发展研究 | 美国正加紧对其海洋专属经济区实施测绘工作 - 海底地质测绘设施

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本文作者为自然资源部测绘发展研究中心薛超、陈汉生。文章于2023年4月24日发表于内参《测绘地理信息智库建议》第190期。

美国是世界公认的海洋强国，尤其是拥有世界上最大的专属经济区（EEZ），其专属经济区的面积超过陆地50州的总和。充分认识海洋、利用海洋一直是美国近年来最优先的战略性任务之一。近年来，多届政府从顶层设计、法律法规等层面自上而下地对国家海洋测绘和调查工作进行设计，海洋测绘也成为美国海洋战略中的重要一环。本文主要介绍美国近年来开展的海洋和海岸带综合测绘工作，并对未来一段时间我国谋划开展海洋测绘工作提出建议。

一、美国海洋测绘工作顶层设计

（一）早期至 2018年时海洋测绘工作的部署美国海洋战略主要经历了从19世纪末扩张主义到二战时期开展全球战略再到冷战对抗等阶段。21世纪以来，美国海洋战略面临着恐怖主义、大国竞争、全球自由航行等多元挑战。在此期间，海洋测绘工作为军事斗争和海洋经济发展提供了关键基础支撑。美国开展海洋测绘和调查工作的时间较早。据不完全统计，截至2018年共有十余部法律、总统备忘录、官方出版物等直接或间接地对海洋测绘和调查工作职责进行部署。《海岸和大地测量法（1947）》、《海岸带管理法（1972）》、《海道测量服务改进法案（2002）》、《海洋和海岸带综合测绘法（2004）》、《海洋和海岸带综合测绘法（2009）》、《沿海和海洋综合观测系统法（2009）》《海洋、海岸和五大湖的管理总统令（2010）》、《国家海洋战略买施计划（2013）》等联邦法律均对海洋、海岸带测绘工作的总体部署或组织架构进行明确，具体介绍见表1。在这一时期，布什政府、奥巴马政府等也通过签署行政命令，分别成立了本届政府的海洋政策委员会，作为海洋事务的综合协调和最高领导机构对国家的海洋战略进行设计。总的来说，2018年前美国海洋测绘工作主要由大气和海洋管理局、海军、联邦地质调查局等部门根据职责分别开展。同时为避免重复测绘，2009年之后美国正式成立海洋测绘机构间委员会，负责协调领海和沿海水域的海洋测绘工作。在2018年之前的这一时期，海洋测绘工作在美国海洋战略总体布局中的地位已经显著提升，但是海洋测绘工作的优先区域、工作重点和工作进度都还未充分明确。（二）2018年至今对海洋专属经济区测绘工作的重点部署 美国海洋专属经济区（EEZ）概念于1983年由里根政府提出。自提出后，美国对专属经济区的测绘和调查工作重视程度不断增加。尤其是2018年之后，美国海洋测绘的主要工作都是围绕专属经济区测绘展开。2018年，特朗普政府签署了13840号总统令《提升美国经济、安全、环境利益的海洋政策》、指出美国的海洋和五大湖水域是美国经济、安全、提升全球竞争力和维护社会福祉的基础，支撑国民经济发展。命令成立国家海洋政策委员会，作为负责协调联邦机构海洋相关事务的最高级机构，以更好协调各部门海洋自然资源管理和海洋事务。2019年，特朗普又签署了《美国专属经济区和阿拉斯加海岸线及近岸海洋测绘》，总统备忘录，指出“美国拥有世界最大的专属经济区，包含大量未充分利用的自然资源和关键矿产、海洋药物等，但仅有约 40%的专属经济区经过了调查和测绘”。备忘录确定美国国家海洋政策委员会应制定专属经济区测绘国家战略，增加机构间合作。2020年，美国国家海洋政策委员会正式向美国总统行政办公室    提交《美国专属经济区测绘、勘探和表征国家战略(NOMEC战略)》并指出“海洋、海岸和五大湖区是美国最珍贵的资源之一。它们是我们国家身份和国家未来的一个组成部分。全面了解我们的海洋是推动科学发展、发展海洋相关产业、为平衡海洋使用和保护提供决策依据以及促进国家繁荣和安全的根本。虽然技术和认识不断提高，但美国目前缺乏许多基本关键信息”。除以上专门针对专属经济区海洋测绘的战略文件之外，美国国家海洋和大气管理局海岸测量处在 2020年公布的《海岸测量处对国家海洋测绘战略的贡献》报告中详细阐述了两项战略目标一是优化美国水路基础设施建设，构建美国国家测深资源数据库二是完成美国全水域高质量测绘，利用先进测绘技术实现大数据采集，全面获取未测绘水域基础数据。2022年，美国还参与了联合国教科文组织启动的“海底2030”项目，到2030年将在成员国和私营部门支持下完成至少 80%全球海床的测绘。二、美国专属经济区海洋测绘工作安排与进展2020年6月发布的《美国专属经济区测绘、勘探和表征国家战略(NOMEC战略)》，是近期美国海洋测绘最主要战略，也是各联邦部门共同完成海洋测绘主要任务的遵循。该战略从维护国家安全、环境、经济利益角度出发，确定部门协调机制，明确美国海洋测绘优先区域，充分考虑成熟技术和新技术在海洋测绘中的应用，调动企业、各州政府、学术机构与联邦各部门形成伙伴关系。该战略提出五大目标，并细化实施任务，具体如下:目标一:建立跨部门行动和资源协调机制过去美国海洋测绘和勘探工作主要是通过政府内部机构、政府参与公众咨询委员等方式开展，没有战略层面上的整体协调机制和程序。为促进联邦政府高效协调和有力调动各部门参与工作需要建立跨部门的协调机制。任务1:成立国家海洋测绘、探测和表征(NOMEC)战略委员会在海洋政策委员会下设立国家海洋测绘、勘探和表征(NOMEC)战略委员会，制定和实施跨学科、相互合作配合的专属经济区海洋测绘实施方案。NOMEC委员会向海洋政策委员会下的海洋科技委员会报告并由其提供支持和指导。NOMEC委员会下设两个工作组:一是国家科学技术委员会海洋和海岸测绘跨部门工作组(NSTCIWG-OCM);二是海洋勘探和表征跨部门工作组(IWG-OEC)。实际工作中，NSTCIWG-OCM 中的各联邦部门和州政府也是支撑海洋测绘实际工作开展的重要部门。任务2:制定专属经济区海洋测绘战略实施计划委员会进一步细化 NOMEC 战略并制定战略实施计划，确定专属经济区测绘的战略目标、具体行动、时间节点和主责机构等，目前，战略实施计划已经由NOMEC 委员会印发，除详细介绍NOMEC战略的具体实施步骤以外，还主要明确:(1)美国完成专属经济区测绘工作2030年和2040年阶段性目标;(2)协调联邦机构与国家安全情报机构、非联邦机构协作开展NOMEC活动并建立伙伴关系；(3)就机构间重叠或互补需求、活动和职责等提出建议和解决方案;(4)推动和促进数据、设备等方面协议和标准的统一;目标二:开展美国专属经济区测绘基于现有工作，通过加强海洋测绘工作的协调，利用多种传感器和技术手段，对海洋和海岸带进行调查和全面测绘，获取和采集深度、地形、海床类型、沉积物组成分布、海底地质结构海底特征的综合数据等信息。NOMEC战略根据海水深度绘制专属经济区地图:在浅水和清澈水域主要以机载LiDAR和卫星遥感影像作为技术手段;在深水和浑浊水域主要以声呐装置作为技术手段，同时获取水下沉积物分布和海水物理化学性质等数据。联邦机构将协调专属经济区测绘工作，目标是2030年前完成美国专属经济区水深大于40米的深水测绘，面积约占海洋专属经济区的90%，工作量约占全部工作的三分之一;2040年前完成水深小于40米近岸水域测绘,工作量约占全部工作的三分之二。任务3:建立和完善海洋测绘标准化数据采集协议按照美国《2018年地理信息数据法》有关数据标准要求，制定标准化数据采集标准指导数据采集和处理工作，从而避免重复工作，确保数据能够最大程度上被存储、访问和利用。标准和协议包含水深测量数据规范、海底声学成像规范、水柱背向散射规范、海底剖面规范以及数据管理和利用相关协议。任务4:协调和实施美国专属经济区测绘工作一是收集、分析和确定联邦各机构已经拥有的海洋测绘数据以明确当前数据仍存在较大误差的区域。二是分析各部门对重点测绘区域的资金投入情况，进一步明确各方共同的重点兴趣区域并优先开展这些区域的测绘活动。三是按时间顺序分区域制定海洋测绘行动方案，及时跟踪行动进展。四是允许根据天气、设备技术等情况在确定的测绘区域内调整海洋测绘活动。任务5:确保测绘数据有效可用明确美国国家海洋和大气管理局(NOAA)下属的国家环境信息中心(NCEI)负责管理和提供海洋、大气和地球物理有关数据，同时该机构也负责保管多波束测深数据。NCEI提供处理过的水深测量等有关数据要素及元数据，供专业用户下载和使用此外，NOAA还开发了国家海洋水深测量数据库提供每日更新的数据供用户使用。目标三:勘探和表征美国专属经济区重要优先区域海洋勘探和表征是发现和调查海洋资源的基础。NOMEC委员会从法定职责、机构任务、国家战略重点、政府政策优先事项以及利益相关者等方面综合研判，协调各伙伴关系，确定战略优先事项和重要优先区域。任务6:明确战略重点委员会将考虑法定要求、联邦机构任务、战略性国家问题、政府政策优先事项和利益相关者的观点，协调机构召开研讨会明确战略重点。包括明确具有近海能源、关键矿产或生物制药资源潜力的区域，受机构职责约束而开展勘探的区域等。任务7:建立勘探和表征的标准与相关协议委员会将领导机构间努力建立一套用于勘探和表征的标准和协议，以满足机构要求的信息需求。任务8:勘探和表征优先区域委员会将与各方确定勘探和表征活动分阶段开展的情况，进一步细化具体需求，确保所需资源和重组的资金保障。制定数据和样本交付时间表并制定公众参与的相关战略。任务9:确保勘探和表征数据有效可用在考虑国家安全的基础上，除非法律另有规定，影像、勘探和表征样本等数据将以很少或没有额外成本以及真实的方式广泛提供给用户使用。在可行的情况下，海洋勘探和表征数据将存储在已有样本库中并为用户广泛提供。目标四:发展和完善新兴科技开展专属经济区测绘联邦机构将协调行动，推动利用无人机、海底测深遥感卫星多波束雷达等手段分别对海岸带、浅水区和深水区进行调查。推动无人平台、高宽带通信和人工智能技术在海洋测绘工作中应用。任务10:确定专属经济区测绘工作中的科学技术需求委员会将开发和维护科学技术手段，研究新技术在海洋测绘中的潜在应用场景以提高海洋测绘效率。委员会还将制定概述科技需求的调研报告，并定期评估科技进步对海洋测绘的影响。任务 11:支持新技术的开发、测试、部署和使用联邦机构将通过合同签订和拨款机制支持新兴海洋观测技术及应用的开发与转型，尤其是扶持中小企业创新。通过提供奖励或提出挑战，让私营部门和公众参与新技术开发以解决海洋测绘关键问题。将海洋可再生能源与海洋观测平台相结合实现更长时间数据收集。在适当的情况下，联邦机构可以与非联邦实体签订合作研发协议，以支持对现有技术或正在开发的技术进行海上测试并开展评估。任务12:支持促进、投资或开发海洋技术应用的组织建立伙伴关系委员会将定期参与和支持海洋测绘相关团体组织以更好地了解国内国际技术发展前景，改善跨部门的沟通和协调并鼓励建立伙伴关系，推进专属经济区海洋测绘发展。目标五:建立公立私营伙伴关系开展海洋测绘根据13840号总统令，在海洋科技领域建立和维持伙伴关系是一项国家优先事项。该战略明确在适当时机各州与非政府实体需合作支持美国海洋测绘活动。在顺应经济、环境、国家安全发展目标的前提下，联邦机构支持私营企业和州政府与联邦机构开展机构合作。任务13:充分给予非联邦机构参与机会 一是通过海洋和海岸测绘跨部门工作组(IWG-OCM)、海洋勘探和表征跨部门工作组(IWG-OEC)和国家海洋合作计划项目(NOPP)等跨机构合作伙伴关系，支持跨联邦政府的海洋和海岸带测绘工作协调及相关技术开发。二是充分利用国家科学基金、NOAA、美国海军等联邦船只平台和USGS、NASA提供的对地观测卫星开展海洋测绘工作。三是充分利用学术和非营利机构在海洋测绘专业技术、无人船舶等方面的专业技术。通过联邦合同、竞争性拨款和签订合作研发协议等机制建立多机构和多部门的伙伴关系。根据美国海洋和海岸带综合测绘工作进展报告，截至2023年1月，美国共完成专属经济区约50%的海洋测绘工作，仍有50%的水域未开展测绘工作。其中，阿拉斯加地区和五大湖地区的海洋测绘未完成度较高，而美国东西海岸专属经济区的海洋测绘工作已经基本完成，具体如图1和表2。三、相关建议海洋是高质量发展的战略要地。习近平总书记在视察青岛海洋科学与技术试点国家实验室时强调，建设海洋强国必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，加快海洋科技创新步伐。海洋测绘是认识海洋、经略海洋的必要手段，也是完善海洋科学、实现海洋强国建设的重要基础性工作。可以看到,美国通过NOMEC战略的实施积累了丰富数据资源，建立了完备的工作协调机制，统一了业务标准规范，取得了较大先机。站在建设海洋强国的制高点上，我们应当提前筹备和谋划未来一段时间尤其是“十五五”时期海洋测绘和调查项目立项，争取国家财政资金支持。数据获取方面，在“十四五”时期按照重点工作安排持续推进海岸带区域(滩涂为主)航空摄影数据、10米水深以浅水域水下地形数据建设的同时，建议在“十五五”时期和未来一段时间分阶段开展海洋测绘和调查工作，“十五五”期间重点开展海洋专属经济区深水水下地形测绘工作。系统开展专属经济区测绘需求和社会经济价值调研，将各部门和沿海各省共性需求作为数据建设的重点。研究海洋测绘获取的水下数据与实景三维地理实体在标准、表达方式上的衔接。工作机制方面，建议联合军队、科技、生态环境等有关部门以及沿海各省建立协调机制共同开展海洋测绘和调查工作，探索借助市场力量允许企业灵活参与海洋测绘具体任务。科技标准方面，加强海洋测绘和海洋调查关键技术研究，梳理现有海洋测绘和调查相关标准规范，尽快建立海陆一体、与国际接轨的标准体系。

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