海洋信息調(diào)研報告

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 .獲取海洋信息的意義2 HYPERLINK l bookmark4 .歷史上世界對于海洋信息的獲取2對海岸線的了解2對于海洋的戰(zhàn)略信息的了解3 HYPERLINK l bookmark6 .當今的海洋信息3當今海洋信息的獲取3海底觀測網(wǎng)絡3海洋信息獲取裝備4海洋信息的處理4海洋信息的處理的技術(shù)4我國對于海洋信息的處理5.我國海洋信息獲取所面對的困難與可能的解決方案6 HYPERLINK l bookmark8 參考文獻71.獲取海洋信息的意義在19世紀時，美國軍事理論家馬漢建立了海權(quán)論，他指出海洋關(guān)系到國家,2.歷史上

2、世界對于海洋信息的獲取對海岸線的了解15世紀15世紀繪制了當時世界上最早的海圖而海岸線信息的影明朝之時，便組織過由鄭和率領(lǐng)的艦隊七次出海遠行的行動，集，最遠抵達了非洲東部，極大地擴充了當時明朝對海岸線信息的了解。響在歐洲的航海大發(fā)現(xiàn)中有著更深的體現(xiàn)。16世紀時葡萄牙迫于西班牙在陸地上的貿(mào)易封鎖，在亨利王子的帶領(lǐng)下，葡萄牙開始掀起了轟轟烈烈的大航海運動，通過海上的航行他們了解了葡萄牙周圍的海岸地貌，從而繪制出了葡萄牙與印度一帶以及葡萄牙與非洲之間的海上航線，從海上打開了市場。通過從東方交易而回的香料、象牙和黃金以及從非洲交易而回的黑奴等資源，葡萄牙的經(jīng)濟迅速崛起發(fā)展成一代世界強國。而麥哲倫艦隊的

3、環(huán)球航行所帶來的世界海洋地理消息同樣使得西班牙在海洋活動中收益良多成為一代海上霸主。繼葡萄牙與西班牙之后出現(xiàn)的海上霸主乃是僅僅身處于彈丸之地的荷蘭，但是陸地面積的狹小并沒有成為荷蘭成為世界強國的阻礙，因為他們擁有著強大的海洋力量。在一開始荷蘭僅是因為其海上運貨能力高超，以“海上馬車夫”而聞名，真正使得荷蘭走向海洋強國乃至世界霸主的轉(zhuǎn)折點是在荷蘭繞過好望角發(fā)現(xiàn)了馬六甲海峽之后。通過控制這一海峽并成立東印度公司運轉(zhuǎn)東方的商業(yè)，荷蘭積累了大量的經(jīng)濟資本，最終成為了一代霸主。在其之后的“日不落帝國”英國更是憑借著對全球海域的了解而成為了一代海上霸主。對海岸線信息的了解是人類對于海洋信息最初步的獲取，可

4、即便只是最基礎(chǔ)的對海岸線的信息的了解，也會對人類的歷史產(chǎn)生如此重大的影響，海洋信息的重要性從中得到了充分的體現(xiàn)。的了解，也會對人類的歷史產(chǎn)生如此重大的影響，海洋信息的重要性從中得到了充分的體現(xiàn)。2.2對于海洋的戰(zhàn)略信息的了解人類對海洋更深的了解開始于海上的戰(zhàn)爭，特別是在第二次世界大戰(zhàn)之中，世界的各類水域地圖被不斷地補全，同時由于潛艇等水下武器的產(chǎn)生，人類第一次開始使用聲學方式對水下進行觀測。同時，雷達的發(fā)展讓人類慢慢開始有了對海上交通信息獲取與掌控的概念，在戰(zhàn)爭的后期，隨著人造衛(wèi)星的升空，人類第一次直觀地獲取了全球海域的視野，至此人類基本完成了對于海域形狀的觀察，并初步地擁有了對水下信息的了解

5、。3.當今的海洋信息3.1當今海洋信息的獲取3.1.1海底觀測網(wǎng)絡當今海洋信息的獲取方式眾多，目前主要流行的方式是建立海底觀測網(wǎng)絡。海底觀測網(wǎng)當今海洋信息的獲取方式眾多，目前主要流行的方式是建立海底觀測網(wǎng)絡。海底觀測網(wǎng)絡的前身是美軍為對抗?jié)撏⒌乃侣晫W監(jiān)測系統(tǒng)，而了一個由海底電纜構(gòu)成的海底實時觀測系統(tǒng)用于檢測地震以及由此引發(fā)的海嘯，絡的前身是美軍為對抗?jié)撏⒌乃侣晫W監(jiān)測系統(tǒng)，而了一個由海底電纜構(gòu)成的海底實時觀測系統(tǒng)用于檢測地震以及由此引發(fā)的海嘯，1978年日本首次在御前崎建造而隨著后來越來越多國家加入其中，現(xiàn)今，海底觀測網(wǎng)絡已經(jīng)成為了一個海陸空天潛一體的復雜網(wǎng)絡。HaGeospat

6、ialObservingSystemsVENUSPhseII-Expansion越來越多國家加入其中，現(xiàn)今，海底觀測網(wǎng)絡已經(jīng)成為了一個海陸空天潛一體的復雜網(wǎng)絡。HaGeospatialObservingSystemsVENUSPhseII-ExpansiontomeeAeznentsofreMy例啾P力圖f/.匚白片尤磨戶1白中古廣由1HBi內(nèi)出fefifli5白白力記hi型！也仆MSirfiijI電/G&kgid.1如圖1所示，為維多利亞海底觀測網(wǎng)絡試驗系統(tǒng)(VENUS)的示意圖，我們可以看到，深空的衛(wèi)星，地面的基站，海平面上的海監(jiān)船與海面基站，海水淺層的探測器以及海底的接駁盒傳感器共同成了

7、一個復雜的海洋觀測網(wǎng)絡。同樣的觀測網(wǎng)絡還有加拿大的NEPTUNE系統(tǒng)，美國的GEOMAR系統(tǒng)，日本的ARENA系統(tǒng)等。這些海底觀測系統(tǒng)使得人類對于近海信息的獲取更加的獲取與全面。3.1.2海洋信息獲取裝備水下平臺水下平臺：水下平臺可以針對水下的個體目標以及海水的各項參數(shù)進行觀測。水下平臺一般都裝備有避碰、導航、多部主動探測、被動探測和通信聲吶、光學潛望鏡，以發(fā)現(xiàn)水下目標和水面目標，了解現(xiàn)場的航渡和作戰(zhàn)態(tài)勢，保證航行安全，防范魚雷攻擊和引導攻擊敵方水下目標。水平臺在水面航行狀態(tài)，也使用裝配的雷達探索水面和空中目標。由于水聲傳輸特性受海洋的溫度、鹽度、深度、密度、磁場、流場、不同海域、不同季節(jié)及平

8、臺自身噪聲背景等因素影響波動較大，對目標探測和偵察的距離相差也較大，直接影響水下平臺防衛(wèi)、攻擊能力的發(fā)揮，影響執(zhí)行其他任務的效果?？罩衅脚_與衛(wèi)星：空中平臺與衛(wèi)星主要用于檢測海面上的船只以及作為信息傳遞的中轉(zhuǎn)站，主要作軍事用途。為配合海上作戰(zhàn)，擴大信息感知視野，艦載直升機、艦載預警機、艦載無人偵察機、從陸地起飛在近海上空的偵察機、偵察氣球氣艇等，根據(jù)不同使命和能力帶有預警雷達、合成孔徑雷達、激光雷達、紅外和無線遙感探測裝備等，對?？找苿幽繕?、海面移動目標、淺水潛航的潛艇潛器進行探測識別，形成較大海域的?？?、海面、海下淺層的目標態(tài)勢圖。從覆蓋半徑來看，比艦載探測感知設(shè)備要大得多，但識別精度、感知參

9、數(shù)受探測設(shè)備技術(shù)水平影響非常敏感，經(jīng)費投入也較大，一般是大型艦艇編隊或大型戰(zhàn)略行動才有能力組織配備。其感知信息的安全和共享是需要快速、寬帶網(wǎng)絡來保證的。1水下機器人：在當今人工智能的時代，面對深海我們?nèi)祟愖陨黼y以到達的地方，使用水下機器人成為了一種新的選擇。水下機器人在世界范圍內(nèi)的應用領(lǐng)域：如海洋研究（科學考察等）、海洋開發(fā)和水下工程等。在海洋開發(fā)過程中,智能水下機器人將在海洋環(huán)境的探測與建模、海洋目標的水下探測與識別、定位與傳輸?shù)确矫娴难芯恐邪l(fā)揮重要作用。此外，還能以水面艦船或潛艇為基地作為無人武器系統(tǒng)重要組成部分的智能水下機器人,在數(shù)十或數(shù)百里的水下空間自主完成環(huán)境探測、目標識別、情報收集

10、和數(shù)據(jù)通訊。3正因為水下機器人體現(xiàn)出其實用性，水下機器的市場日漸繁榮。到目前為止,全世界大約共建造5756臺各種水下機器人,其中914臺作業(yè)級水下機器人、2656臺觀察型機器人、134臺AUV;13臺重型、58臺埋纜、135臺輕型、113臺用于調(diào)查的水下機器人；1733臺為軍事服務的各類水下機器人預2008年其市場將達7.5億美元。目前6000m深潛器,目前僅有美國、法國、日本、俄羅斯、中國等國家才能研制。美國海軍正在研發(fā)一系列的水下機器人,組建世界第一支水下無人艦隊。根據(jù)美國海軍的無人駕駛水下運載工具總體規(guī)劃,美國海軍應該研制和部署4種不同級別的水下機器人,以適應不同的作戰(zhàn)要求。預計到202

11、0年前后,美軍將擁有1000套這種水下機器人。43.2海洋信息的處理3.2.1海洋信息的處理的技術(shù)Mapreduce技術(shù)如Map口educeMap如Map口educe現(xiàn)在已有學者提出將不同類型的空間索引信息分布在分布式的計算機中，并利Google技術(shù)對用戶的查詢進行并行化邏輯處理，以實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的并行處理。其最早是由公司研究提出的一種面向大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的并行計算模型和方法。Google基于云計算的空間索引算法云計算結(jié)構(gòu)主要通過虛擬化計算將大量的計算資源及存儲資源進行統(tǒng)一管理的體系結(jié)構(gòu)。并且用戶提交的任務統(tǒng)一由資源調(diào)度中心進行合理的分配資源調(diào)度中心需要對計算節(jié)點的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控。移動云計

12、算結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算，在進行船舶地理信息查詢系統(tǒng)中，將移動云平臺在對用戶提供服務的層面劃分為“用戶端”、“信息端”“云端”的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控。移動云計算結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算，在進行船舶地理信息查詢系統(tǒng)中，將移動云平臺在對用戶提供服務的層面劃分為“用戶端”、“信息端”“云端”而移動云平臺的平臺架構(gòu)從技術(shù)處理上可以劃分為任務消息接收層、物理層、任務分配層、計算及存儲虛擬層。移動云平臺結(jié)構(gòu)如圖2所示?？蛻舳?指用戶進行傳播地理信息查詢的客戶端軟件，可以支持不同操作系統(tǒng)。而移動云平臺的平臺架構(gòu)從技術(shù)處理上可以劃分為任務消息接收層、物理層、任務分配層、計算及存儲虛擬層。移動云平臺結(jié)構(gòu)如圖2所

13、示?？蛻舳?指用戶進行傳播地理信息查詢的客戶端軟件，可以支持不同操作系統(tǒng)。信息端:在移動云計算平臺中主要指接入云端的移動互聯(lián)網(wǎng)作為客戶端向云端請求消息的接收端及云端返回給客戶端的信息數(shù)據(jù)的發(fā)送端。云端:云端又分為任務管理中心、虛擬計算節(jié)點及存儲端。任務管理中心不僅管理著用戶任務的調(diào)度分配，同時需要監(jiān)控整個平臺的運行狀態(tài)，如計算節(jié)點是否正在使用、是否脫2機及內(nèi)存是否正常等。戶任務的調(diào)度分配，同時需要監(jiān)控整個平臺的運行狀態(tài)，如計算節(jié)點是否正在使用、是否脫2機及內(nèi)存是否正常等。3.2.2我國對于海洋信息的處理世紀年代以前，3.2.2我國對于海洋信息的處理世紀年代以前，我國海洋信息化工作主要以對歷史海

14、洋調(diào)查和考察數(shù)據(jù)的搶救性保存為主，實現(xiàn)文檔化資料管理；“九五”期間，依托各類商業(yè)化軟件，逐步開展專題數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，實現(xiàn)海量海洋數(shù)據(jù)的檢索和使用；“十五”至“十一五”期間，以專題數(shù)性保存為主，實現(xiàn)文檔化資料管理；“九五”期間，依托各類商業(yè)化軟件，逐步開展專題數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，實現(xiàn)海量海洋數(shù)據(jù)的檢索和使用；“十五”至“十一五”期間，以專題數(shù)據(jù)庫為支撐，著手建立海洋信息系統(tǒng)，實現(xiàn)軟硬件設(shè)備的升級換代。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國海洋信息化成果已初步顯現(xiàn)數(shù)字海洋：“數(shù)字地球”概念的提出在全球范圍內(nèi)引起強烈反響。我國海洋工作者將其與海洋領(lǐng)域的工作和實踐相結(jié)合，于皿年提出“數(shù)字海洋”概念以及相關(guān)建設(shè)構(gòu)想，并

15、與口年正式啟動我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建項目，成為我國海洋信息化領(lǐng)域首據(jù)庫為支撐，著手建立海洋信息系統(tǒng)，實現(xiàn)軟硬件設(shè)備的升級換代。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國海洋信息化成果已初步顯現(xiàn)數(shù)字海洋：“數(shù)字地球”概念的提出在全球范圍內(nèi)引起強烈反響。我國海洋工作者將其與海洋領(lǐng)域的工作和實踐相結(jié)合，于皿年提出“數(shù)字海洋”概念以及相關(guān)建設(shè)構(gòu)想，并與口年正式啟動我國數(shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架構(gòu)建項目，成為我國海洋信息化領(lǐng)域首個全國范圍內(nèi)的專項工程?？诳诳跀?shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)圓滿結(jié)束，取得一系列豐碩成果，同時也還存在如缺乏實時、持續(xù)、立體的數(shù)據(jù)獲取手段，系統(tǒng)之間信息交換和協(xié)同能力較差，較注重近海而缺乏遠海信息等一系列

16、問題。數(shù)字海洋的核心是將大量復雜多變的個全國范圍內(nèi)的專項工程?？诳诳跀?shù)字海洋信息基礎(chǔ)框架建設(shè)圓滿結(jié)束，取得一系列豐碩成果，同時也還存在如缺乏實時、持續(xù)、立體的數(shù)據(jù)獲取手段，系統(tǒng)之間信息交換和協(xié)同能力較差，較注重近海而缺乏遠海信息等一系列問題。數(shù)字海洋的核心是將大量復雜多變的海洋信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、為可計算、可存儲的對象。海洋環(huán)境信息中，溫度、鹽度、濕度等都是隨著時間、空間變化而連續(xù)變化的，只有通過數(shù)字化技術(shù)對這些連續(xù)變量進行采樣、量化、存儲、運算、處理的數(shù)值。因此可以認為，數(shù)字海洋是海洋信息化發(fā)展的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，成編碼，才能形成可被透明海洋：在“數(shù)

17、字海洋”的基礎(chǔ)上，海洋科學與技術(shù)國家實驗室的吳立新院士于近年提出“透明海洋”的工程構(gòu)想。“透明海洋”針對我國南海、西太平洋和東印度洋，實時或準實時獲取和評估不同空間尺度海洋環(huán)境信息，研究多尺度變化及氣候資源效應機理，海洋信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、為可計算、可存儲的對象。海洋環(huán)境信息中，溫度、鹽度、濕度等都是隨著時間、空間變化而連續(xù)變化的，只有通過數(shù)字化技術(shù)對這些連續(xù)變量進行采樣、量化、存儲、運算、處理的數(shù)值。因此可以認為，數(shù)字海洋是海洋信息化發(fā)展的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，成編碼，才能形成可被透明海洋：在“數(shù)字海洋”的基礎(chǔ)上，海洋科學與技術(shù)國家實驗室的吳立新院士于近

18、年提出“透明海洋”的工程構(gòu)想。“透明海洋”針對我國南海、西太平洋和東印度洋，實時或準實時獲取和評估不同空間尺度海洋環(huán)境信息，研究多尺度變化及氣候資源效應機理，進一步預測未來特定一段時間內(nèi)海洋環(huán)境、氣候及資源的時空變化，實現(xiàn)海洋狀態(tài)透明、過程透明、變化透明，使其成為“透明海洋”?！巴该骱Ｑ蟆笔窃诤Ｑ笮畔?shù)字化的基礎(chǔ)上，向海洋環(huán)境信息應用邁出的重要一步，將大幅提升我國認知海洋的能力。然而認知海洋只是基礎(chǔ)，1經(jīng)略海洋才是目標，如何充分利用信息提升經(jīng)略海洋的能力才是未來發(fā)展的關(guān)鍵。14.我國海洋信息獲取所面對的困難與可能的解決方案海洋信息化缺乏頂層體系性設(shè)計：目前我國仍較重視個別領(lǐng)域的建設(shè)，缺乏全局整

19、體海洋信息化缺乏頂層體系性設(shè)計：目前我國仍較重視個別領(lǐng)域的建設(shè)，缺乏全局整體海洋信息獲取能力亟待提升海洋信息獲取能力亟待提升存在明顯不足；海洋信息缺乏有效共享互隔絕主管部門和相關(guān)科研機構(gòu)手中，個數(shù)據(jù)孤島，使海洋數(shù)據(jù)的管理和共享出現(xiàn)各自為政的局面；海洋信息業(yè)務化應用水平低：方面的限制，目前我國海洋信息對經(jīng)濟、較低，信息在實際業(yè)務中的應用范圍、應用深度都亟待提升；性發(fā)展規(guī)劃，從而形成能力短板，嚴重制約海洋信息化建設(shè)的整體效果；：我國自主獲取的海洋信息在范圍、內(nèi)容和質(zhì)量等方面還：由于信息系統(tǒng)分頭建設(shè)，涉海數(shù)據(jù)分別掌握在各業(yè)務彼此之間相再加上政策、技術(shù)、安全等方面的考慮，形成多受數(shù)據(jù)質(zhì)量、歷史積累以及最為關(guān)鍵的數(shù)據(jù)挖掘能力等管控、軍事和開發(fā)等領(lǐng)域的決策支撐保障水平仍然海洋核心技術(shù)裝備力量薄弱：僅8%的