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。     

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。     

海洋观测网规划支撑体系与系统架构设计探讨

在概要综述我国海洋观测网现状的基础上,紧密结合我国海洋观测网建设的实际需求,基于海洋观测网布局状况分析、资料类型及时空分布状况分析、资料传输与质量状况分析、仪器设备效能状况和海洋观测网建设规划合理性等5个方面,提出了制定海洋观测网建设规划支撑体系的必要性和可行性。从业务化海洋观测网运行评价、海洋观测站点选址分析、海洋观测资料类型选定、海洋观测仪器选型、可视化与规划报告输出和系统运行监控等6个方面,提出了海洋观测网建设规划支撑系统的功能架构设计,为我国海洋观测网建设规划的制定提供科学的技术支持和能力支撑,为我国海洋预报提供数据基础。     

我国海上固定平台水文气象观测网发展现状及存在的问题

海上观测数据对海洋工程设计和科学研究都有重大作用,海上固定平台观测网因其在位时间长、安全可靠而显得尤为重要。文章分析中国目前在海上固定平台水文气象观测方面取得的成果,包括系统集成、设备集成和研制。其中重点介绍中国海洋石油平台观测系统,并在观测方案、系统设备和数据应用等方面进行深入分析,阐述了中国海上固定平台观测网的发展现状;其次,分析了目前中国海上固定平台观测网发展存在的主要问题;最后,在海上固定平台观测总体规划和数据共享机制建立方面提出建议,为海上固定平台观测网发展提供参考。     

中国Argo计划:Argo观测和资料应用进展

文章回顾了中国Argo计划已经取得的成果,主要包括中国Argo观测网的建设、浮标技术、数据质量控制及共享等。同时,讨论了Argo数据产品的开发以及数据在海洋、气象和大气研究中的应用,特别是在热带气旋（台风）、海洋环流、中尺度涡、湍流、海水热盐储量与输送、大洋水团,以及海洋、天气/气候业务化预测预报中的应用。最后,文章阐述了中国Argo海洋观测网长期维护和持续发展所面临的挑战和机遇,我们应在印度洋增加浮标数量,同时建立南海Argo区域海洋观测网,促进Argo资料在东南亚和印度洋沿岸国家的应用。     

海底观测网深水设备精准定点布放方法研究

海底观测网因其实时、长期、连续、高精度时钟同步及原位等优势而逐渐成为人类研究海洋的新型平台,建设规模和应用水深都在不断扩大。海底观测网系统建设中,深水设备的精准定点布放及湿插拔作业是施工的难点。针对国内海底观测网精准定位布放作业存在的困难和问题,结合国内现有施工条件,提出一种大深度海底设备精准定点布放安装方法,实现南海深海海底观测网试验系统深水设备精准定位布放与ROV湿插拔作业,对未来大规模海底观测网及其它深水工程中设备的精准定点布放和安装,具有参考和借鉴意义。     

西太平洋深海科学观测网的建设和运行

西太平洋科学观测网是由中国科学院海洋研究所自主建成的大洋观测网络。深海数据的连续获取和实时传输对海洋与气候预报和海洋环境安全保障意义重大,世界海洋大国纷纷致力于其关键技术和系统集成的攻关。在中科院战略性先导科技专项的资助下,中科院海洋所经过统筹安排和周密部署,3年多来先后组织西太平洋综合考察航次3次,成功布放和回收深海潜标73套次,建成了由16套深海潜标组成的我国西太平洋科学观测网并实现稳定运行,获取西太平洋代表性海域连续3年的温度、盐度和洋流等数据。在2016年航次中,中国科学院又攻克了潜标数据长周期稳定实时传输的海洋观测难题,实现了深海数据的"现场直播",截至2017年9月,深海数据已成功连续实时回传260余天。以此为标志,我国的大洋科学观测网建设实现了批量化、标准化和常态化。深海观测数据的长时间连续积累和实时化传输,将提升我国深海科学研究能力,加速我国海洋与气候预报业务系统建设步伐,满足海洋强国建设、"一带一路"倡议对海洋环境安全保障的重大需求。"十三五"时期,我国正全面推进深海进入、深海探测和深海开发的深海战略,深海科学观测网建设技术和潜标数据实时传输技术对我国深海探测能力的提升意义重大。     

《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。     

基于XML的ARGO浮标数据交换原型系统

ARGO浮标是用于建立全球海洋观测网的一种专用测量设备。本文基于XML技术,设计了一个ARGO数据交换原型系统,以Internet为数据交换平台、XML为数据中介,实现了一种海洋数据的集成和交换关键技术方法。     

海底有缆观测站数据采集、管理系统设计与海底运行验证

文中设计了一套用于海底观测网的信息采集系统。提出了一种基于事件触发和定时驱动相结合的通过光网传送IP包的信息监控系统运行机制;提出了由岸站监控中心层、光传输主干层、海洋数据采集层组成的监控和信息采集监控系统总体构架;设计了通讯控制策略及自定义的通讯协议。采用该信息采集系统的海底观测网在试验海域进行了海底布放。经过8个月的海底连续运行,数据采集系统运行稳定,能够正确地采集海洋传感器和自身系统运行数据。     

天津滨海新区风暴潮监测预报预警数据通讯网络设计与实现

首先概述了"天津滨海新区风暴潮监测预报预警技术与示范"项目的背景,然后介绍使用GPRS-APN数据传输网络和3G网络通讯技术实现测站观测数据和视频图像传输、控制功能,最后介绍了项目数据通讯网络的运行情况。     

智慧海洋国际共享应用平台发展趋势及其对策建议

当前,我国正在全面开展智慧海洋建设,各种新研发观测平台不断涌现,但是围绕智慧海洋的信息化建设仍显落后,在数据管理、质量控制方法和系统开发等方面与发达国家仍存在较大差距。文章通过分析国内外海洋共享应用平台的发展趋势及其特点,从数据管理方法、质量控制和系统设计开发等多个方面找出差距所在。研究表明,与国外相比,国内存在共享平台业务化运行不多的问题,为实现数据的规范化,并给出尽快制定针对不同观测平台数据管理规范、加强数据质量控制方法研究、加强具备专业知识的系统设计人才培养等建议。     

全球ARGO浮标及其观测资料状况分析

以中国ARGO资料中心获取的全球ARGO浮标观测资料及其相关信息为基础，从ARGO浮标的所属国家、仪器类型、布放时间和运行寿命及其观测资料的地理分布、观测时间分布、质量状况等几个方面，对目前全球共享的ARGO浮标及其观测资料状况进行了初步分析，说明了ARGO计划实施以来全球ARGO浮标观测网的建设现状和各国ARGO计划实施的进展情况，为我国ARGO计划实施、海洋管理和资料应用提供借鉴。     

数字海底的理论基础和技术实现--以渤海油田工程地质示范区系统为例

渤海油田资源的勘探开发促进了海洋工程建设的迅速发展。为避免海底不稳定性造成海洋工程巨大损夫或灾难性后果,在该区开展了大规模的海洋工程地质综合调查和评价研究。通过对数字海底技术的理论基础研究和在渤海油田工程地质示范区的具体实践,基于GIS理论、计算机硬件、软件以及网络技术,对渤海油田工程建设中的多源异构数据和图形进行标准化/整合、输入/输出、存储、查询和显示,研究开发的示范区系统可提供多种综合分析及应用服务,为海洋工程建设和油田工程安全保障提供了共享基础科学数据,对于防止海洋地质灾害、降低工程建设造价和保障工程安全运行具有重大的应用价值。     

海洋观测数据的卫星传输链路—以Iridium传输链路应用分析为例

为了使全球性的海洋观测数据能够及时、可靠、准确地接收,介绍了基于卫星网络海洋观测数据传输链路的组成,对卫星传输链路的3个组成部分进行详细说明,包括:Iridium,Argos,Inmarsat和中国北斗四种卫星网络系统及比较分析,各卫星网络对应发送终端的分类分析以及陆地接收系统数据下载方式的比较分析。以Iridium网络系统为例,建设可实现全球覆盖的海洋观测数据卫星传输链路,完成现场观测数据的实时回传,为海洋观测数据卫星传输链路的建设提供示范,对比PSTN和M2M两种数据下载方式,通过实验分析,结果表明该海洋观测数据的卫星传输链路具备可行性和可靠性,可以进行业务化运行。     

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。     

海底大地基准建设技术及其研究进展

海底大地基准网将是新一代国家综合PNT（Positioning, Navigation and Timing）系统建设的重要组成,也是未来海洋立体观测系统的基础设施。联合全球卫星导航定位系统和声学测距的GNSS-声学定位技术可用于高精度水下定位,直接服务于海底大地基准网建设。本文聚焦海底大地基准建设技术,简要梳理了国内外水下声学导航定位技术及系统背景,分析总结了海底大地基准建设的站址勘选及布放技术要点,在讨论GNSS-声学观测平台和数据采集技术基础上,重点探讨了GNSS-声学定位的数据处理方法研究进展,最后简单介绍了GNSS-声学的当前主要应用并展望了未来海底大地基准建设的技术需求和应用问题。     

海南省志愿船综合观测系统设计

志愿船观测是海洋观测系统的重要组成部分,其获取的近海、中远海和远洋航线上的观测资料是对固定观测站点空白海域观测数据资料的重要补充。为提高海洋预警报能力水平,海南省于2016年建设了志愿船综合观测系统。文章重点介绍了该系统的架构设计、主要观测设备及系统功能,同时总结系统优势,并对如何保障志愿船观测系统长期稳定运行提出了争取省级财政专项经费支持,增加志愿船数量和观测要素,建立完善志愿船管理条例和标准体系及加强专业技术人才队伍建设等建议。     

海洋灾害监控防控系统建设研究——以连江海洋减灾综合示范区为例

文章结合连江海洋减灾综合示范区的总体建设情况,重点分析海洋灾害监控防控系统的构建思路和成果应用,主要包括海洋在线监测系统、海洋灾害信息发布系统、海洋减灾综合应急标志系统和海洋减灾综合视频监控系统,为其他地区开展以沿海重点养殖区为重点保障目标的海洋减灾综合示范区建设提供借鉴和参考。     

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。