осуществлялось Трофимовым М.Ю. (ТОЙ ДВО РАН).

Привлечение к работам над интернет-проектом, постановка более широких задач информационного плана, конструктивная критика и рекомендации стали значимой помощью Бездушного А.Н. (ВЦ РАН г. Москва).

1. Ильичев В.И., Навроцкий В.В. Генерация внутренних волн и вертикальная структура температуры вблизи границы шельфа. // ДАН СССР. 1987 г., Т. 294, №1, с. 216-220.

2. Куртепов В.М. Влияние внутренних волн, волн Россби, мезомасштабных вихрей и течений на распространение звука в океане. // В кн. "Акустика океана. Современное состояние". М. : Мир, 1982. с. 36-51.

3. Романов А. А. Геоинформационные технологии и интерактивная компьютерная обработка изображений в задачах дистанционного зондирования океана. Учебное пособие. М.: МФТИ, 1999. 230 с.

4. Гитис В. Г., Ермаков Б. В. Основы пространственно- временного прогнозирования в геоинформатике. — М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004. — 256 с.

5. Burrough P., McDonnel R. Principle of Geographical Information Systems // Oxford University Press. Oxford. 1998.

6. Портал ЕСИМО. В Интернете. Доступно из URL: http://www.oceaninfo.ru/index.shtml. [Дата обращения: 01.04.2005].

7. Борисов С.В., Гриценко А.В., Коротченко Р.А., Рутенко А.Н. Аппаратурный комплекс для акустико-гидрофизических исследований на шельфе и результаты его применения в натурных экспериментах. // Вестник ДВО РАН. 2003 г., стр. 16-29.

8. Коротченко Р.А., Трофимов М.Ю. Комплекс программ компьютерного моделирования гидрофизического полигона. // В кн. "Информатика в океанологии", ТОЙ ДВО РАН. Владивосток, 1996, стр. 81-96.

9. Коротченко Р.А., Ляшков А.С., Мартынов М.Ю., Швырёв А.Н., Ярощук И.О. Интернет-портал для решения задач экспериментальной гидроакустики. // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т.П. -М.:ГЕОС, 2005, с.331-334.

10. Коротченко Р.А., Ярощук И.О., Бездушный А.Н. Версия схемы метаданных экспериментальных исследований с приложением в гидроакустике. // Электронные библиотеки. 2004 г. т.7, вып.2.

11. Коротченко Р.А. Кластерная модель регистрационно-измерительного комплекса. // Доклады X научной школы-семинара "Акустика океана" акад. Л.М. Бреховских. М.: ГЕОС, 2004. - с.395-398.

12. Мартынов М.Ю., Коротченко Р.А., Ярощук И.О., Ляшков А.С., Швырев А.Н. "Интернет портал экспериментальной гидроакустики". // Вестник ДВО РАН. 2006. №3. с.94-103.

13. Klosgen W., Zytkow J.M. editors. Handbook of Data mining and Knowledge Discovery, s.l.: // Oxford university press, 2002. — 908 p.

14. Шлеер С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев : Диалектика, 1993. -150 с.

15. Романов А. А. Геоинформационные технологии и интерактивная компьютерная обработка изображений в задачах дистанционного зондирования океана. Учебное пособие. М.: МФТИ, 1999. - 230 е.

16. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. СПб.: Бином, 1998. 560 е.

17. Материалы комитета FGDC. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://www.fgdc.gov/metadata/contstan.html. [Дата обращения: 01.04.2005].

18. Marine Data Handbook. Marine Data Handbook: Data, Software, Format and Website Resources for Digital Oceanography PART 1. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://phoenixtrainers.com/Handbook/Handbook.htm.

19. Коваленко В., Корягин Д. Вычислительная инфраструктура будущего. //«Открытые системы». 1999 г., № 11-12, с. 45-52.

20. Олейников А. Я. Методология построения модели РИВС как среды открытой системы по ISO/IEC 14252/96. электронный ресурс. - Доступно из URL: http://www.cplire.ru/rus/casr/vasenin.ppt. [Дата обращения: 01.04.2005].

21. Батоврин В.К., Дешко И. и др. Основы построения открытых систем Учебное пособие. М. : ИРЭ РАН, 1999. 126 с.

22. Transparent Factory. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://www.transparentfactory.com, [Дата обращения: 01.04.2005].

23. Иванова E., Вершинин M. Java 2 Enterprise Edition технологии проектирования и разработки. Санкт-Петербург : «БХВ-Петербург», 2003.

24. Проект «Globus». электронный ресурс. - Доступно из URL: www.globus.org/research/papers/ogsa.pdf. [Дата обращения: 01.04.2005].,.

25. The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure. Kesselman I., Foster K. s.l.: Morgan Kaufmann Publishers, November 1998. ISBN: 1558604758.

26. Концепция построения информационных систем перспективных научных космических проектов. электронный ресурс. - Доступно из URL: http://hipo.iki.rssi.ru/rusrom/concept.html [Дата обращения: 01.04.2005].

27. Васкевич Д. Стратегии Клиент/Сервер. 2-е издание. Руководство по выживанию для специалистов по реорганизации бизнеса. Киев : Диалектика, 1996.

28. Web-технологии в промышленной автоматизации. // Корпоративные Системы №4. 1999 г.

29. Системы АСУП . электронный ресурс. -Доступно из URL: http://www.asutp.ru [Дата обращения: 01.04.2005]. [В Интернете]

30. Холнгвэрт Дж., Баттерфилд Д., Сворт Б. С++ Builder 5. Руководство разработчика, т. 1,2. М.: Вильяме, 2001.

31. Бездушный А.Н., Жижченко А.Б., Кулагин М.В., Серебряков В.А. Интегрированная система информационных ресурсов РАН и технология разработки цифровых библиотек. // Программирование т. 26, № 4. 2000 г., с. 177-185.

32. Сайт InterSystem. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://www.intersystems.ru [Дата обращения: 01.04.2005].

33. Кирстен В., Ирингер М., Рериг Б., Шульте П. СУБД Cache: объектно-ориентированная разработка приложений. Учебный курс. СПб.: Питер,, 2001. -384 с.

34. Борисов C.B., Рутенко A.H., Коротченко P.A., Трофимов М.Ю. Пример численного моделирования влияния нелинейных внутренних волн на распространение звука в мелком море. // Акуст. журнал. 1996 г., т. 42, № 5.

35. Коротченко Р.А., Кузнецов Ю.А., Рутенко А.Н., Трофимов М.Ю. Акустико-гидрофизические эффекты, порождаемые рыболовным судном с донным тралом. // Акуст. журн. 1995 г., т. 41, № 2, с. 260 266.

36. Марпл мл. Численные методы спектрального анализа. М.: Мир, 1990.

37. Миропольский Ю.З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. -М.: Гидрометеоиздат, 1981. -302 с.

38. Smyth N.F., Holloway Р.Е. Hydraulic jumps and undular bore formation on a shelf break. //J.Phys. Oveanography. 1988, v.18. p.947-963.

39. Small J., Sawyer T.C., Scott J.C. The evolution of an internal bore at the Malin shelf break. //Ann. Geophysicae. 1999, v. 17, p. 547-565.

40. Zhou Ji-xun, Zhang Xue-zhen, Rogers P.H. Resonant interaction of sound wave with internal solitons in the coastal zone. // J. Acoust. Soc. Am. 1991, v. 90. N. 4. p. 2042-2054.

41. Helfrich K. R., Melville W. K. On interfacial solitary waves over slowly varying topography. //J. FluidMech. 1984, v. 149, p. 305-317.

42. Noui F.Z., Sloan D.M. A comparison of Fourier pseudospectral methods for the solution of the Korteweg-de Vries equation. // J. Comput. Phys. 1989, v. 83. p. 324 -344.

43. Collins M.D. The Adiabatic Mode Parabolic Equation. // J. Acoust. Soc. Am. 1993, v. 94. N4. p. 2269-2278.

44. Greene R.R. The rational approximation to the acoustic wave equation with bottom interaction. // J. Acoust. Soc. Am. 1984, v. 76, N 6, p. 1764-1773.

45. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит, 1986. -416 с.

46. Завадский В.Ю. Метод конечных разностей в волновых задачах акустики. М. :Нау-ка, 1982.-271 с.

47. Кузнецов Ю.А. Новые достижения в разработках методов и средств промысловой биоакустики. М.: ВНИЭХР, 1989. 91 с.

48. Бондарь Л.Ф., Борисов С.В., Захаров В.А. и др. Акустикогидрофизический полигон (шельф Японского моря). // Акуст. журн. 1994 г., Т. 40, № 2, С. 333.

49. Кацнельсон Б.Г., Переселков С.А., Петников В.Г. и др. Акустические эффекты, обусловленные интенсивными внутренними волнами на шельфе . // Акуст. журн. .2001. г., Т. 47, № 4. С. 494-500.

50. Рутенко А.Н. Влияние сезонной изменчивости гидрофизических полей на распространение звука в шельфовой зоне Японского моря. // Доклады Xнаучной школы-семинара "Акустика океана" акад. JT.M. Бреховских. М.: ГЕОС ,2004.

51. Рутенко А.Н. Акустические исследования на северо-восточном шельфе о. Сахалин. Том 1: Задачи и данные, с 7 июля по 7 октября 2005 г. // Владивосток : ТОЙ ДВО РАН, 2006. Отчет для Эксон Нефтегаз Лтд. и Сахалин Энерджи Инвестмент Ко.

52. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Под общей ред. Ю.В. Новикова. Практическое пособие. М.: ЭКОМ, 1997. 224с.

53. Miller Н.J., Han J. editors. Geographical data mining and knowledge discovery, s.l.: //Taylor & Francis, 2001. — 367 p.

54. Handbook, Marine Data. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://phoenixtrainers.com/Handbook/Handbook.htm # Marine Data Handbook: Data, Software, Format and Website Resources for Digital Oceanography PART 1.

55. Распространение волн и подводная акустика. Под ред. Келлера Дж., Пападакиса Дж. М.: Мир, 1980.

56. Кузнецов В.А., Строителев В.Н. и др. Приборно модульные универсальные автоматизированные измерительные системы. Справочник. Под ред. В.А. Кузнецова. М.: Радио и связь, 1993. -304 с.

57. Стурова И.В. Генерация внутренних волн в стратифицированной жидкости. В кн.: Нелинейные проблемы теории поверхностных и внутренних волн. Л.В. Овсянников и др. Новосибирск : Наука, с. 200-242, 1985.

58. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.

59. The Dublin Core Metadata Initiative. электронный ресурс. -Доступно из URL: http://purl.org/dc. [Дата обращения: 01.04.2005].

60. Назаренко М.А., Никонов Э.Г., Старцев А.В. Использование OBJECTIVITY/DB для создания объектно-ориентированной базы данных по субмодулям TILE-калориметра проекта ATLAS. Дубна, ОИЯИ. 2000 г.

61. Объектная база данных гидрофизическогомониторинга. : // Свидетельство об официальной регистрации № 2007620047, 2006.