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海洋观测作为海洋科技的重要组成部分，在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、加强国防建设、寻求新的发展空间等方面发挥着十分重要的作用。也是一个国家综合国力的重要标志。早在20世纪80年代中期，海洋发达国家就相继出台了海洋科技发展战略。进入21世纪后，围绕海洋活动的国际政治、经济、军事发生了深刻的变化。在新海洋战略及其军事需要的推动下，各国继续调整其战略，并进一步增加对海洋观测领域的投资。
海洋技术的演进 海洋技术的发展源于对船舶技术发展的需求。由于罗盘技术在航海中的广泛应用，以及积累的拉星、地理、潮流、季风等航海知识，以及造船技术的发展，海洋技术的发展推动了海洋技术的发展。海洋测绘技术正是从船舶安全航行的需要出发，被称为海道测量。 1872年12月7日至1876年5月26日，排水量为2300吨的“挑战者”号海洋科学研究船开展了为期三年半的海洋调查活动，开启了现代海洋科学研究的历史。这次旅行是由英国爱丁堡大学的C.W. Thomson领导的。该船配备了当时世界上最先进的海洋科学仪器和技术设备。对北冰洋以外的世界海洋进行水文调查、深度测量、深水拖网、测温等技术工作，获得海洋深水温度分布数据，发现海洋生物4400多种，绘制了水深图，首次采集锰结核，发现深海软泥、红土等。 当时，回声原理已经被发现，温度和压力传感器逐渐应用于水下作业。拖网、海水采样器、沉积物取样设备等机械仪器设备也大量发明和应用。这些海洋技术装备和海洋科学考察成果为现代海洋地质学、海洋化学和海洋生物学的研究奠定了坚实的基础。
20世纪40年代，冯·诺曼发明了计算机技术，将海洋技术带入了自动化时代，极大地促进了海洋科学研究和海洋事业的发展。水声技术的发展和潜水器的出现是自动化海洋技术发展的重要标志。1917年，法国科学家朗之万根据压电效应原理发明了由晶体和钢组成的声学换能器，由此产生了世界上第一台回声测深仪。 鉴于声在水中的良好传播特性，水声技术已成为海洋技术的重要理论和工作基础。利用声波的特性，人们可以进行水下探测的应用，甚至可以进行深海海底地形测量、海洋勘探、水下通信和水下定位导航。除回声测深仪外，还有侧扫声纳（海底地貌仪）、多普勒声纳、ADCP测速仪、鱼类探测器、水声通信系统等。海洋声学技术和设备已成为海洋技术不可或缺的组成部分。 顾名思义，潜水器是一种具有水下作业能力的潜水装置或运载平台。它可以分为无人驾驶和有人驾驶。主要用于执行水下任务，如水下观测、海底勘探、水下采样、水下作业等。20世纪30年代，世界上第一台名为“fens-1”的潜水器出现在瑞士，由皮卡尔教授发明，开创了潜水技术的历史。可以说，潜水器的出现已经成为海洋技术最重要的研究方向，也可以称之为海洋技术的“皇冠”。
同时，随着海洋事业的不断推进，在海洋资源开发、海洋能源利用、海洋环境保护、海洋军事、海洋科学研究与调查等各个方面对海洋技术提出了更高的要求。海洋技术的智能化应从自主式水下航行器（AUV）的发明开始。真正意义上的自主潜水器的开发始于19世纪50年代。它主要用于开发民用海洋石油和天然气，以及打捞在军事试验中丢失的潜艇武器（如鱼雷）。除了AUV，水下滑翔机也是智能海洋技术的重要产品。近年来，它已成为海洋科学研究、海洋军事应用等领域不可或缺的角色。 各种海洋观测项目的实施，如美国的ioos计划、网络化移动观测平台和海底观测网络技术，特别是移动和固定相结合的海底观测网络技术，是智能海洋技术的另一个重要阶段。进入21世纪后，随着物联网、云计算、大数据、移动互联网、超大规模计算等技术的发展，为海洋技术的智能化发展注入了新的活力。“智能海洋”是海洋技术领域的一个新热点，也是智能海洋技术的发展方向。 海洋观测方法与仪器 海洋观测仪器按结构原理可分为声学仪器、光学仪器、电子仪器、机械仪器、遥测和遥感仪器。根据运载工具的不同，它也可分为三个方向：天基、海基和水下，包括舰载仪器、潜水仪器、浮标仪器、岸站仪器、飞机和卫星仪器。 其中，船上的海洋观测仪器种类最多，可分为弃置式、自回式、悬挂式、拖曳式等。使用一次性仪器时，将传感器部分放入海里，观测数据通过电线或无线电波传输到船舶上。传感器在使用后将无法恢复。观察时，自动返回仪器沉入大海，完成测量或取样任务后卸载压载物，并通过自身浮力返回大海。吊具利用船上的绞盘臂从船舷送入大海，并在船舶抛锚或漂流时进行观察。被拖仪器工作时，从船尾放入大海，拖到船尾进行航行观测。
海洋观测仪器对使用者来说，通常按所测的要素进行分类。例如测温仪器、测盐仪器、测波仪器、测流仪器、营养盐仪器、重力和磁力仪器、底质探测仪器、浮游生物与底栖生物仪器等等，大致归纳起来可以划分成4大类。 ⒈海洋物理性质观测仪器 用于观测海洋中的声、光、温度、密度、动力等现象。因为海水密度不便直接测定，通常用温度、盐度和压力值计算得到，所以盐度测量成为一个必测参数。 温盐测量：观测海水温度、盐度和压力的仪器，20世纪60年代以前只能用颠倒温度表、采水器、滴定管和机械式深温计(BT)，现在则用电子式盐温深测量仪(STD或CTD)等；船只走航测温常用投弃式深温计(XBT)，空中遥感观测海水温度则用红外辐射温度计。
潮汐观测：岸边潮汐观测使用浮子式验潮仪,外海测潮采用压力式自容仪,大洋潮波的观测依靠卫星上的雷达测高仪。 海浪观测：海浪观测仪器的品种比较繁杂，有各种形式的测波杆、压力式测波仪、光学原理的测波仪、超声波式测波仪，近年用得较多的是加速度计式测波仪。 海流观测：海流观测相当困难，或用仪器定点测量，或用漂流物跟踪观测。定点测流是海洋观测中常用的办法，所用仪器有转子式海流计、电磁式海流计、声学海流计等，其中最流行的是转子式仪器。 水声测量：海洋声参数仪器主要有声速仪，用以观测声波在海水里的传播速度。 光学测量：海洋光参数仪器有透明度计和照度计，用以观测海水对光线的吸收和海洋自然光场的强度。 ⒉海洋化学性质观测仪器 海洋观测中使用的化学仪器主要用于测定海水中各种溶解物质的含量。在20世纪60年代之前，除了一些可以在船上用滴定管和视觉比色装置完成的项目外，大多数项目都必须保存样本并将其带回陆上实验室进行分析。自60年代以来，海洋盐度计、海洋pH计、溶解氧计、海洋分光光度计和海洋荧光计逐渐被调查船采用。 近年来，海洋单一化学分析仪器与自动控制装置相结合，形成了海洋多元自动测定仪器。该综合仪器还可配备电子计算机，以提高其自动化程度。 海洋化学分析仪器的工作原理大致可分为两类：一类是利用传感器（主要是电极）直接测定化学参数；一种是通过样品显色进行光电比色测定。目前，海水中的各种营养物质都是用比色仪测量的，pH值、溶解氧和氧化还原电位都是用电极仪器测量的。 ⒊海洋生物观测仪器 海洋生物种类繁多，从微生物、浮游生物、底栖生物到游动生物，有不同的观测仪器。采样后需要对海水中的微生物进行研究。取样工具包括多背水收集器和无菌水袋。 浮游生物采样器主要包括浮游生物网和浮游生物连续采样器。底栖生物通过底拖网、泥浆采样器和取样管取样。通过渔网对游动生物体进行取样，观察鱼群，并使用鱼类探测器。 海洋初级生产力的观测不仅使用化学仪器测量营养物质和光学仪器测量光场强度，而且还使用荧光计测量海水中叶绿素的含量。 为了观察海洋中海洋生物的自然状态，有必要使用水下摄影技术，有时还需要潜水技术。水下实验室或潜水器可以使人们在海底停留很长时间。它是观察海洋生物活动的良好设备。 ⒋海洋地质及地球物理观测仪器 沉积物取样设备是最早开发的海洋地质仪器，分为表层取样设备和柱状取样设备。地面取样设备，又称泥浆收集器，包括重力式泥浆收集器、弹簧式泥浆收集器和箱式泥浆收集器，箱式泥浆收集器可以保持沉积物的原样。 底部材料柱状取样工具包括重力取样管、振动活塞取样管、重力活塞取样管和水下浅孔钻机。有一种重力取样管，通过玻璃浮子装置使柱状样品漂浮，称为自返式取样管。结合沉积物取样，还可以进行海底摄影。 回声测深仪是观测水深、地形和地层结构最常用的仪器。侧扫声纳，也称为地貌仪，安装在船体或拖曳体上，用于观察海底地形。地层剖面仪利用声波在海底沉积物中的传播和反射来测量地层结构。 海洋地球物理仪器包括重力仪、磁强计和地热仪。地热计的结构相对简单。热敏电阻放置在钢探头顶部，通过重力插入海底，以测量海底沉积物的温度。
全球海洋观测系统及最新技术 全球海洋观测系统包括海洋业务应用和海洋生物生态环境。从海洋本身到世界上一些人口居住的沿海环境，它在全世界都有高度的参与。例如，用于测量海洋表面温度、海洋颜色、海洋表面地形和海洋表面矢量流的Argo全球剖面浮标阵列和虚拟卫星星座，已成为全球海洋观测系统在区域和全球海洋评估、渔业管理、渔业管理和海洋管理等方面的驱动力，过去十年中的生态系统服务和实时服务。同时，为了满足海洋气候、应用服务和海洋生态系统健康扩展的需要，显然需要新的观测结果和数据，特别是海洋生物基本变量的测量。因此，有必要将全球海洋观测系统从公海扩展到大陆架和沿海地区。目前，全球海洋观测系统正在运行高频雷达网络，如海洋滑翔机、动物标识计划和海洋酸化网络。让我们在下面详细讨论一下。 ⒈高频雷达 全球高频雷达网（ghfrn）可以在海岸线200公里范围内每小时生成一张海洋表面流动图。它正在成为区域海洋观测系统的标准部分。目前，约有400个台站正在运行并实时采集当前地表信息。全球高频雷达网络旨在使整个区域的数据格式标准化，制定高频雷达测量的质量控制标准和新兴应用，并加速将地表流测量吸收到海洋和生态系统模型中。目前，世界上只有2%的海岸线是用这种技术测量的。截至2018年，约有281个台站报告，亚太地区约有140个装置处于活动状态，预计随着菲律宾和越南的新装置，这一数字还会增加。 ⒉海洋滑翔机 水下滑翔机和其他自主水面载具是独特而通用的观测平台，可以在关键数据稀疏地区进行持续自主的表面及以下海洋数据收集，这对其他观测平台来说是具有挑战性的。他们随着机构和国家级水下滑翔机操作的发展和成熟，人们已经意识到区域和国际合作的好处和机会。从区域上讲，滑翔机运营商聚集在一起，形成了每个人的滑翔机观测站（EGO）和水下滑翔机用户组（UG2）等用户群，以共享最好的实际操作，提高操作可靠性和数据管理，并共同努力改善滑翔机监控，海洋观测及滑翔机平台的开发。鉴于水下滑翔机具有收集各种规模的物理和生物地理化学测量值的能力，最终将成为全球海洋观测系统内的观测元素。
⒊动物追踪 目前，全球海洋观测系统已确定了9个新的基本海洋生物变量，包括“鱼类丰度和分布”和“海龟、鸟类和哺乳动物丰度和分布”。动物跟踪技术（声学和卫星技术）在世界各地得到广泛应用，它可以连续观察物种的分布和数量。目前，在全球海洋观测系统的生物学和生态系统中部署了2000多个声学跟踪站（接收器），并跟踪了130多种具有商业、生态和文化价值的水生物种。自2004年以来，通过标记海洋哺乳动物，如南象海豹，在世界海洋中收集了超过500000个温度和盐度垂直剖面。这些数据是对Argo收集的数据的补充，并且已经证明，在观测数据稀少和缺失的海豹采样区，将温度剖面吸收到全球海洋预测模型中对区域温度和盐度的预测具有积极影响。包括美国综合海洋观测系统、欧洲全球海洋观测系统和综合海洋观测系统在内的几个全球海洋观测系统区域联盟正在开展动物追踪项目，并致力于支持动物追踪数据的国际标准化。 ⒋全球海洋酸性观测网络（GOA-ON） 全球海洋酸性观测网络用于记录远海、沿海和河口环境中海洋酸性的状况和进展，了解海洋酸性对海洋生态系统的驱动力和影响，并提供必要的时空分解生物地理化学数据以优化海洋酸性的建模。他们通过全球海洋酸性观测网络和全球海洋酸性观测网络数据浏览器关注海洋酸性活动，数据浏览器提供对海洋酸化数据和数据合成产品的访问和可视化，这些酸化数据和数据合成产品是从全球范围内各种来源收集的，包括系泊设备，科研巡游船和固定时间序列站。目前，全球海洋酸性观测网络遵守全球海洋观测系统数据原则，其全球数据门户网站是在美国综合海洋观测系统数据门户网站的基础上建立的。 ⒌其他 地球观测小组的海洋生物多样性观测网络（MBON）优先考虑海洋生命的观测以满足特定用户的需求，同时也为综合持续生物观测提高了效率和机遇，并开发将生物学观测与物理和生物地理化学观测相叠加的产品，以描述生态系统的影响改变生活社区。在沿海海洋监测中还开发了其他一些具有成本效益的仪器，例如“摆渡箱”系统和浅水Argo剖面浮标（含氧气和叶绿素a测量值）。为了进行环境评估，在沿海水域进行了大量的离线进行的化学和生物观测。“浮游生态系统全球一致化定量观测”系统可通过离散水样、网状拖曳、连续浮游生物记录仪（CPR）和卫星海洋颜色等多种方式，以获取更大价值的机会，尤其是在与生物地理化学和生态系统建模方法配合采用时。
全球海洋观测系统的扩展涵盖了生物基本海洋变量、大陆架和沿海海洋系统，而海洋生物地理信息系统旨在为科学、保护和可持续发展提供有关海洋生物多样性的全球开放数据和信息交换所。高频雷达、海洋滑翔机、动物标记和跟踪，“摆渡箱”和Argo浅水剖面浮标，未来将作为全球海洋观测系统中的观测要素研究。在未来，物理-生物地理化学观测系统、海洋酸性观测网络和海洋生物多样性观测网络的建立，对于实现跨地区、团体和技术的新合作所提供的机会至关重要。
[1]陈鹰：海洋技术的发展历史，浙大海洋传媒 [2]尹路等：海洋观测技术现状综述，《舰船电子工程》 [3]plus观察者，全球海洋观测系统最新最全观测技术一览 [4]梁捷：海洋观测技术，声学技术 6 n; d q% @- W! B% l
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