關(guān)于海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)集成研究

摘 要：海洋監(jiān)測是現(xiàn)代海洋資源開發(fā)利用、海洋環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治工作的前置要件。文章對我國當(dāng)前主要海洋監(jiān)測技術(shù)種類和海洋監(jiān)測技術(shù)集成情況進(jìn)行介紹，分析了各種技術(shù)的優(yōu)勢和不足，討論了多種技術(shù)的海洋監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：海洋監(jiān)測；集成；研究

引言

我國擁有漫長的海岸線，海洋資源極為豐富。大量的生物、礦產(chǎn)、空間等資源委我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)保障。海洋資源的開發(fā)與利用是我國工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中的重要組成部分。海洋生態(tài)環(huán)境狀況對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活都有著極為重要的影響。在人類對海洋資源開發(fā)程度不斷深入的同時，也不可避免的給海洋生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。就我國來說，東部沿海地區(qū)在發(fā)展工業(yè)的同時，大量廢棄物進(jìn)入海洋，對海洋水體造成了嚴(yán)重污染。海洋生態(tài)環(huán)境受到破壞，同步引發(fā)大規(guī)模的海洋災(zāi)害，不僅嚴(yán)重威脅沿海地區(qū)人民群眾生命安全，更造成了巨額損失。加強(qiáng)海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)，維系健康平衡的海洋生態(tài)系統(tǒng)，已經(jīng)引起各級政府和相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者的高度重視及社會各界的廣泛關(guān)注。保護(hù)海洋環(huán)境，首先要對海洋情況有著準(zhǔn)確、清晰的認(rèn)識和把握。具體來說，要對海洋環(huán)境變化趨勢、主要影響因素、海洋資源狀況、海洋污染狀況等情況進(jìn)行搜集和整理，從中對海洋環(huán)境形勢進(jìn)行研判，找出污染源，進(jìn)而制定防治措施并實(shí)施。海洋環(huán)境數(shù)據(jù)、信息的搜集目前主要通過海洋環(huán)境監(jiān)測的方式予以實(shí)現(xiàn)。推動海洋監(jiān)測技術(shù)發(fā)展，建立完善的海洋監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，獲取典型、全面綜合的多元監(jiān)測數(shù)據(jù)是各海洋監(jiān)測機(jī)構(gòu)和管理部門研究重要方向。

1 現(xiàn)階段海洋監(jiān)測技術(shù)主要形式

廣闊的監(jiān)測范圍和復(fù)雜多變的海洋情況給海洋監(jiān)測工作帶來了巨大的困難。海洋監(jiān)測工作是一項(xiàng)長期性工作，其監(jiān)測質(zhì)量與監(jiān)測技術(shù)手段密切相關(guān)，受當(dāng)時科技發(fā)展水平和生產(chǎn)力水平限制。建國六十多年來，我國在海洋監(jiān)測技術(shù)上已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。除了傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展出船載快速監(jiān)測、航空遙感應(yīng)用、水下無人自動監(jiān)測、生態(tài)浮標(biāo)監(jiān)測、無人機(jī)遙感等多種監(jiān)測技術(shù)，這些技術(shù)經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，效果明顯，能夠?qū)Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境狀況與動態(tài)變化予以實(shí)時監(jiān)測，彼此功能互補(bǔ)，形成一個具有高度綜合的信息處理能力的監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)，為海洋生態(tài)環(huán)境的管理和保護(hù)提供基礎(chǔ)信息支持。下面就對當(dāng)前主要海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)逐一進(jìn)行分析討論。

1.1 常規(guī)監(jiān)測技術(shù)

常規(guī)監(jiān)測技術(shù)是應(yīng)用時間最長、應(yīng)用范圍最為廣泛的海洋監(jiān)測技術(shù)。通過對監(jiān)測人員在指定海域現(xiàn)場取得的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，取得相關(guān)數(shù)據(jù)信息的方法來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)海域海洋環(huán)境情況的認(rèn)知。該方法以船舶為運(yùn)輸工具，由專業(yè)人員到目標(biāo)海域采集實(shí)際樣本，取得的數(shù)據(jù)具有定點(diǎn)和離散的特征，就數(shù)據(jù)本身而言，和實(shí)際情況一致性高，監(jiān)測要素更為全面，因此是目前海洋環(huán)境研究的主要的數(shù)據(jù)獲取手段。其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集以點(diǎn)帶面，信息的全面性受取樣范圍和數(shù)量影響，對取樣現(xiàn)場天候因素影響較大，實(shí)時性和連續(xù)性有所不足。

1.2 遙感監(jiān)測技術(shù)

遙感檢測技術(shù)是在信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的現(xiàn)代化綜合性監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)以航空器、衛(wèi)星、無人機(jī)等設(shè)備為載體，從高空對地面進(jìn)行監(jiān)測，極大地?cái)U(kuò)展了監(jiān)測范圍，監(jiān)測信息收集更加全面，內(nèi)容更加豐富，有助于宏觀角度海洋環(huán)境質(zhì)量狀況的分析與研究。當(dāng)前海洋遙感監(jiān)測一般包括海表面溫度、海表面鹽度、懸浮物濃度、葉綠素濃度等項(xiàng)目。遙感監(jiān)測，由其是衛(wèi)星遙感監(jiān)測能夠長時間不間斷地對大范圍海域進(jìn)行基本同步的近實(shí)時監(jiān)測，其所提供的信息、數(shù)據(jù)規(guī)模大、種類多，對于海洋環(huán)境研究、海洋氣象分析與預(yù)警的貢獻(xiàn)和支持都是十分突出的。限于當(dāng)前技術(shù)水平，遙感監(jiān)測技術(shù)也存在著一些缺陷，比如遙感監(jiān)測成像比例尺小，分辨率低，受目標(biāo)海域自然氣候因素影響顯著等。這些問題都對遙感監(jiān)測技術(shù)的推廣和應(yīng)用造成了一定負(fù)面影響。同時，遙感監(jiān)測技術(shù)的獲取的數(shù)據(jù)質(zhì)量依賴于數(shù)據(jù)的提取和解譯技術(shù)水平，這在某種程度上也限制了遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前遙感監(jiān)測技術(shù)主要還是應(yīng)用于海洋應(yīng)急監(jiān)測中。

1.3 船載快速監(jiān)測技術(shù)

船載快速監(jiān)測與傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)存在一定共同點(diǎn)，都是使用船舶進(jìn)行現(xiàn)場取樣。所不同的是船載快速監(jiān)測技術(shù)是在取樣后直接進(jìn)行樣品檢測、數(shù)據(jù)分析，取得的數(shù)據(jù)通過Inmarsat-C衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。由數(shù)據(jù)中心按照相應(yīng)程序，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，從中找出對當(dāng)?shù)睾Ｑ蟓h(huán)境影響較大的因素，通過對這些因素變化情況的分析，實(shí)現(xiàn)對行業(yè)環(huán)境質(zhì)量狀況的把握。船載快速檢測技術(shù)具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、反映全面、可用性高的優(yōu)點(diǎn)，對于海洋環(huán)境狀況的分析評價數(shù)據(jù)支持能力較高。其缺點(diǎn)是成本昂貴、工作周期長，對于緊急時間難以作出有效反應(yīng)，同時，船載監(jiān)測受船舶航行范圍影響，監(jiān)測面積有限，對于取樣時當(dāng)?shù)睾Ｓ虻奶鞖夂秃r的影響也比較敏感。

1.4 浮標(biāo)監(jiān)測技術(shù)

浮標(biāo)監(jiān)測技術(shù)的本質(zhì)是傳感器技術(shù)在海洋監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)通過化學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、生物傳感器等多種類型的傳感器對現(xiàn)場海水進(jìn)行取樣并自動分析，并將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，從而實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境狀況的收集與分析。處理傳感器技術(shù)外，浮標(biāo)監(jiān)測技術(shù)還綜合了自動采樣分析技術(shù)、電腦數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊和定位技術(shù)、浮標(biāo)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)及防生物附著技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，功能性極強(qiáng)，是今后海洋監(jiān)測技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。

1.5 水下無人站自動監(jiān)測技術(shù)

水下無人站自動監(jiān)測技術(shù)是通過建立水下無人值守海洋生態(tài)與動力要素自動觀測站，對海水中所含物質(zhì)、理化指標(biāo)、水文特性等要素進(jìn)行不間斷的全水層自動監(jiān)測，并將取得數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析處理的方法。

2 海洋監(jiān)測技術(shù)集成情況簡述

海洋環(huán)境情況極為復(fù)雜，變化多端。單純依靠某幾種監(jiān)測技術(shù)難以滿足現(xiàn)代化海洋管理與資源開發(fā)的需求。這就需要將多種海洋監(jiān)測技術(shù)集成一個整體，彼此互補(bǔ)，并結(jié)合現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建成一個更為完善、全面的海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，使海洋監(jiān)測工作在實(shí)效性上、數(shù)據(jù)質(zhì)量水平上、監(jiān)測覆蓋范圍上等多個方面實(shí)現(xiàn)大幅度提升。當(dāng)前海洋監(jiān)測技術(shù)集成主要體現(xiàn)在兩個方面，一是數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)集成，通過將多種監(jiān)測手段的數(shù)據(jù)傳輸集成到一個數(shù)據(jù)傳輸平臺中，實(shí)現(xiàn)對多種監(jiān)測手段的調(diào)度、控制，極大提高了監(jiān)測工作開展效率。二是數(shù)據(jù)集成，既建立海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過對各類數(shù)據(jù)的集中存儲和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和高效利用。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和綜合國力的提升，我國的發(fā)展方針也在不斷作出調(diào)整。在新的歷史時期下，海洋資源在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全體系中所占據(jù)的比重越加突出。海洋監(jiān)測承擔(dān)著收集海洋環(huán)境信息的重要職能，是海洋資源綜合利用的基礎(chǔ)措施。海洋監(jiān)測技術(shù)工作開展的好壞，很大程度上反映了我國海洋資源利用開發(fā)水平。有關(guān)部門要高度重視海洋監(jiān)測技術(shù)的研究和開發(fā)，以更高效、更全面、更準(zhǔn)確的監(jiān)測手段收集海洋環(huán)境信息，為我國海洋環(huán)境的管理保護(hù)、資源利用、災(zāi)害防范等工作提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

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