经略海洋、认识海洋：加强建设海洋大地控制网 -加强我国海洋建设的措施有哪些

袁爱忠

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海洋大地控制网是国家大地基准网的重要组成部分，是海洋大地测量、海洋测绘和水下导航定位的基础，是海洋活动尤其是水下航行的重要参考基准；海洋大地控制网也是海洋权益维护、海洋资源勘探、海洋环境监测的重要基础设施，还是海洋科学研究的重要支撑。海洋大地控制网需尽可能覆盖海面、水中和海底。美国、日本等少数发达国家早已开展了海底大地控制网建设研究。相比之下，我国海底大地控制网建设起步较晚，缺少自主可控的海底基准信标装置，水下导航定位技术单一，难以有效满足海洋勘探、海洋经济开发、海洋科考、海洋环境监测、海洋权益维护等各种海洋活动的需要。

维护国家海洋权益和国家安全的重要基础设施

海洋安全是国家安全的最前沿阵地，国家安全保障离不开海洋大地基准支撑和海洋导航定位保障。无论是海洋权益维护还是海洋安全保障，都必须有海洋大地测量基准与水下导航定位能力。维护海洋权益首先必须扩大海洋活动空间，提高海洋水上和水下安全航行能力。此外，维护海洋安全和海洋权益不得不大力强化我国的海防能力，海防能力的提升首先要有海底大地测量基准与水下PNT基础保障能力的提升，如此才能确保水下载体航行，特别是隐蔽航行安全。然而，我国陆海空间基准未形成统一体系，海底基准基础设施几乎空白，水下导航技术手段单一，严重影响我国海洋权益的维护和各种海上活动的开展。在国家科技实力和经济实力不断增强以及相关技术储备不断丰富与完善的情况下，建立和发展陆海一体的空间基准体系，发展水下导航定位新手段已迫在眉睫。

国家蓝色海洋经济、“21 世纪海上丝绸之路”的基础支撑

共建“21世纪海上丝绸之路”有助于中国与海上丝绸之路沿线国家在航运、能源、贸易、科技、生态等领域开展全方位合作，有利于扩展我国经济发展战略空间，支撑我国经济持续稳定发展，同时对促进区域繁荣、推动全球经济发展具有重要意义。“21世纪海上丝绸之路”建设首先要有时空基准统一地理空间信息的保障，要有海洋导航定位技术和装备的支持，因此，大力发展海洋大地测量基准与导航技术已成为国家空间基准服务国民经济建设的新任务和新使命。

海洋资源开发和海洋环境监测的重要支撑条件

海洋资源开发是我国资源供给的重要途径。国家海洋大地测量基准可为海洋资源调查、勘探、开发提供坚实的基础，提高国家海洋资源开发能力，促进海洋经济高质量发展。例如，海底大地控制网可为海底工程施工提供控制，为石油钻井平台的定位或复位、海底管道的敷设、水下探测器的安置或回收等提供高精度定位。国家海底大地控制网建设还可为海洋经济建设提供测绘保障，为我国社会经济可持续发展做出贡献。水下导航定位可广泛应用于包括海洋资源勘察与开发、海底地形地貌勘测以及深海探测等领域。

此外，国家海洋环境监测需要集成高精度导航、定位和授时技术，为各类海洋环境参数提供准确可靠的空间位置和时间信息，特别是在海洋潮汐、水文观测等方面，不仅需要在我国沿海实现观测资料的陆海统一，还需要在全球范围内确保观测数据的时空基准统一。

数字海洋、透明海洋和智慧海洋的核心要素

数字海洋是海洋全信息的数字化，是透明海洋的前提条件，更是智慧海洋的基础和核心。数字海洋建设首先必须构建立体式观测网络，从空间、海面、水下甚至海底获取各类海洋环境信息，包括海洋几何信息、物理信息、化学信息、生态信息等，这些信息的共同特征是都必须有位置属性；数字海洋还必须有网络信息，否则各个区域的各类海洋信息将成为“信息孤岛”，构不成整体的海洋信息平台，而各类海洋信息必须有高精度时间和空间框架的支持，否则这些信息将成为杂乱无章的信息。

透明海洋是数字海洋的升华。透明海洋需要数字海洋的支撑，没有足够密度、足够分辨率的海洋综合数据支撑，海洋不可能透明化。建立透明海洋必须有足够的海洋感知信息支持，无论哪类感知信息，都必须有时间和空间属性，因此大地基准信息、导航定位信息及时间信息就成为透明海洋的基础。

智慧海洋是数字海洋、透明海洋的升华，也是智慧地球的重要组成部分。智慧海洋不仅需要海量的、高空间分辨率和高时间分辨率的海洋信息的支持，还需要将海洋大数据与专家知识相结合，形成海洋知识图谱，将新一代信息技术与海洋环境、海洋装备、人类活动和管理科学深度融合，实现互联互通、智能化挖掘、智能化决策与智能化服务。

海洋大地测量基准与海洋 PNT 是数字海洋、透明海洋和智慧海洋的基础信息要素，也是智慧海洋的知识图谱生成的关键。我国正在建设的海洋观测网可提高海洋观测的观测精度和海洋环境感知能力，并为实现智慧海洋资源共享、海洋活动协同、智慧经略海洋提供重要支撑。

海洋科学及地球科学问题研究的基础平台

海洋科学属于地球科学范畴，而海洋大地测量和海洋测绘又是海洋科学研究的基础。海洋科学发展离不开海洋观测基础设施，离不开海底及海洋环境观测信息，更离不开海洋高精度导航定位技术和装备支撑。

海底大地控制网是构建陆海统一大地基准体系的重要内容，也是构建陆海空天导航定位技术体系的重要环节。

海底大地控制网作为我国大地基准的重要组成部分，将有效填补我国大地基准在海底的空白，极大提高国家测绘基准服务能力，为现代地球相关学科（如空间科学、地球物理学、地震学、地质学、石油物探等）提供高精度海洋大地测量观测数据。

由于许多海底板块上面没有海岛，海底大地测量基准观测就成为研究海洋板块运动及其板海底大地控制网也是陆海空天全球性时空基准建立和维护的重要组成部分，构建全球性海底大地控制网是地球科学未来10～20 年亟须解决的重要科学与技术难题。中国作为一个海洋大国，亟须在国家层面开展海洋大地测量基准的研究和工程实施，为海洋科学和地球科学研究提供基础平台。目前，我国海底大地控制网相关技术研究尚处于起步阶段，受复杂海洋环境影响和薄弱技术平台制约，海洋大地测量基准工程实施正面临诸多挑战。

海底板块运动、海底滑坡和垮塌与海底沉积物变化监测等地学研究，对海底基准观测技术提出了更高的要求。我国也是海洋灾害频发的国家之一，时常受到海底地震、海啸、海水入侵、海岸侵蚀、台风等多种灾害的影响。建立国家海底大地控制网，可为我国海洋环境及灾害过程监测提供统一的时空基准，有利于从陆海统筹角度研究我国海洋灾害的成因与机理。国家开展大陆架调查、大洋科学考察、大洋发现计划、南北极考察等科学活动，也都离不开海洋/水下高精度导航技术。

本文摘编自《中国学科发展战略· 海洋大地测量基准与水下导航》，由中国科学院组织编写，标题和内容有调整。语音播报为智能生成，如有疑问请以文本为准。科学人文在线，与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播，关注人类社会的可持续发展，创造有价值的阅读！

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作者简介

本书项目组长杨元喜， 中国科学院院士，大地测量专家，长期从事大地测量理论和应用研究。1956年7月出生于江苏泰县，1980年毕业于郑州测绘学院，1991年获中国科学院测量与地球物理研究博士学位，2007年当选为中国科学院院士。

内容简介

我国海洋大地测量与导航学科及技术发展滞后，海底大地测量基准空白，水下导航定位手段匮乏，难以有效支撑我国日益活跃的海洋活动，更无法保障我国海洋强国建设，这与我国海洋经济建设和海防建设目标极不相配。本书论述了海洋大地测量基准与水下导航在海洋权益、国家安全、海洋经济及海洋科学研究等方面的战略支撑地位，在分析国内外相关科技领域发展现状和趋势的基础上，提出了我国海洋大地测量基准及海洋定位、导航和授时（PNT）体系建设的发展途径，梳理了海洋大地测量基准与水下导航技术领域的难点问题、关键技术及发展方向，给出了学科发展建议。

本书可供国家综合 PNT 体系建设、海洋科技以及大地测量与导航学科的政策制定、发展规划、科学研究及技术研发等相关人员阅读。