海洋觀測平臺是各類傳感器的載體、全球海洋立體觀測網建設的核心節(jié)點,我國已基本掌握固定海洋觀測平臺的核心技術。大型浮標平臺技術相對成熟,規(guī)格系列化的海洋浮標產品供應市場,整體達到國際先進水平;特別是大型浮標,在極端惡劣海況下的可靠性達到國際領先水平,滿足沿海海域業(yè)務化運行需求。潛標研制工作起步較晚但發(fā)展迅速,潛標觀測系統(tǒng)關鍵技術基本獲得突破,數(shù)據(jù)實時傳輸、長期在位觀測、水聲探測等技術進展良好。海底觀測網已在東海海域進行示范運行,驗證了相關技術成果。
水下、水面、空中無人航行器等移動觀測平臺發(fā)展迅速,有效載荷和續(xù)航能力進一步提高,技術層面進步顯著;保持多樣化發(fā)展態(tài)勢,種類分布與國際主流同步。在無人潛器研制方面,波浪能滑翔器、無人水面艇、無人帆船、深海Argo,部分遙控水下機器人(ROV)、自主水下機器人(AUV)、載人水下機器人(HOV)、水下滑翔機等裝備的整體性能接近或達到國際先進水平。深海環(huán)境中的水下導航與定位、浮力材料、水下高能量密度電池等技術則有待研究和突破。
在衛(wèi)星平臺方面,發(fā)展了海洋水色、海洋動力環(huán)境、海洋監(jiān)視監(jiān)測等系列海洋衛(wèi)星,多顆衛(wèi)星在軌運行。逐步建設由國產衛(wèi)星主導的海洋空間監(jiān)測網,基本實現(xiàn)全球海洋環(huán)境的逐日觀測。此外,在水色遙感、海洋要素反演、衛(wèi)星精密定軌等技術方向成果豐碩,支持了業(yè)務化監(jiān)測應用與示范。
2.傳感器技術
傳感器技術是構建海洋觀測能力的基礎和前提。近年來,我國在海洋環(huán)境傳感器技術方向進展顯著,新型傳感器不斷涌現(xiàn),促進海洋觀測、監(jiān)測、探測朝著實時、原位、精細、立體、智能方向發(fā)展;但對比國際先進,國產化海洋傳感器技術整體水平仍處于“跟跑”階段。在“十二五”“十三五”時期國家重點研發(fā)計劃等渠道的支持下,約70%的近海、常規(guī)傳感器實現(xiàn)國產化;但超過80%的深遠海、高端傳感器依賴進口,潛在的市場壟斷和技術封鎖不可忽視。國產原位在線生態(tài)傳感器的長期可用性仍待提高。在傳感器通用技術方面,受工業(yè)基礎、原材料、關鍵元器件等制約,敏感元件、微弱光電信號檢測與處理、功能材料等系列關鍵技術尚存差距。
我國海洋監(jiān)測儀器裝備發(fā)展方向
1 、全球海洋立體觀測網建設
(1).一體化、可視化、智能化
為實現(xiàn)我國海洋立體觀測網的能力覆蓋全球化,應以需求為牽引,按照頂層規(guī)劃分步實施。立足現(xiàn)有海洋觀測網絡基礎,逐步擴大覆蓋范圍,由我國近海向中、遠海拓展,重點典型海域向全球海域發(fā)展,水面向水下、海底延伸。綜合應用固定觀測、移動觀測、遙感觀測等平臺,形成全球立體觀測平臺與能力,建成“空、天、地、?!币惑w化、可視化、智能化的全球海洋立體觀測網,為我國周邊和全球的海洋科學研究、作業(yè)活動提供全維信息支持。
(2).實時、精細、長期化
著眼全球海洋立體觀測網建設需求,彌補傳感器、平臺、組網等技術短板,加強智能化、覆蓋范圍、觀測方式、綜合保障、數(shù)據(jù)共享等方面的能力建設。持續(xù)完善觀測平臺技術,如地球同步軌道海洋衛(wèi)星觀測,“天、空、?!薄八?、水中、海底”智能組網觀測;發(fā)展在全球大洋快速機動組網觀測、在重點區(qū)域進行長期觀測的技術能力,以立體觀測部署多樣化、靜/動態(tài)設備組合化、觀測規(guī)模擴大化支持“實時、精細、長期化”的海洋觀測。積極參與國際合作計劃,完善監(jiān)測區(qū)域分級制度,逐步提升對全球海洋、氣候、環(huán)境變化過程的監(jiān)測及預測能力。
(3).智慧應用與服務連接
觀測數(shù)據(jù)與應用的紐帶在于全球海洋觀測數(shù)據(jù)管理。發(fā)展全球海洋觀測大數(shù)據(jù)實時通信與傳輸技術,提升全球海洋數(shù)據(jù)實時獲取與自主可控水平。延續(xù)現(xiàn)有觀測數(shù)據(jù)業(yè)務處理平臺,擴充面向國際、服務不同層級用戶的智慧型終端產品,進行海洋觀測大數(shù)據(jù)的集中存儲、處理、分發(fā)、共享;高效利用全球海洋數(shù)據(jù),支持防災減災、經濟發(fā)展、氣候變化、環(huán)境保護、權益維護等海洋領域應用需求。
2 國家近海業(yè)務化精準觀測系統(tǒng)建設
(1).精細化、精準化、標準化、一體化觀測
構建覆蓋管轄海域,“空、天、地、海”一體的業(yè)務化監(jiān)測系統(tǒng),提升近海業(yè)務化的精準觀測能力,支持空間/時間精細化觀測、多要素精準化測量。建立具有國際先進水平的區(qū)域精細化海洋監(jiān)測業(yè)務系統(tǒng),改善“風浪流潮”等動力要素的觀測數(shù)據(jù)質量,提升觀測要素精度、觀測設備可靠性、觀測數(shù)據(jù)準確性。同步開展觀測數(shù)據(jù)協(xié)議、傳感設備接口標準化建設。
(2).生態(tài)要素業(yè)務化觀測
以海洋業(yè)務觀測形成的水文氣象參數(shù)為基礎,進一步擴展觀測要素種類,如生態(tài)環(huán)境要素原位自動觀測、海洋碳源/碳匯觀測、生物光學測量、海水表皮層光學特性測量、海水化學成分測量、海表面大氣成分測量,形成精細化的海洋監(jiān)測業(yè)務系統(tǒng)。實現(xiàn)生態(tài)要素的現(xiàn)場自動監(jiān)測,融入業(yè)務化觀測體系,支持海洋生態(tài)災害預報預警、生態(tài)治理與修復。
(3).精準應用與服務