海洋环境监测系统动态集成框架研究

区域性／全国性的海洋环境监测系统需要集成许多已有业务化运行的海洋信息系统,并且要为成千上万的应用系统提供服务,迫切需要一个支持分布式异构环境的海洋监测信息及服务集成框架来指导系统的建设。论文提出的基于XML,Web Service,Ontology,等技术的集成框架包括集成总线及Adapter Setvice,元数据库及集成协调器与供二次开发的API及Web Service工具集。这一集成框架是开放的可扩充的,它实现了数据互操作,软件互操作与语义互操作,可以应用于大规模海洋监测系统的动态集成,并能有效利用网上丰富的涉海商业Web服务。     

海洋观测资料共享服务平台设计与实现

所述的海洋观测资料共享服务平台在海洋信息化建设前期成果的基础上,充分加载、共享了业务化海洋观测获取的数据资源,提出一种基于云平台的海量小文件存储模型,设计相关流程并实现了海量小文件的即时监测转发,同时也实现了多种形式的数据可视化服务以及数据的快速检索、浏览和打包下载等功能。平台目前已在国家海洋信息通信专网部署运行,为沿海各省区市的海洋数据管理机构和相关国家业务中心提供服务。     

福建海洋环境立体监测信息服务系统的设计与实施

海洋环境立体监测信息服务系统是海洋环境立体监测系统中最重要的子系统之一,其目的在于集成整合由海洋环境立体监测网络获取的海洋环境信息以及各种海洋专题应用信息系统,提供全方位、多层次的海洋信息服务.本文首先介绍了福建海洋环境立体监测信息服务系统的结构设计,然后讨论了系统的建设与实施,接着介绍了福建海洋环境立体监测信息服务系统提供的信息服务内容与功能,最后总结得出结论认为系统的建设为决策者整体把握福建海洋环境监测信息提供了一体化、便捷的手段.     

天津市海洋观测服务系统设计研究

展望了国内外海洋观测服务系统的发展趋势,根据天津市海洋防灾减灾、海洋经济和海洋生态环境保护等发展需要,对天津市建立海洋观测服务系统的重要性和必要性进行了论述,提出了天津市海洋观测服务系统的组成,即近岸观测网、近海观测网、航空和卫星遥感系统、应急机动监测系统、通信传输系统以及海洋观测网管理中心等几方面,为政府部门领导决策提供建议。     

基于SOA的海洋环境观测集成系统框架研究

针对海洋环境观测集成系统面临的分布式异构环境下的动态集成、计算密集与数据密集等问题,结合"十五""十一五"海洋"863"计划的成果,文章引入面向服务的软件体系结构(SOA)的设计理念,提出了一种基于面向服务架构的分布式开发集成系统框架。整个框架主要由基础平台、数据层、组件层、服务层和应用层等组成。各层内部采用面向对象的方法进行设计,各层相对独立,层间的耦合性比较小,服务层包含了所有分布式子系统的服务抽象和封装,以服务的方式供应用层使用,开放性好、可重用性强,开发效率高。采用该框架的系统可以在分布式环境中应用,解决了海洋环境观测集成系统分布式异构环境的动态集成,同时系统的一些子模块可以高效地加以复用、修改,以满足不断增加的应用需求。     

WDC-D海洋基础信息网络服务系统

WDC-D海洋基础信息网络服务系统是利用Internet开展海洋基础信息发布服务的专题网站。本文从该网络服务系统目标和任务、设计与开发、应用前景二个方面,全面阐述了网络服务系统信息构成、技术实现方法以及网站提供的服务功能。     

海洋传感观测服务柔性开发技术研究

海洋传感观测服务能够实现多个海洋观测系统间的数据共享与集成,支持大范围、多学科的海洋科学研究。在软件开发过程中,由于不同观测系统的数据库异构互异,导致传感器观测服务软件难以复用,开发效率低。本文针对数据库结构的相似性进行分析,提出海洋传感观测服务的柔性开发模型,设计可适配于异构数据库的服务构件。该构件通过配置观测数据在具体数据库的存储结构,实现了数据库结构向服务模式定义的映射;服务构件根据配置信息生成数据库查询语句,实现观测数据的自动提取,避免了数据库异构导致的重复开发的问题。通过将服务构件应用在实际开发中,验证了该模型的有效性与可行性。     

区域性海洋环境立体监测和信息服务系统集成技术

海洋环境立体监测和信息服务系统高新技术 ,包括近海环境自动监测技术、高频地波雷达海洋环境监测技术、海洋遥感环境监测应用系统技术、系统集成和信息产品技术 ,并按照模块化、网络化的原则将以上技术成果在上海集成为一个业务化运行的海洋环境立体监测应用示范系统。该系统将对上海和浙江海区实现从空中、水面和水中的多平台实时监测 ,并利用现场获取的水文、气象、污染 /生态等环境要素的监测数据 ,制作出预报、后报、统计分析和专项服务的信息产品 ,进而能有效地向示范区用户提供各种形式的信息服务。该系统为我国沿海地区发展海洋经济…     

基于Flex API的南海海洋地质调查数据共享服务平台实现

海洋地质调查是我国建设海洋强国的战略需求, 调查产生的数据具有重要的应用价值。随着计算机技术、数据库技术和网络技术的快速发展, 海洋地质调查数据的数字化管理、应用和共享已成为衡量我国海洋科技水平的重要标志。鉴于传统WebGIS应用交互性差, 扩展再利用性能弱的缺点, 文章以南海海洋地质调查数据库为基础, 采用基于Flex技术的应用开发接口(Flex API) 和ArcGIS Flex Viewer应用系统框架进行开发, 并定制自定义的微件(Widget)在应用框架的基础上进行功能扩充, 开发部署在网络环境下的“南海海洋地质调查数据共享服务平台”, 用户能快速、便捷地获取调查数据。文章实现了南海海洋地质调查基本信息的集中管理、展示与服务, 该平台能够较好地满足地勘科技人员与管理人员对海洋地质工作信息服务的需求。     

我国海洋生态补偿的法律体系和制度框架

为完善我国海洋生态保护制度,进一步提高基于生态系统的海洋综合管理水平,文章以海洋生态补偿为研究对象,系统梳理相关法律体系,并设计制度框架,具有创新性。研究结果表明:我国宪法、法律法规和政策规划确立海洋生态补偿的理论基础和实践方向;海洋生态补偿的制度框架包括动态监测、建模分析、圆桌会议和跟踪落实4个部分,分别承担建立海洋生态系统服务数据库,评估海洋生态系统服务价值,确定海洋生态补偿的主体、对象和标准以及评估海洋生态补偿效果4项任务;科学、全面和量化的海洋生态系统服务价值评估是关键,根据"服务-投入-福祉"模型,核算参考状态和现实状态的海洋生态系统服务价值、海洋生态福祉和投入资本的变化量,通过利益相关者的协商和博弈,确定海洋生态补偿标准;我国应加快海洋生态补偿的立法,加强对海洋生态系统的监测、评估和研究,推进海域之间、海洋与流域之间以及海洋保护区的横向补偿。     

山东省海洋牧场观测网的建设与发展

在全球气候变化的背景下，现代化海洋牧场是我国应对近海生态环境恶化和渔业资源衰退、实现海洋生态文明和海洋强国战略的重要手段。而海洋牧场观测网是科学指导现代化海洋牧场建设，并进行科学管理的重要基础。为了保障现代化海洋牧场的可持续健康发展，山东省于2015年底开始在各海洋牧场建设生态环境海底观测站，并组网建成世界先进的海洋牧场观测网，目前已覆盖23处海洋牧场。设立观测网预警中心，负责海洋牧场观测网的日常运行和维护，同时开展水域多学科耦合过程的基础研究和业务化辅助决策的应用服务。海洋牧场观测网的建立和业务化运行初步实现了海洋牧场生态环境和渔业资源的"可测"、"可视"、"可控"和"可预警"。目前，我国现代化海洋牧场观测网的科学发展仍面临诸多挑战，建议进一步增强观测设备的自主研发能力和长期在线监测的稳定性，跨介质立体组网、实现海洋牧场的全方位立体监测，深化多学科耦合过程的基础研究并提供多元业务化辅助决策应用服务，为现代化海洋牧场的高质量发展保驾护航。     

国际海洋观测技术发展趋势与中国深海台站建设实践

20世纪80年代以来,海洋观测呈现"多元化、立体化、实时化"的发展趋势,地区和国家的海洋观测系统在关键海域发挥着重要作用。随着技术的发展和理念的创新,区域海洋观测系统被广泛应用并得到不断完善。国际海洋观测台站如英国爱尔兰海区域、美国卡罗来纳州海区和加拿大维多利亚海底实验观测网的多元化观测系统(VENUS)都是值得借鉴的例子,他们把多元化、立体化的实时测量数据与海洋物理、生态和生物化学模式紧密结合起来,实现了海洋环境的可预报性。同时,美国、英德法等国和日本实施的一系列海底观测系统,使海洋观测更加完备化。在这种国际大背景下,我国积极推进的海洋观测研究网络工程中的第一个深海台站——西沙海洋观测研究站在2008年已经建设完成并投入运行,该台站实现了长时效的多参数海洋环境实时监控。西沙观测系统主要包括自动气象站、岛屿外缘坐底式海底和海底边界层观测子系统、生物捕获器、西沙上层海洋环境观测子系统和海洋光学监测子系统等。由于海洋环境结构复杂、工作环境恶劣以及资源缺乏等因素的影响,海洋观测一直是高风险的工作。最后希望通过比较国内外观测系统,中国海洋观测事业能够学习国外先进的思路和技术,自身取得更大进步。     

无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析

本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外,相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强,可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化,尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下,这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外,还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台,并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展,此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。     

我国海洋监测浮标技术及监测网现状及发展

海洋资料浮标可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连续、实时、可靠的海洋观测数据,是海洋监测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一。本文概述了海洋资料浮标的分类、主要理论及技术体系;总结了近年来国内海洋资料浮标发展的典型技术突破;介绍了我国目前海洋监测网的构成、应用情况,并对比了我国海洋资料浮标与国际先进国家的技术水平差距,在此基础上,结合我国当前面临的形势及需求,展望了海洋资料浮标及监测网技术的发展趋势。     

国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要，开展国产深海准实时传输潜标系统的设计，重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计；开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究；进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范，形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪，并配有2套声学释放器；潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置（半潜式水下绞车或海面浮子）和1套锚泊缆系，可实现深达2 000 mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输，以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

一个中国边缘海的风-浪-流预报系统

海洋预报是进行海上活动的安全保障,海洋预报系统技术已经成为现代海洋气象业务的技术支撑。海洋观测、数据同化、数值模拟和高性能计算机等技术的进步极大地推动着海洋业务化预报的发展。采用大气数值模式（WRF）、海洋数值模式（CROCO）和海浪数值模式（SWAN）的多模式高分辨率离线耦合方式,添加南京信息工程大学“海洋数值模拟与观测实验室”团队自主研发的一系列海洋模式参数化方案,包括浪致混合参数化方案、亚中尺度参数化方案、海山诱导混合参数化方案以及涡旋诱导的沿等密度面和跨等密度面混合参数化方案,并通过同化技术和最新的人工智能技术与观测资料相结合,构建一种面向中国边缘海的风浪流多参数耦合预报系统,用于海上风电功率的预报和其他海洋灾害预警。实际观测资料的验证表明,该预报系统能较准确地模拟海上风场、海流、海温、波浪、潮汐等海洋气象要素。同时实现了按需实时可视化全景展示。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

基于GNSS浮标的波浪反演技术研究

波浪观测在海洋环境预报、海洋工程建设、海洋资源调查、航海安全等领域具有重要作用。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）浮标进行波浪观测的方法具有全天候、实时、准确度高、价格低等诸多优点,同时还可以在浮标上集成其他海洋环境测量仪器,因此越来越受到世界各国研究者的重视。本文提出一种基于GNSS浮标的波浪参数反演方法,并成功应用于浙江温州海域,在海试过程中,同公认的波浪骑士浮标对比,平均波高相关系数达到0.95,标准差为4.06 cm,平均波周期相关系数为0.92,标准差为0.24 s,完全符合国家标准。本文所用浮标系统还可以搭载多种海洋环境要素观测传感器,可将数据实时传输至接收终端,具有较高的应用价值。     

海洋环境航行安全保障决策支持系统设计

为对海上船舶航行提供安全保障决策支持,本文设计了海洋环境航行安全保障决策支持系统。系统采用面向服务架构思想,将功能单元封装成统一标准的服务,服务之间的调用关系经设计,实现海洋数据交互与功能组合重用。本文阐述了系统开发与部署步骤并展示决策支持部分的示范性系统流程,向决策者提供卫星成像规划、风险评价、溢油预测与应急救援路径规划等决策服务。系统为海洋环境航行安全保障提供了多源海洋数据管理、海洋数据可视化与决策支持服务等技术方案,为海洋环境航行安全保障决策提供参考依据。     

Evaluating tradeoffs among ecosystem services to inform marine spatial planning

A central challenge for natural resource management is developing rigorous yet practical approaches for balancing the costs and benefits of diverse human uses of ecosystems. Economic theory has a long history of evaluating tradeoffs in returns from different assets to identify optimal investment strategies. There has been recent progress applying this framework to the delivery of ecosystem services in land use planning. However, despite growing national and international interest in marine spatial planning, there is a lack of parallel frameworks in the marine realm. This paper reviews an ecosystem service tradeoff analysis framework and provides a more comprehensive synthesis for how it can be applied to marine spatial planning and marine ecosystem-based management. A tradeoff analysis approach can reveal inferior management options, demonstrate the benefits of comprehensive planning for multiple, interacting services over managing single services, and identify ‘compatible’ services that provide win–win management options.