|
! |' \3 Q {2 t1 x U 海洋强国建设已是新时代中国特色社会主义事业的重要组成部分，而以信息化为依托的“智慧海洋”工程是实现海洋强国战略的长远抓手。
5 [: e0 Q- d( x$ H) L2 b5 S 海洋数据是“智慧海洋”的信息来源，而多样化的采集方式又为获取海量数据提供技术支撑，助力海洋的综合感知。 + J6 i8 a" m, y% o. K D+ Z
广东省众多涉海单位对海洋数据的获取方式不一而足，在自然资源部南海局所属南海规划与环境研究院，遥感可以称得上是海洋数据采集的“主角”。  % _2 ?* x" Z% b+ M
7 q% v7 I- ~3 r
概念
6 N7 C5 E; X3 j7 r; M 智慧海洋与遥感
4 f2 O) l5 ^3 q8 g6 Z 中国工程院院士潘德炉提出，智慧海洋是认识和经略海洋的体系工程，是以智能感知为基础，以可靠网络为保障，以信息化管理为手段，以智能处理为支撑，提供智能化分析与业务化应用的新形式，将大数据、云计算、物联网、人工智能等现代信息技术深度应用到海洋管理、海洋经济、海洋服务和海洋科学中，最终在海洋领域实现强政、富企、便民、助研的目标。
- D0 V7 d# b. R# {1 y 智慧海洋的内容包括五大部分：
. c5 }) u7 N1 i9 ]/ X- q “感”“传”“知”“用”和“装备”。所谓“感”，指对智慧海洋进行立体观测监测，获取海洋数据；“传”，指搭建内外海陆网络，实现海洋数据通信；“知”，指建立智慧海洋大数据平台，进行数据分析与挖掘；“用”，指对智慧海洋大数据进行有效应用；“装备”则包括各种涉海涉渔装备。 / S& p7 M- J: ], g& u! j
据南海规划与环境研究院副总工程师陈蕾介绍，海洋综合感知网是智慧海洋的核心基础，而遥感作为获取海域、海岛、海岸带信息的重要技术手段，助力海洋数据的全面获取，为智慧海洋提供海量数据源。
- o% q0 a( u& S8 l6 g+ C5 R 依据平台的不同，遥感可分为地面遥感、航空遥感和卫星遥感。其中，卫星遥感和航空遥感在实际业务工作中应用广泛，包括海域海岛管理、海洋资源调查、海洋环境监测、海洋生态保护、海洋防灾减灾等领域。与传统的地面调查相比，遥感具有大面积同步重复观测、时效性强、经济效益明显等优势。特别是在灾害多发危险区或人类不可达区，遥感是不可或缺的数据获取手段。 ! G# o5 |" _: v- A
手段
, q2 L# @4 @2 [# x1 x' _3 J& p% E 打出“卫星+航空+现场”的组合拳 0 ] p0 A$ T3 u, }! c
自2000年成立以来，南海规划与环境研究院采用卫星遥感、航空遥感和实地调查相结合的工作办法，相继开展了近海海洋综合调查、海岛资源综合调查、珊瑚礁调查、承载体与灾情调查、围填海现状调查、海岸线调查、滨海湿地调查等海洋调查工作，为海洋综合管理和政府决策提供了大量的海洋数据和信息，积累了丰富的数据采集和信息提取经验。
+ R9 @3 k- {3 Y' y* V2 h 
0 a6 R* d; @ O9 O* c6 ~ ▲ 珊瑚礁遥感调查 * ^5 b9 c9 C8 P
今年3月以来，南海规划与环境研究院派出了4个小组十多名技术人员，与地方中心站等相关人员一起，动用了十多架不同类型的无人机和近十套GNSSRTK测量系统，着手进行海岸带正射影像、岸线特征点和像控点实测工作。他们正在做的，是广东省年度海岸线调查统计项目，目前已完成大陆海岸线调查统计，如今技术人员正赶赴有居民海岛进行海岛岸线实地测量。
. s, |4 w* \7 A/ u 事实上，半年前相关工作已经开始。“我们接到任务后，首先是通过卫星遥感收集了这些城市往年及最新的海岸线影像数据，并通过比对获得这些年来变化明显的区域。”陈蕾说，随后，利用无人机遥感针对这些变化区域重点采集，并最终和地面配合，完成变化岸段的全部实测工作。
2 L7 m5 e" \. \, J' [3 H “卫星是快速获取大面积数据的有效途径，想要在短时间内高效完成工作，可联合卫星遥感和无人机低空遥感来辅助调查、监测任务。”陈蕾说，“当卫星影像的精度难以满足应用需求时，工作人员就需通过现场测量地面控制点来限制误差。这就是一场速度和精度的博弈，对于每一个项目，会根据需要来选择数据采集的方法。”
: l$ Z8 j& j# f: V 装备
, c8 H9 k; r7 } 先进与否直接影响精度和效率
; ~4 e; R; V( B* L9 w+ t" f 南海规划与环境研究院针对数据采集打出的“卫星+航空+现场”的组合拳中，有一个重要环节不容忽视，即数据采集所用的装备。在南海规划与环境研究院海洋遥感测绘研究室主任曾纪胜看来，装备的先进与否直接影响数据采集的精度和后期数据处理的效率。
" o8 ~) i0 T7 N+ o' }+ o
# g* y) s5 w+ C, P, _4 B2 g “目前，我院具备多个领域的遥感设备，其中所拥有的无人机覆盖了便携式、轻小型旋翼、轻小型固定翼、中型旋翼、中型固定翼等多种类型共20多架，大部分机型在国内应用广泛，有较强的稳定性和易操作性。另外，我们所拥有的A3航摄仪也处于世界先进水平。”曾纪胜介绍。 3 i' F& D4 G7 Z' \" [& R& u
据了解，这部A3航摄仪来自以色列，拥有2个300毫米长焦距镜头，采用步进式成像方式，最大可以获取约7亿像素的超大画幅影像。其镜头还可以围绕飞行方向进行摆扫采集，获得更大视野宽度，比一般航摄仪的推扫更有优势，效率也更高。同时，其数字摄影测量系统还融入了独特的影像处理算法，能够为后期数据处理提供很多便利。
7 t* ]0 H) _9 c6 R9 A( o 外业影像数据采集完成后，技术人员会利用数字摄影测量系统、倾斜三维建模系统等专业软件，进行数据预处理、导航数据预处理，而后根据工作需要，对影像数据进行空中三角测量、生成数字表面模型、生成数字高程模型、生成数字正射影像、制作数字线划图等全部或部分流程。
: s. C |' L4 \# C& @' M) Y 困难
. v$ d( u0 m1 i# |9 l5 V- j, Q 空域协调难 设备成本高
! l a. P0 k$ N2 [* o( R' O+ p 从数据采集的手段到核心设备的应用，不难看出遥感与摄影测量是南海规划与环境研究院的优势，也是高效解决大面积调查和监测问题的“利器”。“在海洋调查工作中，虽然和其他测绘单位的工作有部分交叉，但我们属于各有所长。”陈蕾说，遥感不仅可以采集调查区影像，还原出当地现在和历史情况，还可以反演环境参数，例如浅水水深、水体叶绿素浓度等，辅助现场调查。
# u2 M7 O0 n$ m7 h/ `2 M' r5 _1 [
' R; _$ _# p2 w6 t7 e8 z+ A5 \ 卫星和航空遥感平台在进行大范围资源环境调查中优势明显。特别是无人机，在采集小区域影像数据上，具有灵活性高、成本低、不受云影响等优势。在工作人员不方便抵达的场地，无人机可以较高的稳定性提供高空间分辨率现场影像资料。
1 f2 P( y) Q" r “但目前，我们面临的问题是空域协调困难且部分区域为敏感区、禁飞区，难以正常开展航空遥感数据采集。”曾纪胜说。此外，遥感设备依赖进口，进口设备的成本较高。在海上作业时，面临的不稳定性也一定程度上制约了遥感工作的全面开展。
. b V( _: _! V5 U) R! l+ E 展望
' }/ Y; @1 u$ r. d% X 数据是建“智慧海洋”房子的砖
% K# V0 [/ P0 k6 M 纵然有空域协调难、设备成本高等现实问题摆在眼前，但数据采集工作的重要性是不言而喻的，也是智慧海洋建设的重要问题。
: N# T$ Y H! i- [1 c0 ?" c1 \2 }; }' p
在陈蕾看来，如果说将智慧海洋比喻成要建的一所房子，那么数据就是建房子用的砖。“没有砖，房子无法成型，没有数据传输和大数据平台，数据就只是一堆零散的砖而已，不具备房子功能。”陈蕾说，如果未来，数据可以有效交互，高效利用，也就是说不同类型的数据能统一在一个大数据平台内进行组织、流通、分析、决策、应用，那么它就在这个良好的架构里构建了一所房子，就能支撑管理部门进行相关职能的发挥。
% @2 ^3 \4 Q$ o0 U8 S7 N 对此，曾纪胜也持相同观点，他认为海洋数据是智慧海洋的智慧源泉，智慧海洋的发展应基于海洋综合立体感知，实现海洋地理、海洋环境、海上目标、涉海活动等信息的全面获取，遥感作为重要的海洋数据采集手段，可以为智慧海洋提供数据源。 ' N% N1 u/ Y' ^
同时曾纪胜建议，针对目前海洋综合观测总体上能力不强、海洋技术装备“硬实力”不足、海洋应用服务体系“软实力”不够完善等问题，为了更好地推进智慧南海建设，应重点针对海域、海岛、海岸带资源特点，打造集卫星、航空、水下智能设备、现场监测于一体的观测体系，创新遥感应用与人工智能等关键技术，形成“空天岸海”立体协同的多要素、水上水下一体化信息获取能力，并进行快速提取与智能解译。
7 S: q% }0 A& M$ }0 B/ J2 m 来源：《海洋与渔业》杂志 ! V" k' R( [+ J" {
美编：石雨晴 & ]. V2 f' X% O7 }2 y5 ~# C4 K$ l& k- X
审核：汤超莲 
2 ~) F- F( }" V2 C- r4 ?* q0 O: m9 @4 i- H+ I, K9 m( F
E2 ^" E8 S# U/ q4 {
" @+ O' w' Y& ] T1 Y$ s% m' Y; L# c& B; X4 s$ H% b
| 
