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构建我国海洋水下观测体系的思考

时间:2015-12-02 09:34:37    来源:中国海洋报    作者:王 芳

  海洋水下观测网是指基于有线或无线方式,借助固定或移动平台对海洋水体、海底及其以下的环境、资源进行长期、持续、实时测量的网络系统。即将因特网延伸到海底,在海底铺设光电缆形成一个网络,该网络对水下观测设备长期、持续供电并进行通信,将观测数据实时传输到岸站,同时岸站对水下网络设施和观测设备状态进行监控。
  海洋观测是进行海洋开发和综合管控的基础依据,是做好“知海、用海、护海”的前提。全面提升海洋水下安全监控能力,尽快建立水下目标探测、监视、预警体系,构筑“水下长城”,构筑立体化的海洋观测与应用综合系统,对于维护国家海洋权益、保障国家海洋安全、建设海洋生态文明、促进海洋科学进步具有重大战略意义。
  构建海洋水下观测体系的必要性
  保障海洋安全的必然要求。我国海洋安全形势异常严峻复杂,其中水下安全问题尤为突出,海洋水下“门户洞开”。突出表现在水下探预警的基本空白状态及海洋战略资源信息安全隐患等方面。这些安全隐患都是由于我海洋水下目标监视手段弱,水下探预警信息获取能力不强,看不见、看不远、看不清,缺少完善有效的海洋观测体系,水下战场对外呈现“单向透明”状态,海洋安全面临极大威胁。
  另外,当前我国海洋油气资源开采系统的水下生产设施基本上都是采用进口设备(主要是美国产品),并由国外企业施工、运维。此被动局面使得我海洋战略资源信息监管能力差,在水下油气资源开采系统中使用的进口设备存在监管漏洞。
  海洋防灾减灾及社会经济发展的迫切需求。海洋观测是海洋灾害预测预警的基础支撑。海洋水下观测是海洋防灾减灾的重要手段之一,特别是对海啸、台风、海底地震、海底地质灾害的实时监测,可有效减少沿海社会经济损失。从中国的地理区位和地缘特点来看,海底地震、海啸、风暴潮等海洋灾害发生的概率大、频率高,但目前国家地震台网仅在海上设立两个台站,还只是实验阶段,而区域地震台网在海中还没有任何部署。通过建设海底观测网,在监测水下目标的同时,可实现对海洋环境的长期、实时、原位观测,有效提高海洋灾害预报与预警能力,为沿海社会经济发展提供保障。
  展示国际形象及综合国力的现实需要。海洋的竞争在很大程度上是科技的角逐。继地面与海面观测、空天基的遥测遥感之后,海洋观测将成为未来海洋探测和研究的重要方式,倍受各国海洋科技界的高度重视。马航飞机失联事件发生后,多国海上搜救力量集结比拼,是对海洋探测能力的一场大考,也是各国实力的综合体现。目前,世界各海洋强国积极构建水下监视网,美国、加拿大、日本、欧州等已建成海底观测网。
  近年来,我国虽然在海洋观测仪器、海洋观测平台及潜水器方面有了较大的进步,但仪器设备大多以进口为主,现有的区域观测网处于论证和示范阶段,全局观测网尚属空白,信息处理系统建设也只是刚刚起步。在水下探测技术、海洋观测网、特别是海洋水下观测体系建设方面,我们与国际发展差距巨大,迫切需要改变“三个不相称”,即:水下观测和目标监视预警的科技水平与大国地位严重不相称;水下观测与监视预警规模发展与国家科技实力、经济实力、战略威胁的增长严重不相称;水下监视警戒能力与海军水面水下的作战能力严重不相称。
  国际海洋水下观测体系的发展概况
  美、加等国率先开展海底观测系统建设。1998年美国启动综合海洋观测系统计划,综合了美国11个区域观测网,组成一个全局性观测系统,观测范围覆盖美国的全部近海海域。
  1999年加拿大正式启动东北太平洋时间序列海底网计划,2009年底开始正式业务化运行,也是世界上第一个区域性的海底观测电缆网络。目前,该网已向太平洋海啸预警中心、加拿大国家地震仪网等和世界各地用户提供了超过100多TB的观测数据。
  欧洲也制订了海底观测计划。2004年英、德、法等开始实施,2009年投入业务化运行。欧洲还制订了多学科海底观测计划,12国联合建设12个深海观测站,共同联网构成欧洲海底观测网络综合系统。这些观测系统主要用于防灾减灾和科学研究,同时用于军事目的。
  综观国际,经过多年的发展,目前已经形成完整的海洋水下观测体系。在水下观测技术方面,海洋传感器实现系列化,通用技术朝着模块化、标准化、通用化方向发展;海洋观测平台技术朝着多样化、多功能等方面发展;无人潜水器产业化已成形;新型无人潜水器不断问世,海洋观测仪器与设备不断进步,为构建海洋观测网提供了技术保障。海洋水下观测体系正在朝着大数据联网和区域性观测系统集成方向发展。
  我国海洋水下观测体系发展现状分析
  由于水下观测的重要性,多年来,我国的有关部门和机构在水下目标监测网的论证、前期研发、试验等方面不断努力,奠定了良好的工作基础。目前,我国在海洋传感器研发方面取得长足进展,水下观测网处于小型示范试验阶段,观测平台呈现多样化发展。
  中科院在水下观测网建设方面做了诸多探索性研究,水下组网探测技术取得突破。2010年,我国第一条海底光纤探测系统布放成功。2011年,科技部投资4000万元,在距海南陵水基地岸边100公里处,布放了第二套岸基光纤探测系统。2012年,国务院50号文明令:在海南陵水建设海底观测网系统。为此,科技部投资2.5亿元建设南海海底观测网试验系统。2013年5月11日建成并投入运行的三亚海底观测示范系统,是我国相对具备较为完整功能的海底观测示范系统。该系统由岸基站、2公里长光电缆、1个主接驳盒和1个次接驳盒、3套观测设备、1个声学网关节点与3个观测节点构成,具有扩展功能。另外,上海洋山附近海域小瞿山平台海底观测试验系统,依托海上观测平台,布设长度约1.1公里的海底光电复合缆。浙江大学建有摘箬山岛海底观测网络示范系统,2013年8月11日成功布放。
  近年来,国家日益重视海洋水下观测体系建设。自2012年起,国家海洋局和军方开展了海底观测及水下目标监视系统项目设计和预研,期望通过相关工作有效改变我国水下监测能力薄弱的严峻局面。2013年“两会”期间,国务院正式发布《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012年~2030年)》,海底科学观测网被列为16项重大科技基础设施之首。
  可以看出,我国有关主管部门围绕构建海洋观测网,针对不同的目标探讨和实践,取得一定成果,为推进海洋水下观测体系建设奠定了基础、创造了条件。国家的重视,也为海洋水下观测体系建设提供了良好的政策保障。但与此同时,在海洋水下观测体系建设方面也存在许多问题,特别是缺乏“全国一盘棋”的顶层设计和统筹协调,工作中的“散”“乱”现象较为突出,存在着部门各自为战、力量分散、重复建设、资源浪费等现象。现有观测系统的服务对象与应用需求单一,数据利用率低,观测系统的空间覆盖和时间连续性差,观测系统维护困难,不利于长远发展。
  海洋水下观测体系建设是一项耗资巨大的系统工程,为节约资源、节省投资、提高效率,迫切需要加强资源整合、统筹军民共建,推动信息共享,从国家高度提出海洋观测网规划布局,做到“一网打尽”。
  对推进我国海洋水下观测体系建设的建议
  为加快推进和完善我国海洋水下观测体系建设,从加强顶层设计、推动统筹协调、加速技术研发等方面提出如下建议。
  一、制定和实施“中国海洋水下观测体系建设战略规划”
  以海洋水下观测体系建设战略规划为顶层设计的抓手,对海洋水下观测体系的功能定位、战略布局进行合理规划,像发展航天工程一样发展海洋水下观测事业,举全国之力协同开展海洋水下观测体系建设。
  规划立足“十三五”、面向2030年,围绕建设海洋强国的战略目标,明确提出我国海洋水下观测体系建设的战略思路、发展重点、发展路线图、重大工程、科技专项、保障措施及政策建议。战略目标是要提高海洋透明度,提升我国海洋水下长期、连续的观测能力;增强我国管辖海域边缘(争议区内边界)水下防御能力;提升我国海洋水下观测技术的国际竞争力。
  规划区域不仅应覆盖我国管辖海域,而且要涉及关系国家利益的全球海洋,特别要对近海、深远海、边远海岛、战略通道等关键区域进行部署。通过水下观测体系建设为今后海洋观测网的扩展、整合奠定基础。
  二、处理好3个层面的关系
  针对目前的紧迫形势和发展现状,近期应有所作为,正确处理好几个关系。
  一是军民关系。水下目标的侦察监视预警能力建设必须寓军于民、掩军于民、以军促民,军民兼用。
  二是部门关系。根据各部门职责,合理分工,统筹协作,避免“打乱仗”和重复浪费。针对现有工作成果和特点,协调好各方关系,梳理建设试验网和业务网,将现有的各类观测网统一归并入试验网,在取得经验和不断完善的基础上,积极构建水下观测业务网。按照职责分工,试验网由科技部负责,明确对象和任务,解决观测体系建设中的具体技术问题;业务网由发改委负责,根据不同用户需求发展不同类型的业务网,为国防安全服务,为防灾减灾服务。在国家规划指导下,最终实现从近岸试验站、深水试验站向近海试验网、深远海试验网再到业务网的稳步推进。
  三是远近关系。从近期看,为加快观测体系发展,可适当引进国外技术和购买设备。但从长远看,我国水下观测体系建设必须充分依托自主核心技术,研发关键技术,加强资格论证和标准规范建设,弥补安全漏洞,在装备制造和运维等方面扭转受制于人的被动局面。
  三、设立海洋水下观测业务管理中心
  海洋水下观测体系建设是一项系统工程,需要建立管理机构,统一标准,推动产业,加强安全,像发展航天工程一样发展海洋水下观测事业,举全国之力开展海洋水下观测体系建设。建议加强组织管理和机构保障,设立专门机构——海洋水下观测业务管理中心,负责海洋水下观测体系建设和运行管理。建立运维体系,加强制度建设,制定严格的保密制度、技术标准和业务规范。统一标准,强化安全,推动产业化发展。在管理中心建设之初,要加大政策支持力度,在建设用地、人员引进、资金扶持等方面给予充分保障。(作者单位系国家海洋局海洋发展战略研究所)
 

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