海岸带是全球变化背景下自然动力与人类活动相互作用最为活跃的区域之一。波浪、潮汐与海岸地形地貌的耦合作用持续影响海岸侵蚀、沉积物迁移及沿海工程安全。然而，近岸水动力过程具有显著的时空异质性，传统点式监测手段难以连续刻画复杂岸线条件下波浪作用及其地面响应。因此，实现海岸水动力及其地质响应的高密度、连续化感知，是海岸工程与海洋地球科学研究的重要需求。
针对这一问题，我院研究团队联合浙江大学、香港理工大学、美国塔夫茨大学等单位，提出了基于岸基分布式光纤声学传感（DAS）的近岸波浪响应监测方法。研究团队在浙江舟山摘箬山岛开展连续现场观测，将光纤布设于潮上带区域，应用通信光纤开展高密度分布式海岸振动监测。在连续13天的观测中，共获取超过370万个波浪相关振动信号，实现了复杂海岸环境下波浪—地面耦合响应的高空间分辨率连续观测。
在此基础上，研究团队构建了融合深度学习的无监督信号识别框架，利用自编码器提取DAS信号时频特征，并结合高斯混合模型实现不同近岸动力信号的自动识别。研究从海量DAS数据中识别出四类具有明确物理意义的信号模式，分别为入射波响应、海面环境噪声、破碎波响应和地震动，揭示了近岸波浪能量由海向陆传播并与海岸地层发生耦合的不同响应特征。
图1 基于分布式光纤声学传感与深度学习的近岸波浪响应识别：（Ⅰ）信号识别流程；（Ⅱ）识别结果：四类近岸动力信号。
研究表明，即使将光纤布设于不直接与海水接触的潮上带，DAS仍能够通过感知波浪传播引起的地面微弱振动，实现对近岸水动力过程的连续监测。这一岸基观测方式减少了传感器件长期浸水、漂移、腐蚀及泥沙扰动等问题，拓展了传统水下和点式观测的空间范围，为海岸侵蚀与地貌演化研究、近岸灾害风险评估以及沿海工程安全监测提供了新的高密度观测手段。
图2 近岸动力信号及其响应特征：（I）海面环境噪声；（II）破碎波响应；（III）波浪诱导地面运动。
相关成果以 “Ground responses to coastal hydrodynamic forcing characterized by supratidal distributed acoustic sensing”为题发表于SCIENCE CHINA Technological Sciences。我院博士研究生唐振宇为论文第一作者，朱鸿鹄教授、谭道远副教授为共同通讯作者。合作作者包括浙江大学于洋副教授、美国塔夫茨大学Farshid Vahedifard教授、香港理工大学王菁华助理教授、田世豪博士研究生以及南京大学施斌教授等。
本研究获得国家自然科学基金项目（42225702、42407250）、江苏省科技计划青年科学基金项目（BK20241211）、中央高校基本科研业务费专项资金（2024300448）以及南京大学国际化工作处“2026年度南京大学学生香港科创交流项目”等支持。
文章信息：Tang, Z. Y., TAN, D. Y., Zhu, H. H., Wang, J., Yu, Y., Vahedifard, F., ... & Shi, B. Ground responses to coastal hydrodynamic forcing characterized by supratidal distributed acoustic sensing.SCIENCE CHINA Technological Sciences.
原文链接：https://www.sciengine.com/SCTS/doi/10.1007/s11431-026-3470-1
图文：唐振宇、谭道远
审核：陈天宇
