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。     

南海海洋地磁固定观测站建设初步研究

为填补我国海洋地磁固定观测的空白,支撑科学研究、防灾减灾、海洋资源开发,维护国家的海洋权益和履行我国在南海海域负有的国际责任,急需在南海建设岛礁和海底地磁固定观测站。通过初步分析国外海洋地磁观测站案例、南海岛礁基础设施现状以及海底观测网计划实施情况,认为南海海洋地磁固定观测站建设的条件已经成熟。文中给出了合理空间布局、分步实施、因地制宜及智能化观测的建议。     

基于WebGIS的海洋观测网管理信息系统设计与应用

海洋观测网管理信息系统主要包括海洋观测网的管理信息和相关业务服务功能。系统主要为海洋管理、海洋观测、海洋科研等服务。文章主要介绍了系统的架构、运行环境、安全机制和功能设计等内容。系统采用全开源的Map Server和Open Layers开发,将海洋观测网的管理信息集成到WebGIS平台下,实现对海洋观测网基础信息的分析处理及可视化快速检索、查询、统计、显示、输出及在线交流、协作等功能。系统已业务化运行多年,且运行稳定,为我国海洋防灾减灾提供了可靠的技术支持。     

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。     

我国业务化海洋观测发展研究——借鉴美国综合海洋观测系统

业务化的海洋观测系统可满足国家在海洋防灾减灾、海洋资源开发和海洋权益维护等方面的实际需求,是我国实施"建设海洋强国"战略的重要保障。我国业务化运行的海洋观测仍是以近岸观测为主,近海及中远海的海洋观测结果远不能达到国家的业务需求目标。学习借鉴海洋发达国家业务化观测的经验,对发展我国业务化的海洋观测系统具有重要的指导意义。文章对目前美国业务化海洋观测的布局、数据管理与通讯、教育与知识传播的状况进行了介绍和分析,并从中得到我国业务化海洋观测系统发展的方向和措施。     

国际海底观测网络的发展及现状

海底观测网络是推动海洋科学技术发展，了解地球环境系统的重要基础，也是帮助人类了解海洋从而促进全球经济发展的重要方法。文章回顾了各国在海底观测系统发展过程中的研究计划和建设情况；介绍了当前各国海底观测网络及其投入业务应用后，在多学科综合观测、多网络交互融合、数据交换利用以及海洋科学应用等方面的发展方向，对我国海底观测探测网络建设，深海新型传感器发展，海底观测网标准化体系完善等方向进行了分析展望。     

全球有缆海底观测网概述

近期有缆海底观测网发展迅猛,世界各国包括加拿大、美国、日本和欧洲国家都依据自己的科学目标,建立了相应的有缆海底观测网。文章针对不同国家有缆海底观测网系统的组成和建设分别做了概述和评论。从1978年开始到现在,日本成功建设了10条有缆海底地震观测网,从早期同轴电缆作为主干电缆,发展到使用光电缆连接水下设施。加拿大成功建成近岸尺度和区域尺度两条有缆海底观测网。美国2012年成功建成目前世界上最长的一条区域海底观测网(约900km)。欧洲国家也正在开展在10个海区建立有缆观测网。跟随国外的步伐,我国和我国台湾地区也建立了自己的海底观测站(东海小衢山)和有缆观测网(中国台湾妈祖)。文章依据世界上已经建立的有缆海底观测网,分析认为与全球有缆观测网布设有关的遥控水下机器人是关键技术,并探讨了海底观测网今后的发展和面临的挑战。     

我国海洋水下观测网发展战略思考

海洋观测已呈现陆、海、空联合组网观测形式,这是海洋观测发展的必然趋势和未来走向。但我国在海洋水下观测能力方面极其薄弱,特别是与国际海洋发达国家相比存在较大差距,本文主要整理了国外水下观测网发展的有关政策、重点项目及技术装备,并对我国面临的海洋发展形势进行了分析,提出了我国海洋水下观测网发展战略建议,供有关管理人员和科研人员参考。     

《2019年美国NOAA科学报告》对我国海洋观测网建设与发展的启示

海洋观测网是海洋灾害预警监测、海洋资源开发保障、应对气候变化和海洋科学研究的重要基础设施。我国海洋观测网虽然具备了一定规模,但发展质量和运行效益较美国等海洋强国仍有一定差距。借鉴学习国外先进经验,对建设和发展我国海洋观测网大有裨益。本文通过分析研究《2019年美国NOAA科学报告》提出的海洋观测领域相关成果,对照我国海洋观测网发展中存在的问题,提出了促进我国海洋观测网高质量发展的建议。     

广州海洋观测网规划建设及观测数据应用探讨

阐述了广州海洋观测网建设的迫切性和必要性,对海洋观测网建设在海洋防灾减灾、海岸工程建设及海水养殖等方面的重要意义进行了分析说明。总结广州市海洋观测网建设现状和成果,并利用已有观测数据对2017年台风^“天鸽^”和^“帕卡^”期间广州海域水文气象特征、2015—2017年枯水期咸潮入侵特征进行了分析。研究表明, 现有观测数据对台风和咸潮活动均具有较明显的反应,且对海洋防灾减灾工作具有重要的意义;为更有效地利用已有观测数据,将观测数据价值最大化,对观测网建设及运行过程中观测工作机制及业务化流程、数据质量控制、观测站布设合理性以及数据应用分析这几个方面存在的问题进行了探讨,提出了广州海洋观测网的优化、改进措施及未来发展方向。     

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。     

基于海洋机器人的科学观测与实验系统研究现状与展望

海洋机器人具有观测范围大、作业灵活、机动性好、可控性强等突出优点,在海洋科学观测与海洋科学实验中发挥了重要作用,促进了物理海洋和海洋生物地球化学的发展。为阐明海洋机器人在海洋科学观测和实验中的应用情况,以水下滑翔机、自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）和无人帆船3种典型的观测型海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学观测中的应用现状;以原位采样与固定、原位培养与分析海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学实验中的应用现状;最后结合未来海洋科学研究需求,从需求牵引的角度对基于机器人的科学观测与实验系统的发展趋势进行了展望。     

一种基于波浪能的海洋立体观测系统及应用

随着海洋波浪能发电技术的发展和成熟,其在海洋观测领域的应用受到关注和研究。自主设计并研制了一种集波浪能发电、海表/海底同步观测、实时4G 通信传输、远程无线控制于一体的海洋立体观测系统,于2021 年7 月在珠江口万山岛海域通过锚泊系留方式布放,开展海上波浪能供电和观测应用试验。海试期间连续获取了海底原位观测视频数据,以及海表波浪变化和波浪能发电参数等监测数据,并对波浪能发电电流、电压和功率进行了统计分析,讨论了波浪能发电水平受波浪变化的影响,分析了两者之间的相关性。试验结果表明：利用波浪能供电的海洋观测系统具备连续、长周期、全天候观测的优势和潜力,源源不断的波浪能可保障海洋观测系统的稳定观测和数据可靠传输,实现了海洋观测系统长期独立运行所需的绿色高效供能,验证了波浪能在海洋观测领域应用的可行性和先进性。     

海底电缆观测系统的研究现状与发展趋势

随着世界各国对海洋研究和开发的高度关注，海底电缆观测系统越来越为人们所重视。首先简要介绍了海底电缆观测系统的定义及其发展史，并与其它海洋观测系统进行了对比，然后对各国海底电缆观测系统的发展现状进行了概述，指出了海底电缆观测系统的关键技术，最后讨论了海底电缆观测系统的发展趋势并给出相关建议。     

水声通信及组网的现状和展望

水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。     

海底光缆工程发展20年

对全球第一条海底光缆问世后20年来海底光缆工程发展的历程作了简要回顾。随着光纤传输技术的不断进步,海底光缆的通信技术得到了飞速发展,近20年来,其商用系统已经历了四代。海底光缆工程发展的重要标志,还体现在海底光缆施工技术的日趋完善,水下定位、海底数字式高分辨率的地球物理探测、海底原位测试等高新技术在海缆路由调查与埋设评价调查中的广泛应用。此外,对海底光缆市场与行业结构所经历的深刻变化作了分析,并预测了国际海底光缆网络的发展和市场前景。     

广东省海上风电海缆路由廊道研究

为增强对海上风电海缆路由廊道的认识以及促进海上风电项目集约节约用海,文章梳理广东省海上风电路由选划的基本情况,分析统一划定海上风电海缆路由廊道的困境及其原因。研究结果表明：虽然自然资源部门在审批过程中不断呼吁建立海缆路由廊道,并与企业和地方政府等利益相关者基于集约节约用海等原则选划部分海缆路由的登陆点,但海缆路由廊道仍面临选划工作严重滞后于产业发展、利益相关者复杂且众多以及技术工艺存在不确定性等难题,亟须加强与相关部门的协调,将路由廊道规划统一纳入国土空间规划体系,及时总结海上风电和海缆的相关技术并借鉴先进经验,科学合理地划定海上风电海缆路由,进而发挥路由廊道对海上风电产业发展的政策促进和引导作用。     

岛群海域重要生物资源及环境智能监测系统框架研究

近年来,海洋生物的多样性正受到严重威胁,主要是海洋及海岸带生态环境受到破坏、过度开发、污染和不适当的沿岸水产养殖等原因造成的。随着海洋经济重要性越来越突出,通过岛群海域重要生物资源及环境的智能监测保护非常必要。文章针对岛群海域独特的生态功能及环境,以重要生物资源及环境监测为目标,从岛群海域重要生物资源及环境智能监测系统构建入手,对系统框架、该框架下关键技术以及系统实现方法进行了研究。该研究适合岛群海域特殊的地理环境,对监测目标具有重要的适应性,对系统进一步开发及完善具有重要的指导意义。     

面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。