海洋无人观测装备发展与应用思考

海洋无人自主观测装备作为海洋观探测的一种不可替代的高科技先进装备和新兴装备,是海洋观探测装备摇篮中的新生命、新领域的开拓者。基于海洋无人观测装备提高海洋移动观测能力是未来构建立体、连续、实时水下观测网络的重要技术手段,将会对未来海洋观探测的方式产生深远影响。基于国内外海洋无人观测装备发展与应用现状分析,对我国海洋无人观测装备发展的主要问题和差距进行了思考,并对海洋无人观测装备未来的发展应用进行了展望。     

利用志愿观测船提升表层海洋观测能力

对表层海洋动力学及其调控机制的认识对准确认识海洋自然变化过程及其未来对气候变化的响应具有重要意义。志愿观测船作为自动观测系统的载体和样品采集平台的优势使其在提升人类对于表层海洋的观测能力方面具有极大优势。本文系统性地回顾了志愿观测船的概念、发展历史、现状和未来发展趋势。基于志愿观测船的诸多海洋观测项目的成功显示了,随着快速发展的传感器技术,志愿观测船能够以经济有效的方式显著地提升表层海洋现场观测的时间和空间分辨率。未来的海洋观测系统应该综合利用包括志愿观测船在内的多种海洋观测平台的优势。     

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。     

基于水面移动平台的深远海地磁日变观测系统研究

基于水面智能移动平台,提出了一种深远海地磁日变观测系统的设计方案及观测方法。该系统采用水面智能移动平台搭载地磁日变观测系统,自主航行至规定水域进行原位连续观测。其设计续航能力40d,可观测深度30m,采用自主动力维持海面上对地位置范围≤1 000m。实验表明,该系统实际功能和性能与设计方案一致,证明了该设计及观测方法的有效性和先进性。     

温盐深测量平台发展现状与趋势

温度、盐度和压力是海洋重要的基本物理特性参数。温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)是海水温盐剖面观测的关键仪器,在海洋经济开发、海洋观测、海洋国防建设方面有着极为重要的意义。本文介绍了几种典型的温盐深测量设备及移动观测平台,重点论述了CTD在Argo浮标、水下滑翔机等海洋移动观测平台上的应用现状,分析了水下滑翔机搭载的CTD在热滞效应、湍流等因素影响下产生的测量误差。最后探讨了以水下滑翔机为代表的海洋移动观测平台搭载CTD测量技术的发展趋势及应用前景。     

水下自航式海洋观测平台技术发展研究

水下自航式海洋观测平台是一种新型海洋观测平台，主要用于无人、大范围、长时间水下环境监测，包括物理学参数、海洋地质学和地球物理学参数，海洋化学参数、海洋生物学参数及海洋工程方面的现场接近观测。其特点是：成本低，环境适应性强，可冲破人工潜水极限而进入现场进行接近观测，免除了ROV需要水面支援母船的累赘，减少作业经费，体积小，使用方便，便于布放回收；可根据水声信号摇控或预置程序控制，按要求进行相关项目观测；有自主动力，水下运行时间相对较长，有源噪声低，可进行隐弊观测，正是基于以上的优点，近几年颇得海洋环境监测和海军方面的青睐，本文介绍了国际上水下自动观测平台的发展历史和现状，提出了我国开展研究水下自动观测平台的重要性及研究的面容。     

海洋环境移动平台观测技术发展趋势分析

文中论述了海洋环境移动平台观测技术发展现状,强调移动平台观测技术的重要性。通过剖析移动平台观测技术谱系,从顶层设计、关键技术创新、平台载体系统集成及应用技术等方面,分析了未来技术发展趋势,提出了加强我国海洋环境移动平台观测技术的发展建议。     

海洋观测方法之研究

本文讨论了海洋观测技术的定义,厘清了其与海洋探测技术和海洋监测技术的关系,并在认识海洋观测数据本质的基础上,从技术性、实时性、经济性和适用性等4个方面,来讨论海洋观测方法。本文研究表明,抓着观测数据的本质保障观测数据的质量;观测手段特别是平台技术决定观测技术的实时性;实时性反映海洋观测任务的需要及观测技术的水平;经济性决定观测技术的选用;适用性进一步决定海洋观测技术的最佳形式,甚至衍生出新的观测技术。     

热带气旋海上观测进展

热带气旋的精准预报具有重要的社会、经济效益,是科学家研究与关注的重要问题。为了更充分、更全面地认识热带气旋变化规律,及时发现处于发生、发展期的热带气旋,实现更精准的预报,热带气旋的海上观测是必不可少的。对热带气旋的观测伴随技术的进步,表现出从点到面、从面到综合观测的趋势。本文从星基观测、空基观测、移动观测、锚系观测以及综合观测试验等方面,简述了热带气旋海上观测方面取得的应用进展。上述不同观测平台和手段,在实际应用中表现出了不同的价值与能力,且均有其优缺点。研究需求及综合观测试验结果证明将陆基、海基、空基和星基平台和设备进行全方位立体组网观测,以发挥各自的优势是热带气旋海上观测未来的发展趋势。     

海洋环境适应性保障技术研究进展

原位观测是海洋环境观监测与安全保障的基础手段,对提升海洋环境时空变化规律的认识和数值预报水平起着至关重要的作用。但是实施基于原位观测的海洋环境保障措施存在覆盖范围有限、观测成本高昂,以及非常时期实施困难等问题。随着海洋强国战略的深入推进,未来国家海洋利益空间将不断拓展,海洋环境保障的立体性、复杂性、未知性将不断增强,这对系统化、信息化、智能化的海洋环境保障提出了更高要求。当前有效解决方案之一是通过实施环境适应性保障对有限的原位观测资源布局进行优化设计,最大化海洋环境观测网建设效益。本文系统介绍了美国海军在海洋环境适应性保障建设方面的成果与经验,通过海上试验展现了实施海洋环境适应性保障措施的必要性和优越性,随后梳理了高分辨率海洋水文环境数值模拟技术、海洋水文环境适应性观测敏感区诊断技术、无人移动平台协同组网观测技术及无人移动平台观测资料同化技术等海洋环境适应性保障建设涉及的关键技术及其发展现状,最后总结了我国在海洋环境适应性保障建设方面的研究进展。作为一项复杂的系统工程,海洋环境适应性保障将有助于颠覆传统海洋环境保障模式,牵引我国海洋环境保障装备发展,推动相关研究领域理论和技术进步,对我国海洋环境保障体系建设产生深远影响。     

基于SWOT分析的南海区海洋牧场发展路径

海洋牧场作为修复海洋生态系统和实现渔业资源增殖的现代渔业模式,是促进海洋经济绿色发展、推动传统渔业转型升级和构筑海洋命运共同体中的重要一环。然而,在实际建设中存在多种制约现代海洋牧场高质量发展的因素。合理规划海洋牧场,充分发挥其生态、社会、经济效益,对海洋牧场持续发展至关重要。文章对南海区海洋牧场的建设、技术发展及政策管理现状进行了总结,并利用SWOT分析法对南海区海洋牧场的发展情况进行了综合分析,阐释了南海区海洋牧场发展存在的优势、劣势、机遇和挑战,并结合国内外海洋牧场建设的经验及发展趋势,提出了南海区海洋牧场产业发展的路径,以期为我国海洋牧场高质量发展提供借鉴。     

西沙群岛及其附近海域多毛类动物地理学的研究

西沙群岛及其附近海域蕴藏着极其丰富的水产资源,是我国的良好渔场之一,自古以来就是我国渔民的渔捞基地.解放以来,在党的领导下,对我国神圣领土西沙群岛进行了大规模的开发和建设.中国科学院海洋研究所和中国科学院南海海洋研究所等单位,进行了多次海洋生物资源调查,我们曾报告过113种浮游和底栖多毛类.根据1975-1976年补充调查的标本,又发现了过去未报告过的多毛类70种,截至目前西沙群岛及其附近海域的多毛类共有183种.本文根据现在掌握的资料对我国西沙群岛及其附近海域多毛类动物地理学做一初步分析.     

南海岛礁周边海域表面叶绿素浓度的时空特征

南海海域内岛礁众多, 渔业资源丰富, 而目前针对岛礁周边海区生态要素开展的研究仍较少。本文利用近20年多卫星融合水色遥感数据, 分析了南海38个主要岛礁周边区域海面叶绿素浓度的空间分布、季节变化和年际变化特征。结果表明, 岛礁周边普遍存在叶绿素浓度高值区, 其浓度约在离岛礁5个等效半径外降至海区背景水平。岛礁周边海域的叶绿素(相对于背景值的)浓度异常受海区背景值影响, 两者在南海的空间分布格局与背景值基本一致: 在平均温度较低、季风强度较大的东沙、西沙海区, 叶绿素浓度异常高于温度较高、季风强度相对较弱的中沙、南沙海区。叶绿素浓度呈现出明显的季节变化和年际变化特征, 一般在冬季风期间升高, 而在夏季风爆发前降至最低; 在El Ni?o次年随海温升高和季风减弱而下降, 在La Ni?a次年则相反。岛礁周边的叶绿素浓度异常受到温度变化的影响, 随着近年来海温变化幅度加大, 其年均水平呈显著下降趋势(P=5.05×10 ^-5)。这些结果可为我国岛礁区域渔业资源的开发和管理提供信息支持。     

南海主要珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布

利用1998年3~5月和1999年5~6月在西沙和南沙的12座珊瑚礁水域渔业资源专业调查资料以及1998年2月~1999年12月在南沙群岛水域进行的渔业资源监测调查资料,分析讨论了南海珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布。专业调查结果:捕获软骨鱼类14属16种,渔获量计64尾2 844.1kg,优势种为大眼角鲨、鼬鲨、日本燕、侧条真鲨、灰六鳃鲨;监测调查表明南沙珊瑚礁水域的软骨鱼类在全年均可捕获,产量的变动主要与捕捞努力量相关。综合2种调查知:软骨鱼类在南海珊瑚礁水域总体分布范围较广,单鱼种在各个岛礁表现出一定的地域分布性;南海珊瑚礁区捕获软骨鱼类的主要作业方式为延绳钓和大型流刺网。     

西沙群岛海产蓝藻类的研究Ⅰ

我国西沙群岛海产蓝藻类的种类极为丰富。但迄今为止除黎尚豪报导过西沙群岛永兴岛的陆生习性的27种蓝藻外,尚未见过任何报告。本文为西沙群岛海产蓝藻类研究的第一部分。根据的材料是中国科学院海洋研究所1975年和1976年在西沙群岛采集的,计127号。本文仅报道11种,隶于颤藻科(Oscillatoriaceae)的6属,其中4种在我国为海产蓝藻的新记录。     

基于深度学习的西沙永乐群岛珊瑚礁遥感信息提取

珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,对保护海洋生物多样性以及维持海洋生态平衡具有重大意义。我国南海珊瑚岛礁自然资源丰富,准确、高效地提取珊瑚岛礁信息对南海岛礁监测、管理、规划与保护具有现实意义。本研究基于我国海洋一号C卫星(HY-1C)遥感数据,对西沙永乐群岛珊瑚礁信息进行了研究与分析,提出基于HY-1C遥感数据的珊瑚礁地貌分类体系。采用全卷积神经网络U-Net模型,依次通过下采样、上采样操作提取西沙永乐环礁地貌特征,实现原始影像的像素级语义分割。结果表明：基于HY-1C数据建立的地貌分类体系对活珊瑚覆盖及珊瑚生长发育条件具有指示作用,提出的基于U-Net模型的珊瑚岛礁地貌信息自动提取方法,能够为我国南海珊瑚岛礁生态系统的全自动、大范围监测和评价提供相应理论基础,在珊瑚礁生态管理与评价中发挥关键作用。精度验证结果表明：U-Net模型可以有效提取珊瑚礁地貌信息,采用的地貌信息提取方法具备时空泛化能力,泛化精度高于80%。     

西沙群岛红藻的研究Ⅰ

西沙群岛和南沙群岛、中沙群岛、东沙群岛一样,历来就是中国领土的一部分,我们坚决支持我国政府一再声明的这一严正立场。 西沙群岛红藻的研究始于樊恭炬和王永川(1974)发表的“我国西沙群岛海藻的研究I.殖丝藻属”。文中把世界上分布较广的暖水性海藻Liagora farinosa Lamx移至一新建立的殖丝藻属,名为Ganonema farinose (Lamx.) Fan et Wang.1975年,樊恭炬等在同一题目的第二篇“Ⅱ.海索面科(红藻门)的一些新种及新纪录”中报告了以下各种： 中国粉枝藻 Liagora sinensis Fan, Wang et Pan 鼓苞粉枝藻 L. setchellii Yamada 纤细粉枝藻 L. filiformis Fan et Li 单轴殖丝藻 Ganonema pinnatiramosa ( Yamada) Fan et Wang 疣枝果丝藻 Trichogloeopsis hawaiiana Abbott et Doty 1976年,张峻甫和夏邦美在“中国江蓠属海藻的分类研究”一文中报告了西沙群岛产的弓江蓠Gracilaria artcuata Zanard.和凤尾菜G. eucheumoides Harv.两种经济海藻。 根据上述三个报告,连同记载在待刊稿上的17种,西沙群岛的红藻迄今所知者共有25种。 中国科学院海洋研究所曾于1957、1958、1975和1976年先后四次派出调查队到我国西沙群岛进行海藻调查,采集了大量标本。为了弄清这一岛群的资源情况、海藻种类和区系组成性质并进而探讨与邻近地区海藻区系的亲缘关系等。我们正在对部分红藻进行研究,所得结果将陆续整理发表。 本文报告了下列六种红藻,其中的三种为西沙群岛的新纪录,包括一种为我国新纪录。一种系新种,绝大部分为罕见的红藻。     

我国南海海洋国家公园建设

为进一步保护我国南海海洋生态环境和海洋历史文化,促进南海地区社会经济的可持续发展,同时完善我国国家公园制度建设,文章在概述我国国家公园和国内外海洋公园建设情况的基础上,分析建设我国南海海洋国家公园的必要性和面临的挑战,并提出政策建议。研究结果表明:我国相继建设国家级风景名胜区和国家公园,其中国家公园规模更大,且以生态环境保护为主;美国等海洋国家公园的建设实践较完善;我国具有海洋公园建设和管理优势,但也存在不足,尤其尚未建立海洋国家公园;我国南海海洋国家公园建设在保护生态环境、传承传统文化、管理旅游活动和恢复渔业资源等方面的意义重大,但面临体制机制创新、管理技术突破以及人与自然和谐相处等方面的挑战;建设我国南海海洋国家公园应以珊瑚礁保护区为基础、以国家公园体制改革为契机、生态环境保护与社会经济发展并行、发扬海洋历史文化以及建立海洋科研基地。     

三沙市南海诸岛底栖海藻区系调查及其与其它相关区系的比较分析

我国海岸线绵长,所属岛屿众多,除了台湾岛和海南岛两个大岛外,还有数以千计的中小沿海岛屿及众多的珊瑚岛,如我国三沙市的南海诸岛—西沙群岛、南沙群岛、东沙群岛和中沙群岛等。根据多年来我国科研人员在该海区的调查研究,对我国三沙市南海诸岛海区的海藻区系进行初步的植物地理学研究,以探讨我国该海域海藻区系的温度性质,以及与邻近海区海藻区系的关系。研究结果表明,我国三沙市南海诸岛底栖海藻区系与北太平洋西部海藻相同种数最多的是区系性质为热带性的南海南区,因此海藻区系的温度性质具有很明显的热带性。另外,三沙市南海诸岛海藻区系与印度洋海藻区系有很多共同成分,两地共有种数高达184种,为南海诸岛海藻总数的63%,进一步证明我国三沙市南海诸岛区系属于暖水性印度—西太平洋区,印—马亚区。     

西沙群岛马尾藻科的研究Ⅰ

马尾藻类是重要的经济海藻。自古以来,我国劳动人民就以马尾藻作为药材和食品；近几年来,随着医药工业的发展,马尾藻类不仅越来越广泛地用在医药上,而且成为提取褐藻胶、甘露醇、碘和氯化钾的重要工业原料之一。因此,弄清这类海藻的种类、分布和资源情况是有效地开发、利用马尾藻类海藻的前提。西沙群岛地处我国海防前哨,海洋植物资源很丰富,马尾藻类种类也较多,为了更好地开发利用西沙群岛的海藻资源,使其为祖国的社会主义建设和工、农、兵服务,中国科学院海洋研究所曾于1957年,1958年,特别是无产阶级文化大革命后的1975年,1976年前后四次对西沙群岛的海藻进行了调査,收集了大量的标本。在此基础上,我们对西沙群岛的马尾藻科海藻进行了较为系统的研究，本文仅是这项研究任务的一部分,以后将陆续整理发表。