海洋科技季刊
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『海洋儀器開發與應用專輯』
目  錄 封面
「海洋儀器開發與應用」專輯序言
RS-232介面儀器之隨插即用研究
航海雷達在觀測海洋波浪與流之開發
水下通訊用的收發機系統設計與實現
水深編修軟體於多音束測深資料之使用
行動數位水文觀測作業系統之研發
國內船舶海氣象報告能量之建置
連續變頻聲納在海洋環境調查上之應用
雙向同步多通道傳輸技術於無人水面載具測深作業之應用
聲學實驗水槽與量測設施之建置與應用
海洋明珠.璀璨登場-南台灣將誕生第一座碧海藍天、遊艇休閒渡假島
海洋及水下科技季刊九十四年度第十五卷第二期 封面

「海洋儀器開發與應用」 專輯序言
(第十五卷第二期-序言)
摘要
 由於人類並非海洋生物,對於海洋環境之探勘研究乃至開發利用在在需要許多儀器之協助,如衛星導航使我們可以在毫無地形特徵的海面知道方位;聲納及水下攝影設備可以使我們一探水下的世界;各種海氣象水文觀測儀器可以使我們充分了解並掌握海洋世界的一切狀況。台灣四面環海,是研究與開發海洋資源的寶地,如何擁有精密、經濟且實用的儀器工具是所有海洋工作進行的起點。
 相較於歐美日等先進國家,台灣海洋儀器的研發明顯落後許多,各單位使用的儀器系統絕大多數自國外整套採購。這種情況類似於我們必須向美國採購軍火,雖是不得不然,卻非長遠之計。列舉不利因素如下:
1. 研究經費用於外購儀器比例過高,排擠到實際執行海上工作所需的經費。
2. 對於儀器系統的了解多來自廠商宣傳,資料品質掌握不確實,研究工作難有突破。
3. 缺乏即時維修維護系統的能力,因此延宕工作航次與時程的損失難以估計。
4. 無法針對台灣本地使用者的需求提供最適切的設計。
 長遠來看,提升儀器研發的水準是台灣必須發展的方向,否則不僅將持續耗損國家資源於儀器採購,本身的科技水準也永遠無法晉身世界舞台。以台灣產官學界蘊藏的人力資源來說,海洋、電機及資訊相關領域之知識與技術水準皆已相當成熟,進行海洋儀器研發的能量早已具備,近年來也已陸續進行許多相關研究,只是畢竟屬於起步階段,多數圈內人士並未有太深的印象。本專輯中邀集了包括台大、成大、海大、台北科大以及致遠學院等單位多篇相關儀器軟硬體研究的論文或報告,相信其內容足以說明國內儀器研發的實力以及潛力。希望能藉此拋磚引玉吸引更多有志者投入,也期待各界人士給予這些本土研發的先驅者更多的肯定與鼓勵。
 編者期待未來國內研究單位能以自行研發設計儀器及掌控資料品質為榮,即使無法完全自製,研發的過程仍有掌握資料品質的積極意義;另一方面,外購的儀器系統其實也是一個進步的框架,限制著我們無法超越國外製造廠商的能力;只有當我們能夠調整甚至製作本身所需的儀器系統時,才是國內海洋研究真正邁向國際之日。與各位先進共勉之!

作者:張逸中/致遠管理學院網路通訊系助理教授

RS-232介面儀器之隨插即用研究
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 本文內容介紹一套程式技術,基本上可以讓各式RS-232介面儀器如GPS衛星定位儀或測深機不必限定插接埠位,不必調整傳輸速率(Baud rate),如目前的多數電腦週邊設備一樣可隨插即用。對於多數海測工作者而言,如何使儀器不插錯埠位以及正確調整傳輸率一直是野外工作者的一大困擾,更惱人的情況是常常為了系統中某一部份的損壞而必須放棄整個航次,甚至汰換整套的軟體或硬體,所費不貲。如何使測深機等儀器如一般電腦週邊設備可隨插即用,當系統部分損壞時也可以讓儀器或軟體互相流用,是許多實務工作者的期待,本研究的動機正起於此,也得到不錯的成果。本研究使用的程式工具為Visual Basic 6.0,並藉助ActiveX技術製作了名為Well-COM的控制項元件,經此控制項的處理,絕大多數RS-232儀器可以隨插即用毋須考慮硬體設定問題。製成ActiveX元件的意義在於使其他程式設計者也可以方便使用此成果,不僅限於Visual Basic程式環境。

作者:張逸中/致遠管理學院網路通訊系助理教授    

航海雷達在觀測海洋波浪與流之開發
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 航海雷達是商業產品,通用使用來做為船隻導航目的。然而,航海雷達的回波中亦隱藏著海面特徵,透過高速回波訊號擷取技術與影像分析技巧,可以將商用雷達更新成海況觀測的設備,作為遙測海洋波浪與流的工具,降低直接到海上工作的風險性。國際上已有幾個類似的系統,本文所報告者為國內成功大學所自行發展之系統,其特色是影像解析度高且具有分析非均勻波場的功能。經由現場實測結果驗證發現,本文之雷達海象觀測系統具有正確之觀測結果。

作者:吳立中/成功大學水利及海洋工程學系博士班研究生
   李汴軍/華梵大學環境與防災設計學系副教授
   高家俊/成功大學水利及海洋工程學系教授兼近海水文中心主任
   董東璟/成功大學近海水文中心博士後研究員
   郭純伶/經濟部水利署水文技術組副工程司

水下通訊用的收發機系統設計與實現
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 由於聲波於水下通道傳遞時,受到水下環境的反射和散射影響,所以會導致訊號受到多重路徑干擾而產生嚴重的失真。為了提升通訊品質,通道等化是解決此問題的一種方法。在本論文中,我們提出盲蔽適應性等化器來克服符元間際干擾。此方法係利用通訊信號的週期平穩特性來設計,不須使用訓練序列來調適通道特性,並可更快速收斂及達到較好的位元錯誤率,有效改善在多重路徑傳播的效應。為了達到即時通訊的需求,我們以DSP單晶片來進行QPSK調變與盲蔽式等化器之韌體設計與實現,並在水槽環境下作資料傳輸時,檢驗收發機的通訊效能。

作者:洪賢昇/國立台灣海洋大學電機工程學系教授
   黃英哲/國立台灣海洋大學電機工程學系碩士生
   張志強/國立台灣海洋大學電機工程學系碩士生

水深編軟體於多音束測深資料之使用
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 多音束地形測量,因為其高密度及高效率的水深收集與資料散佈能力,近年來已逐漸成為水深地形測量之主流。但隨著多音束測深資料量的大幅增加,資料處理與品質控管所需要花費的人力時程也大幅增加,如何藉助良好的資料編修軟體提高處理效能成為多音束測深工作中重要的一環。本報告將介紹本單位自行研發並已使用多年之互動式介面多音束編修軟體-depth系列之編修效能、使用方法及發展現況。

作者:劉佩琨/台灣大學海洋研究所海洋地質地球物理組博士班研究生
   周佳毅/全球測繪科技有限公司專案經理

行動數位水文觀測作業系統之研發
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 本文主要探討在工程調查外業作業環境之適宜資訊設備的建置,並以經濟部水利署水文觀測資訊化之外業作業環境,透過水文觀測作業需求評估,及目前水文觀測設備現況,利用個人數位助理(personal digital assistants, PDA)軟硬體設備,提供水文觀測人員更便捷之作業環境。經由PDA提供便利性及簡潔作業環境,適宜相關工程野外作業所需之資訊化作業需求,並大幅提昇工作效率,是「行動數位水文觀測作業系統」初步之研發成效,此研發可應用於相關海上作業、深山調查等困難作業環境。

作者:楊富堤/致遠管理學院網路通訊系助理教授

國內船舶海氣象報告能量之建置
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 世界氣象組織(World Meteorology Organization, WMO)自願觀測船舶計畫(Voluntary Observing Fleet Program, VOF)中,船舶發報的海氣象報告對海洋區域天氣預報與即時災害性天氣預警至為重要。為提昇國內船舶海氣象報告之頻率與可信度,提供正確可靠的量測數據,降低人為誤差,增進中央氣象局天氣數值預報之準確度,提供高品質、不中斷之海氣象船舶報告為建置作業化自動化船舶海氣象監測系統的至要關鍵,成功大學近海水文中心依照WMO規範,已成功建置自動化船舶海氣象觀測系統,目前架設在長榮海運立烈輪上,持續進行即時、自動、定時之海氣象觀測作業。
 船舶海氣象觀測系統觀測風速、風向、氣溫、溼度及氣壓等因子,該觀測系統具備無人全自動定時觀測作業能力,並以無線方式自動將觀測資料傳輸至船橋,配合現有船舶無線收發報設備銥衛星發展長距離數據傳輸技術,即時、自動、定時回傳船舶海氣象報告至中央氣象局。本系統將針對自動化船舶海氣象觀測系統做一扼要介紹。

作者:錢樺.陳沛宏.林演斌.高家俊/成功大學近海水文中心

連續變頻聲納在海洋環境調查上之應用
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 連續變頻聲納是一種高解析度的海底地層剖面儀,已普遍取代過去的3.5千赫回聲測深儀。這種儀器可以觀察海床下地層剖面的細微變化,是很有用的海洋環境調查工具,能幫助海洋考古、海底管線鋪設等水下活動的進行。本文介紹連續變頻聲納的原理、發展歷程、資料取得的過程以及未來可能的應用。

作者:邱瑞焜.劉家瑄/國立台灣大學海洋研究所

雙向同步多通道傳輸技術於無人水面載具測深作業之應用
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用)
摘要
 本文介紹一雙向同步多通道之數據傳輸技術,應用於無人水面載具測深作業,自遠端儀器擷取水深、定位等量測數據,並向載具送達差分定位修正訊號與數據化之船體控制命令,使尺寸小而成本低的無人水面載具,在港口、河川、湖泊等小面積水域,能如有人船隻般執行精確之測深作業。我們利用微電腦與無線寬頻傳輸設備,一方面將水平定位、垂直測深、船體姿態等載台上之相關儀器所輸出的數據同步回傳至基地站,進行水深解算以獲致與遠端整合解算同樣的精確度;另一方面則對載具傳送差分定位與控制訊號。經實地測試結果證明,此技術可在長達兩公里的距離有效執行,操控無人水面載具量取高精度之測深數據。

作者:古碧源.陳得年.楊仁智/ 國立台北科技大學電機

聲學實驗水槽與量測設施之建置與應用
(第十五卷第二期-海洋儀器開發與應用 )
摘要
 聲波是水中遠距離傳播最有效的方式,因此在海洋環境中不論是航行、探測以及對海洋環境大規模的瞭解,皆有賴水中聲波的應用。這些應用包括傳統上的海底地形描繪、海床上地物搜尋、魚群探測、軍事中潛艦辨識,乃至近期以聲場反推算海洋環境性質等。國立中山大學海下技術研究所(以下簡稱海下所)作為國內唯一一所以海下技術為主軸的學術研究機構乃以水中學與應用作為主要發展重點之一。為能提昇教學與研究水準,海下所除了在理論方面進行研究外,近二年來更積極爭取經費建構相關的實驗設備,期能以實驗(實驗室或現場)方式著手進行實際資料收集與分析,以達理論與實務並重的教研目標。本文主要的目的在於介紹近期所建置的研究設備及相關的測試實驗,其中包括「水聲發展與聲納訓練系統實驗室」的小型水槽及「實驗水下聲學技術實驗室」的中、大型水槽及相關的測量設施。除此之外,本文亦簡介利用這些設施所進行的實驗,包括利用寬頻及窄頻訊號對目標物散射模式的測試實驗。

作者:盧加達/國立中山大學海下技術研究所 碩士班研究生
   劉金源/國立中山大學海下技術研究所 教授兼所長

海洋明珠.璀璨登場-南台灣將誕生第一座碧海藍天、遊艇休閒渡假島
(第十五卷第二期-產業報導)
摘要
 本(94)年6月下旬,協會各理監事均接獲由高雄縣政府楊秋興縣長、國際洲際酒店集團北亞區葉海華執行長及宏圖開發公司陳川林董事長具名之函帖,邀請出席參加高雄海洋明珠渡假島暨InterContinental Hotels & Resorts 國際五星級遊艇渡假飯店發表會及簽約儀式。有鑒於渡假島之完成,將使南部地區增加一座不須出國即可享受地中海風情之休閒旅遊,除可節省時間及費用外,更可藉由此一計畫之開發,提昇海洋相關產業之技術發展及加強國際觀光旅遊競爭能力,特彙總有關該計畫之各類資訊,予以撰集介紹如后。

作者:許硯蓀/中華海洋及水下技術協會 副祕書長

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