（环境科学专业论文）海洋监测高新技术领域的标准研究.pdf

a b s t r a c t s t a n d a r ds t r a t e g ya n di m p l e m e n t a t i o n f o rm a r i n e m o n i t o r i n gh i g h - t e c h s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e a u t h o r ：y a oy o n g t u t o r ：j um e l t i n g t h i sp a p e rr e v i e w st h eb a s i cp r i n c i p a l so ft h ea g r e e m e n to nt e c h n i c a l b a r r i e r1 0t r a d eo fw o r l dt r a d eo r g a n i z a t i o n ( w t o i t b t ) u n d e rt h ef r a m e w o r k o fw o r l de c o n o m yg l o b a l i z a t i o n i ta l s oi n t r o d u c e ss e v e r a lm e t h o d sf o rt r a d e t e c h n i c a lb a r d e ra n da n a l y s e st h eu r g e n c ya n ds i g n i f i c a n c eo ft e c h n i c a l s t a n d a r d s t r a t e g ya n di t s s t a t u sq u oi nc h i n a m e a n w h i l e ，w ee x p a t i a t ei n d e t a i lf o rt h es i t u a t i o na n dm a i np r o b l e m so fd e v e l o p m e n ti nc h i n a sm a r i n e m o n i t o r i n gc o m m u n i t y a s ar e s u l t ，w ep r e s e n tar e l a t i v ee f f e c t i v es t r u c t u r ea n d p r o c e d u r ef o ro r g a n i z i n gs t a n d a r dd e v e l o p m e n ta tt h ep r o p e ro c c a s i o na n d t i m e p a s s a g e w e a l s o p u tf o r w a r d t h et a r g e ta n dr o u t ef o rs e a r c h i n g i n t e m a t i o n a s t a n d a r d sa n da d v a n c e ds t a n d a r d sf o ri n f o m 、a t i o nr e f e r e n c e f u r t h e r m o r e ，p r e s e n t sr e l a t i v es u g g e s t i o n sa n d c o u n t e r m e a s u r e s k e yw o r d s ：s t a n d a r d m a r i n e h i - t e c h i n d u s t r i a t i z a t i o n 引言 全球经济一体化已成为世界经济发展的总体趋势。以技术法规、技术标准、合格评 定程序等为基本内容形成的贸易技术壁垒正产生着举足轻重的作用。随着加入世界贸易 组织，我国实施了人才、专利和技术标准三大科技战略。在海洋监测高新技术领域，开 展标准研究，同时将技术标准作为科技战略付诸实施，无疑具有特别重要的现实意义。 十五期间，国家8 6 3 海洋监测技术主题对总体战略目标进行了调整，对产业化给予突出 的重视，明确应用目标，强调技术创新与实用性，强调产业化。在此背景下。通过开展 对海洋监测高新技术标准的研究，为该领域技术产品进入市场、实现产业化提供标准技 术支撑方面的基础理论研究成果，从而为实施技术标准战略目标打下基础。 海洋是人类社会赖以生存的重要组成部分。2 l 世纪伊始，海洋已成为世界关注的热 点。近年来，世界各国越来越重视对海洋的研究和开发利用，联合国有关组织把高新科 学技术体系归纳为7 个方面，即信息科学技术、生命科学技术、新能源与可再生能源、 新材料科学、空间科学、海洋科学、有益于环境的高新科学技术与管理科学等，海洋科 学技术被排在七大高新技术之内【l j 。海洋发达国家十分重视海洋高新技术的发展，把海 洋高新技术列入国家高新技术研究发展计划，纷纷制定了海洋高新技术及其产业发展战 略，强化海洋高新技术的开发。我国作为海洋经济大国，有着广阔的海洋面积，海洋高 新技术的发展直接关系到我国海洋经济的发展前途，关系到国家的安全。大力发展海洋 高新技术，推动海洋高新技术产业化，是提高我国经济综合实力和竞争能力的需要，也 是跟踪国际前沿，推动海洋开发利用向更高的层次、更广泛的领域发展的机遇和挑战。 因此，加大海洋开发步伐，发展海洋高新技术，进一步强化和实篪海洋高新技术领域的 标准战略，加快海洋经济发展，已成为当今时代的特征。由此可见，我们正面临着海洋 发展的良好机遇，但同时也存在着极大的挑战。 海洋监测高新技术领域的标准研究母 国家高技术研究发展专项经费资助( 课题编号：2 0 0 3 a a 6 3 8 0 4 0 ) 1 推进标准和标准化的战略意义 1 1 标准的基本涵义 标准只为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的 规则、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经过一个公认机构批准。这里，标 准是对重复性事物和概念所做的统一规定。标准以科学、技术和实践经验的综合成果为 基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则 和依据。在具体应用中，标准是全球通用的技术语言，是知识积累的结果，也是包括检 验检测、合格评定在内的各种技术活动、管理活动的技术依据，为产品、服务、管理体 系、生产过程及相关材料等提供相应的技术规范和质量要求【2 】。 在实施方面，标准可划分为强制性标准和推荐性标准。标准具有权威性，强制性标 准具有法规性。根据w t o 的有关规定和国际惯例，标准是自愿的，而法规或合同是强制 性的，标准的内容只有通过法规或合同的引用才能强制执行。我国的强制性标准属于技 术法规的范畴，其范围与w t o 规定的技术法规的五个方面，即国家安全、防止欺诈、保 护人身健康和安全、保护动植物生命和健康、保护环境基本一致。 按级别区分，标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业产品标准。 ( 1 ) 国家标准：对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准。 ( 2 ) 行业标准：对没有国家标准而又需要在全国某个行业内统一的技术要求，可 以制定行业标准。在相应的国家标准实施后，行业标准即行废止。 ( 3 ) 地方标准：没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内 统一的工业产品的安全、卫生要求，可以制定地方标准。在相应的国家标准和行业标准 实施后，地方标准即行废止。 ( 4 ) 企业产品标准：企业生产的产品没有国家标准、行业标准和地方标准的，应 当制定相应的企业标准，作为组织生产的依据。企业标准由企业组织制定，并按省、自 治区、直辖市人民政府的规定备案。对已有国家标准、行业标准或地方标准的，鼓励企 业制定严于国家标准、行业标准或地方标准要求的企业标准，在企业内部适用。 1 2 标准的类别 对标准化领域中需要协调统一的技术事项所制定的标准，称为技术标准。 按标准化对象的特性区分，技术标准可主要划分为基础标准、产品标准、方法标准、 安全卫生与环保标准等。按标准化对象在生产系统中的作用区分，技术标准可分为产品 标准、零部件标准、原材料标准、工艺及工装标准、设备标准。 ( 1 ) 基础标准：具有广泛的普及范围或包涵一个特定领域的通用规定的标准，是可 以直接应用的标准或作为其它标准的基础。常用的主要基础标准有：通用科学技术语言 标准；为发展产品系列化提供依据的标准；机械产品的零部件精度和互换性标准；标准 化与技术工作的管理标准；环境保护与安全卫生标准。 ( 2 ) 方法标准：以试验、检查、分析、抽样、统计、计算、测定、作业等各种方 法为对象制定的标准。目的是提高工作效率，保证工作结果必要的准确性和致性，是 对生产、技术和组织管理活动中最佳方法所作的统一规定。方法标准可归纳为：检验和 评定产品质量的方法标准；统一的作业方法标准；统一的管理方法标准。 ( 3 ) 产品标准：产品标准是为保证产品的适用性，对产品必须达到的某些或全部 要求所制定的标准。其范围包括：品种、规格、技术性能、试验方法、包装、贮存、运 输等。产品标准是一定时期和一定范围内具有约束力的产品技术标准，是产品生产、质 量检验、选购验收、使用维护和洽谈贸易的技术依据。 1 3 标准化的具体内容 具体包括l o 方面的内容。其中，技术内容可根据产品的特点和使用要求进行适当 的裁剪： ( 1 ) 环境适应性：这项技术内容对使用环境有要求的产品来说是很重要的。表明 产品对用户的适应程度，要考虑产品对温度、湿度、气压、烟雾、盐雾、工业腐蚀、冲 击、振动、辐射等情况所产生的效应，因而也就要求用户按环境适应性的规定来使用、 运输和贮存产品。 ( 2 ) 使用性能：选择直接反映产品使用性能的指标或者间接反映使用性能的代用 指标。直接反映的指标如功率、效率、速度等。间接反映的指标如寿命、灵敏度等。在 规定产品的使用性能时，应尽可能规定直接反映的指标，当无法规定直接反映的指标， 或使用间接反映的指标在试验或检验中更经济时，可规定间接反映的指标。这时一般需 要在标准中交代二者之间的关系。 有可靠性要求的产品应定量地规定可靠性指标。 ( 3 ) 理化性能：包括物理( 力学) 性能、化学性能和电磁性能。如密度、强度、 硬度、塑性、化学成分、纯度、电容、电阻、电感等指标。 ( 4 ) 稳定性：当规定了使用性能和理化性能之后仍不能保证产品符合使用要求的 稳定性时，应在标准中对稳定性作出明确规定。一般包括产品对气候、酸碱度、海水等 影响的反应及产品抗风、抗磁、抗老化、抗腐蚀的性能等。 ( 5 ) 健康、安全和环境保护：要把我国有关安全、卫生、环保方面法令、法规中 的要求纳入产品标准的要求。如防爆、防火、防污染、防辐射等的要求。要考虑我国有 关强制性标准的规定。在规定这些指标时，必须规定其极限值。 ( 6 ) 耗能指标：这是对产品耗电、耗油、耗煤、耗气、耗水等指标所作的规定。 ( 7 ) 外观和感官要求：对于用理化方法检验有困难，且在经济上与时间方面也不 合适，或者用感官检验比用理化方法更准确，更合适，则应规定产品的感官指标，如表 面缺陷、颜色、味觉、嗅觉、视觉、手感等。这时一般应规定评定方法或应用己发布的 感官分析方法标准来评定。 产品的外观和感官要求，重点应考虑可能影响人身安全，或可能损害产品性能的重 大缺陷或危险缺陷，如电线包皮上的裂纹等。 ( 8 ) 材料要求：只有直接影响产品质量的重要原料和特殊材料才规定材料要求， 它主要是为了保证产品质量和安全要求。当提出材料要求时，一般应引用有关标准，或 规定其使用性能不低于有关标准的其他材料。如没有现行材料标准，则应对材料性能作 出具体规定。 ( 9 ) 工艺要求：当达到其他要求后仍不足以保证产品的质量时，对工艺提出的要 求。 ( 1 0 ) 其他要求：根据需要列入其他规定。 1 4 推进标准和标准化的战略意义 1 4 1 实施技术标准战略的特点 ( 1 ) 市场影响能力巨大。从规则角度讲，技术标准不同于专利，如果一件专利对 应的是一种产品，那么技术标准对应的就是一个技术群落。技术标准往往决定了某一行 业的技术路线，并最终决定企业的产品发展方向。技术标准这一规则性的特性，决定了 其影响市场、控制市场的能力非同寻常。因此，标准战略的运用得当与否，往往能决定 企业的兴衰。 ( 2 ) 以知识产权为起点。随着经济、技术竞争的不断升级，技术标准与专利之间 的联系越来越密切，发达国家和跨国公司都力求将专利变为标准，以获取最大经济利益， 标准化已成为专利技术追求的最高体现形式。在这种思路的影响下，企业实施技术标准 战略通常要经过以下步骤：第一步，投入资金研发相关技术。第二步，运用专利战略， 圈占知识产权领地。第三步，根据自己的技术数据把自身的技术规范上升为行业标准。 第四步，标准形成后，要求其他要进入这个产业的厂家同自己合作。自己或是收取专利 费，或是让其他厂家成为代工。因此，技术标准之争实质上就是争夺知识产权垄断的斗 争。 ( 3 ) 国际性。技术标准战略是为市场竞争服务的，其目标就是要通过技术标准来 拓展或控制市场。随着经济全球化的发展，在这场争夺战中，必然涉及到国际上各方面 的力量。技术标准战略的制定、实施，必须考虑到国际化这一因素。 r 1 ( 4 ) 政治性。技术标准之争涉及面广，影响深远。由于关系到国家经济利益，其 背后往往有政府的强力支持。各发达国家千方百计地控制国际标准化工作，并通过标准 建立贸易技术壁垒，政治色彩极其浓厚。 1 4 2 标准是高新技术成果转化的桥梁 科学技术是生产力。然而，先进的科学技术并不等同于先进的生产力水平，科技成 果只有被开发应用后才能转化为现实生产力，才能促进生产的发展和经济的腾飞。标准 是引导高新技术成果尽快转化为生产力的有力工具。这是因为高新技术产品标准是高新 技术成果结晶的体现，将高新技术成果以标准的形式加以规定，是企业组织生产的依据， 同时也是高新技术标准化工作的重要内容之一，这是高新技术发展过程的特性所决定 的。加强信息的互通，保证彼此之间数据的可交换，确保零部件的互换和可靠，是高新 技术发展过程中的显著特点。标准化工作在高新技术发展过程中所起的重要作用，就是 使复杂的技术趋于简化，从多样化到统一，从无序到有序。标准化不仅使高新技术各相 关领域技术发展的复杂性得到简化，而且更是未来预防不必要的复杂性的重要手段。因 此，要实现高新技术成果转化及其产业化，就必须制定相应的标准。 1 4 3 制定标准符合企业内部发展的需要 第一，标准化是企业合理组织生产和健康发展的基础。在生产过程的各个环节中实 施标准化的管理，严格按照企业管理和符合生产需要的设计、工艺、生产、检验、包装、 储运等标准进行生产和管理，实现稳定、有序地生产。第二，标准化是保证产品质量的 前提。大量的国际标准、国外先进标准和国家、行业、地方标准，是国内外专家经过长 期试验、研究、讨论的结晶，也是国际、国内公认的对产品质量的基本要求。企业充分 了解和采用这些标准，按要求确定自己的产品质量，才能增强企业在国内外市场上的竞 争力。第三，标准化是提高劳动生产率的手段之一。标准化是保证产品的互换性和配套 性的重要前提。产品的加工装配，使用维修中的零部件更换。各种加工件的互换配套等， 只有通过统一的标准，才能达到多快好省，提高劳动生产率。第四，标准化是加快新产 品开发的条件。企业在新产品开发中，如能尽可能地多次采用标准件、通用件，运用组 合化原理采用标准化的计算机辅助设计( c a d ) 技术，可大大缩短新产品的设计、试制周 期，率先抢占市场，赢得商机【3 】。 1 4 4 制定标准符合国际贸易市场竞争的需要 在市场准入中，面临的一个重要障碍就是贸易技术壁垒。随着国际贸易中关税壁垒 日趋降低，以技术法规、技术标准、合格评定程序等为基本内容形成的贸易技术壁垒正 在产生着举足轻重的影响和作用。为此，世界贸易组织确定了w t o t b t ( 贸易技术壁垒 协议) 最新文本，其中规定了世界各国和国际标准化机构必须遵循的原则和义务，确保 制定过程的透明度、开放性、公平性和意见一致和确保国际标准的市场适应性。此外对 国际标准的制定详细地确立了一系列原则，包括确保国际标准的关联性、有效性和连贯 性。贸易技术壁垒具有隐蔽性的特点，一些发达国家常以保护动植物和人类健康安全为 合法目的，实际上把技术法规和标准当作一种贸易技术壁垒，而或多或少、或明或暗地 成为贸易保护主义的新工具。 总之，随着经济全球化趋势不断加快，世界政治、经济格局加速重组，国际竞争更 加复杂和激烈。越来越多的人们已经意识到，决定当今国际竞争成败的关键不再是传统 意义上的土地、资本和劳力等有形资本，而是取决于以高新技术为核心的综合国力。其 中高新技术的标准化是高新技术实施产业化的重要环节。许多发达国家都不惜投入相当 的经费和人力去进行标准的研究和制定，并着眼于世界市场而积极参与国际标准化活 动。由于高新技术标准化贯穿于新产品的研究、设计、开发、应用和产业化的全过程， 通过开展高新技术标准化，可以大幅度缩短新产品的研制周期和节省大量研制经费，同 时还可以改进产品质量，提高产品的安全性、通用性和可靠性，并提高生产效率、保护 生态环境和节省资源，从而获得巨大的社会效益和经济效益。这是推广和普及高新技术 科研成果，并且把高新技术科研成果转化为生产力必不可少的先决条件。目前，在高新 技术标准化领域的实质工作几乎全部由发达国家主导，这就保证了他们的高新技术产品 总是处于领导潮流的位置，由此为他们的技术推向全球奠定基础。因此，对于我国这样 一个世界上最大的发展中国家来说，实现高新技术的产业化，提高我国高新技术产品的 国际竞争力，加强我国高新技术标准化工作具有非常重要的意义。 2 国内外标准战略实施的状况 2 i 国际状况 随着国际贸易和科技文化交流的不断扩大，特别是贸易全球化、经济区域化及高新 技术的迅猛发展，使得对国际标准的需求日益增长。采用国际标准，或者说是标准的国 际化趋同，已成为全球普遍发展的趋势。国际市场上，标准作为推动科技与经济结合、 参与市场竞争和扩大技术垄断的重要手段，被各个国家积极地运用着【4 j 。 高新技术的标准化是高新技术实施产业化的重要环节。发达国家投入相当的经费和 人力去进行标准的研究和制定，并积极参与国际标准化活动。i s o i e c j t c i ( 国际标准 化组织国际电工委员会信息技术标准化技术委员会) 所属1 7 个技术委员会的秘书处 中三分之一由美国承担，其余分技术委员会的秘书处的工作则由其他发达国家承担。目 前，在高新技术标准化领域的实质工作几乎全部由发达国家主导，这就保证了他们的高 新技术产品总是处于领先地位，由此为其技术推向全球奠定基础。 跨入2 1 世纪伊始，w t o 、i s o 等国际组织和美国、日本等发达国家纷纷加强了海洋 标准化发展战略的研究，将标准的市场适应性、国际标准化战略和研究开发政策的协调 作为标准化战略的重点。同时为有效推进国际标准活动，注重培养熟悉国际标准审议规 则并具有专业知识的人才，把科研人员参加标准化活动和参加标准制订情况均作为业绩 考核的一个指标。美国在制定海洋观测系统第一阶段实施战略计划中，将标准的制定放 到相当重要的地位，强调“成立标准、规范工作组，建立一个将现有的数据中心和专用 的数据标准、规范都合并在一起的总体结构”，认为“有效的数据管理只有随着标准的 制定和应用才能实现”，并制定相应的管理政策及所包含的标准和规范，要求联邦政府 投入经费“能满足为整个系统所制定标准的要求”等。全球海洋观测系统近海部分 ( c g o o s ) 战略设计方案中规定：实验室必须使用一定的规程来确保满足质量标准；要 求按照国际标准和协议进行编目和存档；依据标准定期标定仪器；建立国际数据标准和 交换协议、元数据标准、质量评估和控制的标准化程序。 美国标准，尤其是工业标准，在国际范围内受到广泛的重视并成为很多国际标准的 制定基础。而且，美国的检测和认证体系也在国际范围内得到广泛的模仿。众所周知， 美国国防部质量体系m i l q 9 8 5 8 就被作为i s 0 9 0 0 0 的基础。另一方面，很多美国的行业 标准都是事实上的国际标准，尤其是电子和汽车行业。据调查，在美国从事标准化的团 体就达4 0 0 多个。除此之外，各级政府部门也在分别制定其各自领域的标准以及政府的 采购标准。如国防部、农业部、环保局、食品与药品管理局、消费品安全委员会等。 2 。2 国内状况 没有先进的、高质量的标准，就没有真正意义上高质量的产品，因而就无法在市场 竞争中取胜。谁掌握了标准的制定权，谁的技术成为标准，谁就掌握了市场的主动权。 在国际标准化活动中，由我国主导制定的国际标准微乎其微，很多情况我们只是一般性 地参与或根本没有参与，其结果是在大多数情况下我们只能被动地采纳国际标准。为了 改变这种被动局面，近年来，面对经济全球化及高新技术的迅猛发展和产业化的趋势， 标准化工作在我国得到了的高度重视。前总理朱镕基指出：“标准、计量落后，我们国 家的其他工作都要落后。技术标准已经成为国际竞争的重要手段，要尽快完善国家技术 标准体系，改变我国技术标准滞后，特别是高新技术领域标准受制于人的状况，用高新 技术标准推动经济结构调整、产业升级和对外经济贸易的发展。科技要发展，标准、计 量必须先行”。党中央、国务院决定成立国家标准化管理委员会，并且由国务院授权履 行行政管理职能，统一管理全国的标准化工作，这是在新的形式下加强全国标准化工作 的重大举措。目的是通过加强对全国标准化工作的统一管理，提高标准化工作的权威性 和标准化工作的水平，更好地发挥标准化在我国经济和社会发展中的技术基础作用，从 而提高我国的质量整体水平。国家标准化管理委员会提出加强高新技术标准化工作机制 创新的二十字工作方针：“早期介入、积极跟踪、自主制定、适时出台、及时修订”。 这些举措使我国的标准化工作得到了空前的发展，在研究和制定技术标准及技术性 措施等方面迈出了可喜的一步。具体措施主要包括：一是积极开展技术贸易壁垒研究。 积极跟踪了解国内外情况，为制修订标准提供技术依据，在保护国家利益和国内产业方 面发挥作用：二是开展对国际标准和国外先进标准的分析与研究。提出企业产品标准采 用国外先进标准的方向和重点，引导企业提高产品标准水平，为实现“走出去”战略、 实施外贸出口多元化服务；三是积极开展高新技术标准的研究。选择具有相对优势的领 域，加快制定有关标准。建立信息快速反应机制，及时掌握高新技术发展状况，及时进 行相关标准的制修订，同时重视高新技术标准化前期科研工作，使标准化工作及时介入 科研开发项目，以不断推出具有自主知识产权的高新技术国家标准p 】。 尽管如此，我国技术标准工作与市场和产业发展的需求相比，仍有较大的差距。主 要的原因是标准制定与技术研发相对脱节，企业对标准化的认识不足，标准制定和实施 的意识不强，特别是高新技术标准化的组织管理相对落后，创新机制建设力度不够，这 些问题都需要不断地加以解决。 2 3 海洋领域状况 我国国家“十五”发展计划中将高新技术发展及其产业化列为经济和技术的重点内 容，充分重视发展高新技术在产业结构调整和产品更新换代中的战略地位和作用。而标 准化作为推动高新技术向产业化方向发展的重要手段，在确定技术体制、促进技术融合、 稳定技术成果、加强科学管理、提高产品质量、防止技术壁垒等方面发挥重要作用，高 新技术标准化日益成为社会各界关注的焦点。海洋环境监测是实施海洋发展战略的一项 重点基础工作，海洋监测高新技术列入国家8 6 3 计划，九五期间取得大量科研新成果， 十五期间又将开展多方面的研究工作，目前启动标准化工程，目的是通过一系列海洋监 测高新技术标准的制定，以及海洋标准化理论体系的研究，使海洋监测高新技术仪器产 品在通用、兼容、质量、安全性和产品系列化等方面向世界先进水平靠拢，为海洋监测 高新技术仪器产品的产业化提供标准技术支撑和保障。 3 海洋监测技术成果标准化的重大国家需求 3 1 海洋监测技术的社会价值 我国是一个海洋大国，濒临渤海、黄海、东海和南海，大陆海岸线长达1 8 0 0 0 多公 里，面积5 0 0 平方米以上的海岛6 5 0 0 多个，管辖海域包括领海、毗连区、专属经济区、 大陆架等约3 0 0 万平方公里，相当于我国陆地国土面积的三分之一。我国人口已经超过 1 2 亿，需要开发海洋资源提供越来越多的食物、矿产和水资源，获取更多的海底油气资 源和其它海洋能源，维护和保障国家海洋权益。 然而，随着海洋经济的发展，越来越多的环境问题、生态问题、灾害问题和科学背 景问题逐渐暴露出来。我国是海洋大国，但还不是海洋强国。海洋科学和技术的总体实 力与海洋强国的要求之间存在很大差距。作为海洋科学和技术的一部分，海洋监测技术 水平亦落后于世界发达国家。 海洋科学基本上是实验科学，离开对海洋的监测，没有充足的现场监测数据，就难 以取得理论上的原始创新，也就不可能有一流的海洋科学成就。海洋监测能力薄弱制约 了我国海洋科学的发展。此外，海洋监测技术作为海洋科学和技术的重要组成部分，在 维护海洋权益、丌发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、加强国防建设、谋求新 的发展空间等方面起着十分重要的作用。对海洋的监测直接涉及国家的安全和人民的生 活，是一个海洋强国的重要能力，有效、全面、长期、连续地监测海洋对于社会经济发 7 展、国家安全、防灾减灾、环境保护都有十分重要的意义。因此，提升国家海洋监测技 术的实力，完善并拓展我国的国家海洋监测系统已经成为急需解决的问题。 海洋监测能力的发展离不开先进的仪器设备。目前，我国现有的海洋监测技术水平 与发达国家差距较大，国内使用的先进的和关键的海洋仪器设备几乎全部依赖进口。进 口仪器设备价格昂贵，使得国家的海洋监测只能维持最低限度的能力；如果要建设国家 海洋监测系统，全部依靠进口仪器是不可能的。另一方面，一些海洋监测技术产品的技 术含量很高，特别是涉及军事海洋调查监测的仪器设备，国外对我国实行技术和产品封 锁，我国无法通过购买来增强监测实力。因此，海洋监测技术属于战略性产业，许多海 洋监测技术产品的研发和生产必须立足国内，才能满足建设国家海洋监测系统的需求 【6 】。 ( 1 ) 海洋资源领域对海洋监测的需求 我国海洋资源丰富。海洋生物物种繁多，已鉴定2 0 2 7 8 种；大陆架海区含油气盆地 面积近7 0 万平方公里，蕴藏的石油资源量1 5 0 亿2 0 0 亿吨，天然气资源量1 4 0 9 万亿 立方米；潮汐能资源量约1 1 亿千瓦，波浪能理论功率约0 2 3 亿千瓦，潮流能可开发 的装机容量约为0 1 8 亿千瓦，温差和盐差能蕴藏量分别为1 5 亿和1 1 亿千瓦：滨海 旅游景点1 5 0 0 多处，滨海沙滩1 0 0 多处。我国具有9 5 万平方公里良好的浅海和滩涂。 此外，还有丰富的海水资源、化学元素资源及海岸带土地资源。而准确的海洋环境监测 数据是充分和科学合理利用海洋资源并保证其健康持续发展的技术支撑。 ( 2 ) 海洋生态、环境领域对海洋监测的需求 我国沿海地区面积占全国陆地面积的1 4 ，海洋经济以年均增长2 0 以上的速度发 展。我国沿海地区的发展给海洋生态环境带来巨大的压力。目前，近海环境已经受到了 不同程度的污染，尤其是港口、河口、半封闭海湾以及大中城市毗邻海域污染比较严重。 1 9 9 8 年，我国陆源排入海洋的污水量达1 0 3 亿吨，养殖排放水达7 8 2 亿吨。近岸海域面 积的7 0 达不到三类海水水质标准。海水水质下降导致海洋生物资源量锐减，突发性污 染灾害的频次逐年提高。近海的重要经济鱼虾类的产卵场和育肥场被污染面积达8 0 以 上，许多滩涂及浅海养殖区出现老化和退化现象。以渤海湾为例，目前的环境容量已大 幅度下降。渤黄海生物体中石油、农药和一些致癌物质的检出率增高。赤潮发生频率和 规模呈逐年增高的趋势，1 9 9 9 年近海几乎所有海域均发生赤潮，2 0 0 0 年的赤潮规模达 到创记录的程度。溢油事件近年也呈增长趋势。 沿海赤潮频发，浅海渔业资源枯竭，增养殖病害严重，海洋灾害和沿海环境污染已 成为对我国沿海和海洋经济、社会可持续发展的主要制约因素，迫切需要提高可持续发 展的海洋环境监测保障能力。 ( 3 ) 海洋灾害领域对海洋监测的需求 中国是海洋灾害最严重的困家之一，沿海地区经常遭受风暴潮、海冰、灾害性海浪： 海洋地质灾害等多种海洋灾害的影响。防灾减灾的关键是对灾害性海况进行准确的预 报，卓有成效的预报需要及时准确的现场数据，高质量数据的获取必须依靠先进的海洋 监测技术支持。根据联合国政府间海委会的经验统计，及时准确的预报，可使海洋灾害 的损失减少1 0 以上。依此计算，如果我们能及时准确地发布海洋灾害预报，每年至少 可使海洋灾害造成的损失减少1 0 亿元，远远超过国家每年为海洋监测技术的全部投资。 ( 4 ) 海洋军事领域对海洋监测的需求 海洋是国家安全的屏障。海洋环境参数对于海上军事活动的重要性不亚于舰艇和武 器本身，海洋动力场、声场、密度场、磁力场资料在海军作战中起到极为关键的作用。 海洋监测高新技术事实上己成为西方军事强国海上军事优势的重要组成部分。美国为实 现其海上霸主地位，提出要把全世界的海洋变为透明的海洋，积极发展海洋监测高技术， 进行大量的全球性的海洋调查监测活动。西方国家以及一些周边国家都在积极收集我国 的海洋资料，研究我国近海的内波、环流、声场、海水温度、密度等与军事活动关系密 切的海洋要素，甚至对我国近海的军事海洋环境进行预报。我国面临着严峻的海洋权益 维护问题，与周边国家需要划分领海、专属经济区或大陆架界线，划界任务异常艰巨。 加强对海洋环境的监测对于维护我国国防安全具有重要意义。我国军事方面对海洋 监测的需求主要是对海洋动力与其它物理要素的监测，发展海洋监测高技术将直接为国 防建设服务。我国现在对海洋军事参数的监测能力非常薄弱，对高技术、高质量的海洋 自动观测仪器设备有迫切的需求。 ( 5 ) 海洋科学对海洋监测的需求 先进的海洋监测手段对于海洋科学的进步是至关重要的，海洋科学的巨大进步往往 得益于海洋监测技术的发展。历史上，s w a l l o w 浮子的应用使海洋学家发现了占海洋动 能9 9 的深海天气尺度现象，而卫星遥感技术的应用使海洋学家发现了大洋中尺度涡的 广泛存在。先进的水下观测技术，使人们发现了洋底的热液矿床、天然气水合物及生活 在高温环境下的海洋生物。在大气与海洋相互作用、全球气候变暖、全球碳循环等关系 到全人类利益的科学研究中，都要依靠各种海洋观测仪器设备的支持。为了研究厄尔尼 诺现象产生的机理，国际上采用了先进的浮标技术、卫星遥感技术等先进手段进行全方 位的立体监测。在热带海洋与全球大气( t o g a ) 计划实施过程中，每年投入的抛弃式温 深计( x b t ) 多达上万个，漂流浮标2 3 0 个。世界上每次重大的海洋考察和实验计划的 实施，都依靠了各种海洋观测仪器设备的支持。可以说，所有的海洋科学研究都离不开 海洋监测技术，海洋监测技术的落后成为影响海洋科学进步的障碍。 3 2 发达国家海洋监测的关键技术 海洋监测自2 0 世纪9 0 年代开始取得了重大的进展，突破了以船只考察为主的格局。 先进的计算机技术、能源技术、无线电传输技术和电子技术的引进。使各种海洋监测仪 器成为汇集多种先进技术的载体，海洋监测向实时、密集、立体、长期、系统方向发展。 世界上重要的海洋国家都十分注重发展海洋监测技术，取得了大量先进的技术成果。 9 ( 1 ) 浮标和潜标技术 锚系海洋资料浮标是海洋监测的重要技术之一，在海洋动力环境监测、海洋污 染监测、卫星遥感数据真实性校验、水声环境监测、水声通讯和水下g p s 定位等方面正 在发挥着越来越重要的作用。随着科学技术的进步，浮标的自动化水平、通信能力、可 靠性、工作寿命都越来越高，向多参数、多功能及立体监测方向发展。 漂流浮标是随着全球定位和卫星通讯技术的进展而发展的一种十分有效的大尺度 海洋环境监测手段。目前，美国海军每年在海上保持2 0 0 2 5 0 个漂流浮标，正在试用的 a n w s q 一6 型系列多参数漂流浮标可p a i n 4 量包括风速、风向、气温、气压、表层水温、各 层水温、全向环境噪声、波浪方向谱等多种海洋气象参数。 次表层海洋环境监测国际合作计划( a r g o ) 将在全球海洋上布放3 3 0 0 个剖面探测 漂流浮标，最大工作水深2 0 0 0 米，每1 5 天完成一次从2 0 0 0 米到表面的温盐剖面测量， 浮标浮出水面时通过卫星系统通讯和定位。该计划的目标是对海洋上层的状况和海洋气 候变异特征等提供定量描述，资料用于海洋和耦合预报模式的建立、数据同化及动力模 型试验。 ( 2 ) 水声监测技术 水声环境和水声监测技术是现代海上军事技术的重要组成部分，也是海洋环境监测 技术发展的重点发展方向之一。 合成孔径成像声纳( s a s ) 技术利用目标回波的相位信息重构目标影像，得到的分 辨率等于物理阵的大小，从而获得远比普通声纳要高的目标分辨率，主要用于水中、海 底、掩埋目标物的探测和高分辨成像。国外已有的s a s 可以实现三维成像，探测深度2 5 0 0 米，分辨率l 米，或探测距离1 0 0 0 米，分辨率0 2 米。 声学多普勒海流剖面仪( a d c p ) 是现代海洋调查和监测的主要手段之一。相控阵a d c p 的声纳阵大小只有常规a d c p 的一半。声相关海流剖面( a c c p ) 测量技术是一项前沿性 的高技术，是目前唯能同时实现大深度海流剖面探测和潜艇深水远程导航的水声探测 设备，它利用声纳阵的时空相关函数与流速的关系，通过复杂的计算获得流速。目前美 国的a c c p 测流剖面深度达1 2 0 0 米，对底跟踪深度达5 0 0 0 米。 ( 3 ) 岸基高频地波雷达海洋环境探测技术 高频地波雷达利用高频电磁波沿导电海水表面的绕射特性，实现对大面积海洋状态 和海上移动目标超视距监测和探测定位，是典型的军民两用技术。美国的近岸海洋动力 学应用雷达采用紧凑的天线系统，可以方便地布放在港湾、河口、平台和海岸，雷达的 有效探测距离与工作频率、发射功率有关，测流作用距离约6 0 公里。英国也开发了近 岸海洋表面流雷达o s c r ，有效探测距离约6 0 公里。由两台以上的雷达组网可以探测海 洋表面矢量流场。加拿大的中程高频地波雷达，使用4 0 元宽带单极天线组成相控阵。 天线阵孔径为8 7 0 米，工作频率5 - s m h z ，测流有效距离超过2 0 0 公里，可获取径向表面 0 流、浪场、风场等参数。 ( 4 ) 水下观测平台技术 发达海洋国家研制了各具特色的自持式或自航式水下多任务观测平台。美国的低成 本持久型s l o c u m 大洋剖面仪，以海水温差能为动力源，在海上可连续进行长达5 年的 锯齿形剖面测量：水下自航式平台r e m u s ，搭载c t d 和a d c p 等观测仪器，以蓄电池为动 力，可按预编程序完成有关的水下测量，利用水声通讯方式与水面船只、水下观测站、 漂流浮标等保持联系，下载水下观测站的数据。加拿大也开发了一系列的拖曳式平台， 可以携带智能化c t d 数据获取系统，在水中做波浪形剖面测量。 在拖曳式海洋环境监测系统方面目前用得最多的是声学海底剖面仪和拖曳式水质 监测系统，如多波束( s e a b e a m ) 系列和b o s s 系统。 ( 5 ) 沿海生态环境自动监测技术 海洋生态环境监测的最大难点是传感器技术，特别是生物化学传感器。德国的 m e r m a i d 系统中应用了2 7 个传感器，其中污染和生态环境监测传感器或仪器有溶解氧、 叶绿素a 、颗粒浓度和粒径、营养盐、荧光、重金属、微量有机污染物、有源光辐射、 辐照度、多光谱光衰减、放射性及大气沉降等。俄罗斯研制了采用臭氧法的在线化学耗 氧量监测仪、微型质谱和全光谱物质综合测试仪，并己在海洋浮标中试用。 目前有代表性的生态环境监测系统是德国的m e r m a i d 系统和挪威的s e a w a t c h 系统， 主要特点是：综合监测：模块化和标准化结构；实时传输和强调应用。 ( 6 ) 遥感海洋应用技术 近年来，海洋遥感应用已从定性向定量发展。目前，全球在轨运行的涉海卫星约有 3 0 颗，印度和台湾地区都相继发射了海洋卫星。主要星载遥感器有合成孔径雷达、雷达 高度计、雷达散射计、微波辐射计、红外辐射计、海洋水色仪、全色相机等。r a d a r s a t s a r 的空间分辨率已达到“9 ( m 2 ) ，每两天可覆盖我国一次；t o p e x 卫星海面高度测 量精度达到2 c m ；全色相机的分辨率优于5 m 。s e a w i f s 和m o d t s 已用于生物初级生产力， 赤潮监测和溢油等与海色有关的海洋现象的研究，卫星遥感可以监测的海洋环境要素越 来越多。 航空遥感主要用于海岸带环境和资源、赤潮和溢油等突发事件的应急监测、监视及 卫星遥感器的模拟校飞和外定标。离岸应急和机动监测能力、良好的分辨率、较大的空 间覆盖面积及较高的监测效率，是其它监测手段不能替代的。主要遥感器有侧视雷达、 成像光谱仪、红外辐射计、激光荧光计、激光测深仪等。 ( 7 ) 发展立体监测系统的趋势 海洋监测已进入从空间、沿岸、水面及水下对海洋环境进行立体监测的时代。全球 海洋观测系统( g o o s ) 采用了遥感技术，沿岸和水面现场自动监测技术，水下声遥测和 无人无缆潜器调查技术组合的立体监测框架。 在总体上，美国、挪威、德国、澳大利亚等先进海洋国家的近海环境自动监测技术 主要体现以下特点：一是增加系统的测量项目。使用更多的传感器、仪器或设备。美国 国家资料浮标中心( n d b c ) 管理着7 1 个锚泊资料浮标站、6 8 个海滨一海洋自动气象站 ( c m a n ) 和3 0 个高空剖面仪地面观测站。多年来n d b c 推广在这三类站中通用的数据采 集、处理和传输系统，至今已经推出了六代。其中第六代“多功能采集和报告系统”( m a r s ) 准备扩展的测量项目与现有的测量项目相比翻了一倍。德国海事水文局( b s h ) 管理着波 罗的海和北海的m a r u m 的监测网，准备把欧洲海洋领域高技术计划( e u r e k a e u r o m a r ) 第 4 1 7 号项目“海洋环境遥控测量和综合监测系统”( m e r m a i d ) 的成果推广应用到m a r u m 监测站上，增加一系列海洋化学和生物项目，构成一个智能化的海洋污染监测网。二是 提高系统的实时性。以往的海洋自动观测系统基本上属于“定时观测系统”，即按照一 定的间隔定时进行观测，如果在这段间隔内需要使用数据，系统所能提供的只是前一个 时次的观测数据。现实的需要促使海洋自动观测系统在九十年代从“定时观测系统”向 “实时观测系统”发展。其中的典型例子是美国的“物理海洋学实时系统”( p o r t s ) 。 3 3 我国海洋监测技术的发展现状 3 3 1 1 9 9 6 年以前我国海洋监测技术的发展状况 在台站方面，建立了6 4 个沿海岸基海洋观测站，研制了常规监测设备。但具有8 0 年代中期水平的全自动海洋站只有3 个。其中南沙站监测参数最多，有9 个水文气象参 数，其余海洋站多数实现了仪器观测，少数波浪站还用目测。 海洋仪器和传感器方面，先后研制成功了实验室盐度计、空气声学水位计等十多种 常规调查监测用海洋仪器，实现了主要物理环境参数的仪器测量。但这些仪器大都必须 有人工干预或介入，还不能进入全自动监测网。 在船用仪器方面，我国从1 9 8 0 年开始研制船用核心仪器温盐深剖面仪( c t d ) ，并 一直跟踪国外技术水平。但是，由于没有持续的经费投入，一直没有形成定型产品，迄 今国内现有的c t d 全部依赖进口。 自动监测仪器方面，主要测流设备是印刷海流计和直读海流计。通过“七五”攻关， 研制了l o 个资料浮标，可监测9 个水文气象参数。1 0 米直径的大浮标有6 个，可监测 8 个参数。由于传感器、水密接插件、微机和控制系统及其他部件的可靠性差，浮标的 在位率和有效数据获得率都远低于国外资料浮标的水平，不能为海洋环境预报提供有效 的实时监测数据。因此，实际上在我国管辖海域内没有形成有效的海洋环境实时监测能 力。 在环境要素监测技术方面，我国环境污染和生态环境监测的仪器基本上处于现场取 样实验室分析的水平上，自动化的监测仪器几乎是空白。 在海洋遥感方面，我国当时没有自己的卫星，主要应用国外海洋卫星和气象卫星资 料。应用n o a a 卫星资料主要应用于海面温场分布、大中尺度海洋动力学研究、渤黄海 水动态监测及我国临近海域的渔场环境研究。陆地卫星应用方面，主要应用l a n d s a t 卫 星资料调查和研究海岸带、河口、浅海水深测量、岛屿调查、水下暗礁探测、河口悬浮 沙分布及冲淤规律研究等方面都取得了一批成果。总体上说，当时我国卫星遥感海洋应 用技术尚处于比较分散的科学研究和技术开发阶段，还没有形成卫星遥感信息产业化服 务的能力和机制，因此在灾害预警、海洋监测及位海洋经济发展服务方面，卫星遥感海 洋应用技术所做的贡献还不显著。 总体来说，1 9 9 6 年以前我国的海洋监测技术明显落后于发达海洋国家，先进的海洋 仪器和系统主要依靠进口。海洋监测仪器设备发展的主要问题有：对海洋监测仪器设备 的发展没有总体规划，没有形成整体实力；研制与应用脱节；国内海洋监测技术研究和 开发缺乏资金，海洋监测仪器的研制和生产日趋萎缩，国内海洋仪器市场基本上被国外 占领；海洋监测仪器设备研制的进展缺乏高技术的支持，与发达国家在技术上有很大差 距，开展国际合作的余地较小。 3 3 2 “九五”期间国家8 6 3 计划在海洋监测技术领域的进展 1 9 9 7 年，8 6 3 海洋监测技术主题立项，通过反复论证，确定了重点发展海洋声学仪 器、海洋遥感技术、海洋环境监测技术的战略，并取得了重要进展。 ( 1 ) 在海洋监测仪器领域的进展 海洋监测仪器是“九五”海洋监测技术主题的重点发展方向，其宗旨是发展海洋监 测所必需的标准监测仪器，重在吸收与发展9 0 年代中期国际上具有先进水平的重要探 测技术，开发一批技术含量高、市场需求大、海洋监测所急需的先进仪器，弥补我国在 监测仪器方面的技术落后状态，打破国外仪器全面占领我国市场的不利局面。 “九五”期间研制完成工程样机和实验样机的海洋仪器有：海洋温度、盐度、深度 探测仪( c t d ) ，多普勒海流剖面仪( a d c p ) ，压力式波浪、