第18 卷 第2 期 1999 年6 月 海 洋 技 术 OCEAN TECHNOLOGY Vo1 .18 ,No .2 June , 1999
我国海洋探测技术五十年发展 的回顾与展望(一) 朱光文
(国家海洋局海洋技术研究所, 天津 300111) 摘 要
今年是中华人民共和国成立五十周年。本文综述我国海洋探测技术五十年发展的主要成就,
展望我国海洋探测高技术的近期发展。本文涉及的海洋探测技术包括:海洋环境自动观测技术、 海洋遥感技术、水声技术、水下工程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术。 关键词:中国海洋探测技术 成就 展望 中图分类号:P71 文献标识码:A 前 言
海洋科学研究、海洋探测、海洋资源开发是海洋活动的三大主题。海洋探测为海洋科学研 究和海洋资源开发服务。获取海洋环境和资源信息是海洋探测的任务。维护海洋权益、开发 海洋资源、保护海洋环境、减轻海洋灾害、提高海上防御能力、促进海洋科学发展, 是海洋探测
的目的。海洋探测技术一般可分为海洋环境自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工
程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术。新中国成立五十年来, 特别是改革开放以来, 海 洋探测技术的各个方面都取得了重大进展, 有许多成就。海洋技术已列入国家高技术研究发 展计划(863), 并将进入第二期863 计划(S —863)。温故而知新。回顾我国海洋探测技术五十
年发展的成就, 展望近期的发展, 有助于从管理层次上较全面地了解我国海洋探测技术的发展
现状, 把握海洋探测技术今后的发展。 1 海洋环境自动观测技术
海洋环境自动观测技术主要包括:海滨环境观测技术、浮标观测技术、船基调查和观测技 术、高频雷达海面环境探测技术及其它海洋环境自动观测技术。观测对象是水面和水下环境 参数。观测方法主要是接触式器测或短距离遥测。 收稿日期:1999 -01 -12
1.1 海滨环境观测技术
海滨环境观测技术是指利用沿岸、平台、岛屿作为观测平台, 设立多参数或单参数的海洋 环境观测站, 对海洋水文、气象和水质进行观测或监测的技术。到1997 年止, 我国有各种海滨
观测站524 个, 其中海洋站61 个, 验潮站191 个, 气象台站113 个, 地震观测站158 个, 雷达站
1 个。全国联网监测的海洋污染监测站248 个。海滨观测是海洋环境预报和信息服务的主要 数据源, 确保海滨环境观测的定点、连续、自动、可靠观测及实时数据传输是海滨环境观测技术
要解决的主要问题。
80 年代以前, 海滨观测以人工观测和纯机械仪器观测为主, 而且仅限于水文、气象观测, 纯机械的模拟记录浮子式验潮仪、岸用光学测波仪、水银温度表、机械或电接式风速风向仪、氯
度滴定仪等仪器是海滨环境观测的主要手段。80 年代重点发展了电测仪器, 并充分利用计算 机技术和数据通讯技术, 实现多参数的集成和自动观测及数据的自动处理和远距离传输。海 洋水文气象自动观测站已在小麦岛、南沙、吕四海洋站运行多年, 并不断改进, 逐步完善, 在全
国海洋台站观测网推广。目前, 除了表温和表盐, 海洋水文气象观测基本实现了自动化。水质
参数是80 年代以来逐步增加的监测项目, 目前主要依靠取样测量或室内分析。
50 年来, 在单台观测仪器方面, 海洋技术研究所、山东省海洋仪器仪表研究所、中科院海 洋研究所、青岛海洋大学、第三海洋研究所等单位先后研制和生产了数字式浮子验潮仪、压力
式无井验潮仪、声学水位计、声学测波仪、重力测波仪、台站数字式气象仪、实验室盐度计、光折
射盐度计等多种海洋仪器。其中海洋技术研究所研制的SYA2 -1 型实验室盐度计测盐精度 和自动化水平都比较高, 获国家海洋局科技进步二等奖和国家级新产品奖;SSJ1 -1 型声学水
位计不需要验潮井, 接近美国声学水位计的水平, 获国家海洋局科技进步二等奖。
在海洋水文气象自动观测系统方面, 海洋技术研究所结合不同海洋站的特点, 先后研制了 几种型号的自动观测系统。80 年代, 有代表性的成果是1988 年研制的用于南沙海洋站的 ZQA3 -1 型海洋水文气象自动观测系统, 可自动监测潮汐、波浪、风、气压、气温、相对湿度、表
温、表盐等海滨环境参数, 波型、波向、云等人工观测项目由计算机键盘输入, 观测结果由计算
机处理后存储、打印、编报, 然后通过短波通讯和ARGOS 卫星通讯实时或准实时的发回岸站, 该项成果获国家海洋局科技进步二等奖。90 年代中期, 随着计算机技术和数据通信技术的发 展, 先后又研制了XZA 系列海洋水文气象自动观测系统, 并实现了海洋台站的微机有线数据
通讯和应用软件的故障远程诊断和修复。
先进海洋国家海滨观测技术的主要特点是:① 数据采集和控制的硬软件平台的功能强、 集成度高、可靠性好、功耗低;②主要以卫星通讯方式实时传输数据, 时间延迟不超过30min , 并用卫星上的振荡器统一校准采集和控制平台的时钟, 准确度达到2 秒/月;③用太阳能电池
供电;④组网观测和可视化的信息服务。
为提高我国海滨观测的技术水平和产业化能力, 近海环境自动监测技术研究课题已列入 “九五”国家863 计划的“818”主题, 重点研制海洋环境观测通用的数据采集和控制硬软件平
台, 研制多功能波浪浮标和强风计, 研究台站系统的抗雷电干扰技术, 研究台站系统的遥控监
测和事件监控技术及系统故障自我诊断和远程修复技术, 并研制可定点连续监测的溶解氧、 pH 、营养盐等传感器或仪器。课题承担单位是海洋技术研究所。预计到2000 年, 除了水质参
数以外, 我国的海滨环境观测技术将接近国际90 年代的先进水平, 并能形成商品化生产能力。
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1.2 浮标观测技术
浮标观测技术包括锚定资料浮标、潜标、漂流浮标及投掷浮标。浮标观测的特点是, 能在 恶劣海洋环境下无人值守, 自动、连续获取水面和水下的海洋环境数据。浮标观测技术是海洋
环境观测技术的重要组成部分和主要发展方向之一。 1.2.1 资料浮标技术
我国海洋资料浮标的研制起始于50 年代末。60 年代中期的全国第一次海洋仪器会战研 制了我国第一套海洋资料浮标原理性样机。70 年代, 山东省海洋仪器仪表研究所研制成功了 HFB -1 型直径10m 圆盘形浮标, 布放在黄海南部和长江口北部海区;中科院南海所研制成功 了“南浮-1”号直径6m 的圆盘形浮标。两种浮标都用蓄电池供电。“南浮-1”号用高频数字 通讯, 系统有遥测、遥控、检错、报警、加密观测及遥控指令时钟校准等功能, 自动化程度要比
HFB -1 型浮标高一些。
80 年代中期, 资料浮标的研制列入国家“七五”科技攻关计划, 并采用用户和研制单位联 合、国内技术优势单位之间强强联合的技术路线, 先后研制成功了FZF2 -1 型10m 直径的圆 盘形浮标(1989 年, 山东省海洋仪器仪表研究所)、FZS1 -1 型直径3m 的圆盘型浮标(1990 年, 海洋技术研究所)、FZS2 -1 型直径10m 的深海圆盘形资料浮标(1991 年, 中科院南海海洋
研究所)。FZF2 -1 型和FZS1 -1 型资料浮标共同荣获国家海洋局科技进步一等奖和国家科 技进步二等奖。上述三种浮标存在的共同性问题是, 受当时元器件质量和计算机水平及数据 通讯技术的制约, 系统的可靠性和数据有效接收率都较低, 不能满足海洋环境观测的需要。渔
民海上活动对浮标的破坏也给浮标的管理和正常运行造成困难。
90 年代中期, 我国浮标技术有了很大的进展, 山东省海洋仪器仪表研究所先后改进和研 制了FZF2 -2 和FZF2 -3 型资料浮标。技术上的主要进步表现在以下几个方面:①用
INMASA T -C/GPS卫星通讯和定位, 提高了数据的有效接收率和浮标的定位精度;②数据采 集和控制平台采用模块化结构, 提高主机的可靠性, 去掉双机热储备, 降低了成本;③采用 8MB 固态存储器代替数字磁带机和硬盘机, 提高了数据存储的可靠性;④采用太阳能电池板 和蓄电池组合供电, 使蓄电池数量由原来的190 多块减少到十几块, 方便了浮标的维护;⑤用
卫星通讯后, 简化了岸站的硬软件配置;⑥浮标设计在位周期由一年提高到两年。
总体上看, 我国的资料浮标技术已接近90 年代中期的世界先进水平, 今后发展的主要方 向是:①提高传感器和系统的可靠性;②发展小型资料浮标;③发展污染和生态环境监测浮标。 1.2.2 潜标技术
海洋技术研究所于1978 年开始潜标技术的预先研究, 比先进海洋国家晚启动了约20 年。 1982 年, 作为国家海洋局的“六五”重点项目立项研制千米测流潜标系统。关键技术是声学应
答释放器、系留系统的设计和计算、系统的布放和回收技术。先后进行了三次海上实验, 布放
六套潜标系统, 安全回收了五套系统, 取得了系留系统倾斜和受力变化实验数据及6 个月的深
海腐蚀和污损挂板实验数据。系统在位连续工作最长105d , 首次观测到连续15d 的南海某位
置900m 深处的海流数据, 测得当地平均流速为15 .6cm/s 。
1987 年, 该所与有关单位合作, 承担了国家“七五”科技攻关项目76 -05 -04 专题的研究 任务, 研究深海4000m 测流潜标关键技术。经过近4 年的努力, 完成了深海应答释放器、深海
海流计、雷达信标机及部分系留部件的研制。1990 年12 月通过技术鉴定和国家验收, 并荣获
1992 年度国家海洋局科技进步二等奖。利用该项研究成果, 在两次中日合作黑潮调查中, 共
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