海洋观测技术的现状与差距

1、第1卷第3期01年 月9 9 9海洋技术O C N A C N O O G E T E H o l V .1 , N o .3S e P t ,1 9 9 1二二子二二二二二竺二二二二竺竺 一一一 一我国海洋观测技术的现状、差距及其发展朱光文（国家海洋局海洋技术研究所天津）摘要海洋观侧技术和海洋工程技术是海洋资源开发、海洋环境保护和海洋学研究的两大支柱.发展海洋事业，应优先发展海洋观测技术。本文综述了我国海洋观测技术的现状，与先进海 洋国家相比较存在的差距及当前和今后一段时间内我国海洋观测技术的发展 内容包括：遥感技术，浮标和潜标技术，船用观测调查技术，滨海台站观测技术，污染监测技术，海洋标准

2、计 量和通用技术.文章最后对发展我国海洋观测技术提出了几条政策性建议.月lJ青研究海洋的目的是开发利用海洋资源、维护海洋权益、保护海洋生态环境、减轻海洋灾害等，而海洋观测技术和海洋工程技术是实现上述目的的两大支柱.观测与工程相比， 观测技术应优先于工程技术得到超前发展因为工程是建立于大量观测资料基础之上的. 因此，发展海洋事业，必须优先发展海洋观测技术 这是海洋事业发展历史所证明了的. 本世纪六十年代和七十年代曾是国外船用和台站用海洋观测技术的迅速发展时期七 十年代末开始，海洋观测技术发展的重点是遥感技术和以潜器为主体的水下探测技术当 前海洋观测技术发展的特点是：点面结合，对海洋环境进行立体观

3、测；充分利用新技术和 工业技术成果，发展轻便、快速、智能、高效和优质的观测仪器设备。我国海洋观测技术的发展是同我国科学技术和工业生产的发展相同步的.六十年代初的海洋仪器会战，共研制了 46项样机，但绝大多数都未能定型生产。七十年代初的海洋仪器会战，以高、精、尖、电子化和自动化为主要方向，囿于当时的技术和工业水平，没有取得理想的效果，但也为温盐深测量技术的发展奠定了基础。八十年代中期开始的海洋环境监测 网的建设,从国外引进了一批较先进的仪器设备,国内也组织研制了一 些先进的仪器设备，并开展了卫星遥感应用研究，因而显著地缩短了我国海洋观测手段与先进海洋国家的差距 0从总体上看我国海洋环境观测方法和

4、采用的手段已接近或部分达到国外先进国家七十年代末的水平，但从技术角度考虑，我国的海洋观测技术与先进海洋国家相比仍有相当大的差距，如高精度快速C T D测量系统、声学多卜勒海流剖面测量系统(A D C P )、海洋卫星、调查用潜水器等具有时代特征的海洋观测设备我们还处于买人家的设备或资料来应用的阶段，在这些海洋高技术方面我们仅涉及到一定程度并没有完全掌握这方面的技海洋技术第，。卷术，而对声层析技术和全球绝对海平面变化的监测技术等我们还没有涉足我们应、.污看到 这些差距.前几年，为尽快改变我国海洋观测技术的落后状态亦应付急需，进口一些先 进的仪器设备是必要的，对我国海洋事业起到一定的促进作用，但由

5、于没有坚持走引进、 消化、吸收和创新的技术路线，大量进口海洋仪器，尤其是常规观测仪器，已从某种程度上抑制了我国海洋观测技术的发展。我国资金短缺，国内研制的仪器样机因无资金投入而不能搏入正式小试和生产，海洋仪器的市场又窄，更不能从中积累，不断改进仪器的质量. 海洋环境监测属公益性事业海洋仪器设备使用条件恶劣，投资大，效益低，不能形成产 业.发展海洋观测技术需要大的资金投入并要看长期效果0我国台站和船用观测仪器设备从多数情况看仍然落后陈旧，需要更新改造.“七五”期间取得的海洋观测技术成果应逐步推广应用，并在应用中巩固和提高，从“七五”的经验中可以看出，尽管我国海洋观测技术与先进国家相比仍然有大的差

6、距，但只要政策对头，肯下决心，我们一定可以以较 快的速度赶上世界先进水平的.本文对我国海洋观测技术的现状、差距及其发展作了一些综合分柝 内容包括：遥感技术，浮标和潜标技术，船用海洋观测调查技术，海滨观测技术，海洋环境污染监测技术， 海洋标准计量技术和海洋通 用技术.海洋观测技术是一个统称，它涉及海洋观测、调查、监测、监视的方方面面，本文是对海洋观测技术的宏观上的综述和分柝没有涉及每个技 术领城的技术细节.通过回顾和分析，期望引起同行和主管部门对发展我国海洋观测技术的关注，共同促进我国海洋观测技术的发展、海洋遥感技术1.海洋遥感技术是现代海洋观测技术的极重要部分 作为一种新的观测手段，不仅 在很

7、大程度上弥补了深海大洋调查数据和资料不足 而且把海洋研究推向了一个新阶段. 海洋通感分航空遥感和卫星遥感两大部分 它们的共同特点是：能在大范围、同步、快速和连续观测.卫星遥感可以全天候、全天时地在全球尺度上进行连续观测，但实时性和分辨力不如航空遥感：而航空遥感受天气条件的制约，且观测范围要比卫星遥感小得多，但机 动性、实时性和分辨力明显优于卫星遥感，且可作为发展卫星遥感的前期准备和卫星遥感 数据的地面校准手段.2 .美国1 9 7 8年发射了世界上第一颗海洋卫星S E A S A T 一 1,标志着海洋观测技术进入了空间遥感时代，这是海洋学发展史上的重要里程碑.后来，苏联和日本也相继发射了海

8、洋卫星，欧洲空间局将于今年发射具有海洋观测功能的E R S一 1遥感卫星，加拿大也计划于1 9幼4年发射用于海洋探测的雷达卫星。利用卫星可以观测海面风速风向、波高、波长、 波谱、海面温度、大气水含量、海冰、海面地形、海洋水准面，海洋近表面浮游植物色素浓度和悬浮物总量等海洋环境因子.遥感数据与同步现场实测结果相比较表明；星载微波传感器的测 高精度达到cs m ,星载雷达高度计的测高精度达3 o m,星载沿岸带水色扫描仪(c Zc s )在O。0 8- 1.s m g / m .叶绿素浓度范围内测量偏差约30 - 40帕.我国还没有发射海洋卫星，但早在 七十年代初就开始了卫星遥感海洋应用研究最早是

9、利用美国气象卫星云图进行海洋气象 第3期我国海洋观侧技术的现状、羞距及其发展， Z C分析和海冰观测，后来逐渐开展了利用遥感资料进行海面温度场、波浪、水深、水色、海岸带、河口滩涂、岛礁、河口悬浮沙、海洋污染等方面的调查观测，并直接应用于渔业生产，开展了东海、黄海渔场海况速报。目前国内已形成了一支从事海洋卫星遥感应用研究的 专业队伍，利用国外卫星资料和国内“国土普查卫星”、“风云一号卫星”资料开展各项有价值的研究；发射我国海洋卫星的必要性、可行性及技术经济论证已完成；利用E R S一 1卫星信息资料的论证工作也正在进行。预计在不太长的时间内，我国海洋卫星遥感技术及其应用研究将得到较快的发展。3.

10、航空遥感是j匿感技术的不可缺少的分支，各国都很重视航空遥感技术的发展。航空遥感由于其机动性好，分辨力高，特别适用于动态过程的监测，在探测台风内部的海气 过程、海岸带和河口动态过程调查、渔场环境海况速报、冰情监测、海洋环境污染监测和执法管理等方面都起到重要作用，同时它也是卫星遥感的辅助手段。国外具有空遥感设备是美国NO A A研制的专门用于海洋石油污染监测的“空中慧眼”（货表性的航IR E Y E ）系统。我国的海洋航空遥感技术起步于七十年代初机载激光浪高计和红外测温仪都是直 接为监测浪高和海表面温度而研制的。1 9 83年起，开始利用伊尔14飞机和多光谱相机、红外扫描仪等组成实验系统，对以石油

11、污染为主的海洋污染进行执法监测019 86年从国外引进设备，.配备了两架国产的Y 12飞机，组成了航空遥感队伍，对重点海域的海洋环境污染进行业务性执法监测0同时从1 9 8 5年起国家海洋局投入了较多的经费，开展了东海渔场环境航空遥感监测和速报研究和业务性飞行。海洋技术研究所完成了机载红外辐射计、投 掷式表温浮标、微波辐射计、罗兰C导航设备、数据处理终端、彩红外相机、假彩色合成 仪等仪器设备的研制和购置，并完成了机载投掷式温深浮标、表盐浮标的研制.利用该技术系统与海洋环境预报中心合作，进行了东海渔场表温速报，取得了较好的社会经济效益。 仅业务飞行达26架次，航程268 万 k m,投掷表温浮标

12、20 7个，进行了 13次速报.通过对2 5个渔业部门的调访结果表明，该技术系统的研制和应用是成功的，速报资料为渔业部 门提供了服务，增加了渔获量。该技术系统已于1 9 8 9年通过了鉴定 0专家们认为该系统具有创造性，在海洋环境监测技术方面具有独特的应用价值 填补了这一综合技术在国内的 空白.海洋技术研究所与海洋环境预报中心等单位合作，从1 9 85年起开展了航空遥感测 冰技术的试验研究，并于1 9 8 6年1月利用多光谱扫描仪、彩红外相机、微波辐射计、航空红外测温仪等仪器设备为渤海工程设计公司提供了工程服务在辽东湾石油开设区及以北海域，对海冰类型、冰块大小、海冰厚度、海冰分布及冰温等进行了

13、遥感监测，获得了大范围较丰富的海冰遥感数据和图像资料。在上述工作的基础上0海冰航空遥感技术研究被列为国家“七五”重点科技攻关专题。经过了五年的努力，该专题已完成了预定的研究任务，并进行了 12架次的海冰航空遥感监测试验飞行。该专题的研究成果于1 9 9。年12月 通过了部级鉴定和国家级验收。专家们认为该项研究成果填补了我国航空遥感测冰技术的空白，在可见光、红外及微波波段测一年冰的应用技术研究方面达到了国际八十年代先进水 平.该技术系统由侧视雷达、多光谱扫描仪、彩红外相机、微波辐射计、红外辐射计等多种遥感测冰传感器和航空导航定位仪及地面数据、图像处理设备组成，能对海冰类型、流冰密集度，冰块大小、

14、流冰范围、海冰厚度及冰温等海冰要素进行监测，提供海冰数据和图海洋技术第0卷像此外，利用Y 12飞机作观测平台，应用该测冰技术系统，在试 验性监测飞行成功的基础上，已于1 9 9 1年1月对渤海和黄海北部的冰情进行了首次业务性监测飞行，现有的 测冰技术系统还不完善，机载设备是分立式的，没有统一的终端，且观测结果尚未全部数字化，不便于远传；还没有必要的数据和图像处理设备；尚未建立实时信息传输系统.因 此，该 系统只适用于一般性的业务监侧，而不适用于灾害性的冰情监测和预警。航空遥感技术应得到进一步的发展和推广应用，预期在海洋环境污染和海冰监测、海洋渔海况速报、功能区划、功能区的环境和资源调查和海洋卫

15、星的地面试验场等方面都有较好的应用前景。、浮标和潜标技术怪浮标和潜标是海洋观测平台，利用浮标和潜标进行海洋水文气象、水质监测在国外已相当成熟.1.浮标应用技术是指以各类浮标为观测平台的海洋观测技术 根据用途和工作方式的不同，浮标可分为锚定浮标和漂流浮标、锚定浮标中有水文气象资料浮标、水质监测浮标、波浪浮标：漂流浮标中有表面漂流浮标、中性浮标、各种小型漂流器0应用浮标作为观测平台或传感系统的一部分，进行海洋水文、气象、水质观测，是六十年代以来蓬勃发展起来的一项海洋观测技术.它的主要特点是能在恶劣海况下全天候或全天时工作，获取海洋信 息。潜标应用技术是指利用潜标系统作为观测平台的海洋观测技术它包括

16、系留技术、应答释放技术、定位和寻找技术、布放回收技术、防护技术等。从目前使用情况看，潜标系统主要用于海流、水温、盐度、水下噪声、内波、倾废等长期定点连续监测02.从六十年代起，美国陆续研制了直径分别为1 2 m、6 m、3m的圆盘形锚定资料浮标和长为6 m的船形N O M A D锚定资料浮标，为海洋气象预报，灾害性咫风研究，大洋热 能转换研究，大西洋遥感陆海实验，热带海洋全球大气计划(T O G A )等获取了大量信息。1.8任年曾由浮标监测到k ut e咫风风速最大达9 2 k n ,有效波高n m,周期12 5 .美国国家资料浮标中心(N D B C )已在近海和大湖区布置了近五十个锚定资

17、料浮标 从1 9 8 5年起,ND B C决定用造价仅为12 m大浮标的1 / 25的3m盘状浮标代替海况不太恶劣海区使用的N O MA D船形浮标的站位，而用6 m长的N D M A D船形浮标代替12 m圆盘型浮标的站位，12 m圆直径的大浮标只用于如白令海这样的恶劣海区。由于布设不多，所以N D B C决定今后不再生产大浮标。从1 9 8 0年起，美国的资料浮标全部改用卫星定位和通讯 卫星通讯的可靠性已 达O名肠。据报导，1 9 8 5年资料浮标的在位率已达”肠，资料(指可存档的有效数据)获得率己舒.0肠以上.其它海洋国家如英、法、西德、加拿大、日本等国家都根据自己的国情相继发展自已的适

18、用浮标，英国生产的M ar e x浮标已在世界各地销售四十多个。1前全世界已有资料.浮标110个以上0当前国外浮标技术发展的特点和趋势是：(1 )应用卫星通讯和定位；(多)除在特别恶劣的海况下长期连续定点观侧采用大浮标外,总的趋势是向中小型，1第 期 我国海洋观测技术的现状、差距及其发展尸l轻便、价廉、实用方向发展)努力提高传感器的可靠性，改进标体设计和用材，提高浮标的抗冲击强度，不断提高浮标的在位率和有效数据获得率；(4 )根据不同的目的设计和使用不同的浮标，同时注意浮标设计上的规格化(如法国 的杆状浮标);(5 )企事业单位密切结合，相互支持，充分利用浮标获取的资料，最大限度提高浮标资料利

19、用率和浮标的利用率，目前已出现水文气象水质综合观测的资料浮标；(6 )努力解决浮标的能源问题，以提高浮标的在位率；(7 )探索资料浮标的新用途0例如，用资料浮标作为海洋卫星的地面定标设备在浮标上安装卫星遥感型探头，探测海面上4 0 0 0- 6 0 0 0 m大气层的温度分布。我国浮标应用技术的研究起步较早，六十年代中期海洋仪器会战时就开始研制资料浮1型标，但直到七十年代末我国自己研制的1型南浮1号及科浮2号才陆续投入试用.限于当时的科技和工业水平，这些浮标都未达到实用阶段。期间，经历了约十五年的时间.八十年代中期，随着国内微机和软件技术、无线电和卫星通讯定位技术、电源技术、传感器技术的发展及

20、油气资源开发和海洋环境预报的急需浮标技术才得到迅速的发展。1 9 8 5年，国内引进了 8个M ar ex浮标，并开始执行“七五”计划，把发展浮标技术列入国家“七五”攻关计划第76项，投入经费80 0万元。目前10 m直径的圆盘状大浮标和3 m直径的带龙骨的小浮标已通过鉴定和验收，进入了实用阶段；直径1 o m的圆盘状深海锚定资料浮 标也通过了鉴定和验收，进入了试用阶段.我国浮标技术的发展充分体现了我国科学技术 和工业水平的进步。浮标网的建设把我国海洋观测技术的发展推向了一个新阶段。使我国浮标技术从总体上达到国际八十年代中期水平。当前浮标技术发展中存在的主要问题和遇到的主要困难是：以高频通信为

21、主的浮标数据通信方式限制了实时有效数据接收的提高 传感器和微机系统的可靠性低，影响了浮标的在位率；没有专用的浮标作业用船，影响了 浮标的及时布放、回收和维护；渔民的破坏已构成对浮标安全的主要危险这种危险主要表现在东海渔区。“八五”期间，应适当增加经费投入，加强对现有浮标的维护，同时应以提高可靠性为中心积极发展浮标技术。改善短波通信的条件，提高实时数据有效接收率；改善卫星通信的接收效果；采用S波段L U T接收系统，开展浮标体优化设计，提高 随波性和抗冲击能力；加速引进浮标部件的国产化工作，延长引进浮标的使用寿命；为了 便于管理，至少在一个海区内应将浮标用微机系统和各种传感器统一起来便于维护.3

22、.漂流浮标是根据各种科学试验和海洋环境监测计划的需要而发展起来的一种观测平台，其体积小、造价低、使用方便、适用范围广，可在船上或飞机上投放。美国从七十年代初开始应用漂流浮标，以后被广泛用于美国及一些国际组织的海洋研究计划中，1 9 8 4年10月，他们将漂流浮标空投到Jos o p h in e咫风中，研究爬风的发展、强度及轨迹.在1 9 8 5年1月开始的热带海洋大气全球计划中(T OG A ),他们每年都投放约70个漂流浮标，,为研究厄尔尼诺和南方涛动(E N S O )现象提供了非常宝贵的海流、风、气压、 温度资料。目前，已发展了多种类型的漂流浮标，用于多种目的。其投放速度快，面积大，且

23、可以在船只不易达到的海区投放。19 87年，美国用于各种目的的漂流浮标10 0个左右，其他国海洋6技术第1卷家如法国等也根据自己的需要研究漂流浮标。我国海洋技术研究正 在开展漂流浮标的研究.漂流浮标在我国台风研究、海流研究、海上溢油和倾废研究中将起到重要作用04,浮标技术应用的一个重要方面是水质的监测和溢油事故后油污漂移的监测0美国N O B C设计的一种声合监测浮标，属单点锚泊，能在冈速5 k0”、波高1 0 m条件下正常工作，可以监测风速、风向、气压、气温、水温、浊度、叶绿素、溶解氧、电导率pH值等参数.美国已在主要排污河口布设了水质监测浮标近30个 1 9 7 9年和1 9 8 3年，美

24、国用 漂流浮标成功地监测了井喷后溢油漂移的轨迹 为油类污染的预报和防治提供了极有价值的资 料.日本研制和使用了监测重金属汞、福的自动监测浮标和能同时监测十儿个参数的综合 资料浮标。目前我国还没有实用的水质监测浮标“八五”期间已计划开展这方面的研究05。潜标应用技术是五十年代初在美国首先发展起来的.后来，苏、法、西德、日本、加拿大等主要海洋国家都相继研究和应用了潜标技术 美国伍兹霍尔海洋研究所是目前世 界上研究和应用潜标技术最有成效的机构.早在1 9 6 5年，该所就布放了 18套潜标系统, 装有貂台仪器设备.从六十年代初到八十年代初，美国平均每年布放50 70套潜标系统。1J前，美国在墨西哥湾

25、和西部北大西洋的一些观测点，经常维持20套左右的潜标系统。进行长期的海洋观测和新仪器的海上试验。七十年代中期 美国已开始将潜标系统用于海洋开 发服务.例如，为查清内波对钻井船竖管的影响，由E G & G公司在离钻井l7 m水深1 o 93 m处布设了潜标系统，进行监测.在军事上，美国海军区域性及潜警戒系统中使用了潜标系统， 在大西洋试验与鉴定中心的声学试验场中使用潜标系统布放声学换能器基阵现在美 国的潜标系统的回收率已达到95肠以上，有效数据获得率达知帕以上，最大布放深度达80 0 0 0 .苏联希尔绍夫研究所研制的潜标系统大量应用于北极浮冰区海洋环境观测。法国 布列塔尼海洋研究中心为获取海洋

26、温度、海流随深度变化的资料 曾在海上布设了 50多套 潜标系统，最大工作深度在6 0 0 Om.日本在七十年代初开始研制和使用潜标系统主要用于黑潮研究：加拿大曾用潜标系统在水深6 0 0 0 m的北极浮冰区进行海洋自然噪声长期观测, 记录周期长达尸年.在一些国际合作调查研究项目中，如美、苏等六个国家联合进行的 .多边形大洋中部动力学试验”中均采用潜标系统进行海流、温度、电导率随深度变化的长期监侧，其中，苏联的“库尔哈夫院士号”调查船，仅在第25航次中就使用了 19套潜 标系统。潜标应用技术在国外先进海洋国家已成为极重要的海洋水下观测技术。我国研制潜标系统起步较晚，从1 9 7 8年才由海洋技术

27、研究所开始研制最大深度1 0 o 0 m 的潜标恻流系统.到198 6年，应用潜标系统进行深海海流观测和深海海洋生物附着及海洋腐蚀试验，水下在位时间达到1 05天，首次观测到15天的南海千米水深的海流资料.1 9 8 6年，农释深海潜标技术列入国家“七五”攻关项目的第76项，开展了深海海流计、探海声学应答释放器、玻瑞浮球、水上无线电信标机等关键仪器设备的研制并于1 9 9。年1 2月 通过了鉴定和脸收.在1户牙O年的中日联合黑潮调查研究中首次应用了国内研制的深海测流潜 标系统，在二个航次中共布放了四套系统，回收了三套系统。回收率75肠，在位时间最长21 天，获得了 B SOO多组海流数据.海洋

28、技术研究所与南海分局合作，在南海海区布放了最大工作 水深2 0 uI的浅海测流潜标系统，并为西部石油公司提供了在台风过境的恶劣海况下某站 1第 期3我国海洋观测技术的现状、2几跟及其发展位一个月的海流数据，系统实际在位时间为一个半月，取得近5万组数据。上述研究和应 用表明，我国的潜标研究已日趋成熟，并进入了实用阶段，技术上达到了国际同类技术八 十年代中期的水平.潜标技术的发展为完善我国海洋立体观测网和参加国际性的海洋调查 活动（如W O CE计划）提供了重要的观测手段。潜标系统是一种实现在水下长期连续定 点观测的活动平台，除海流观测外，它还可以用于污染监测及其它羹 环境因子的监测, 系统中的关

29、键部件一声学应答释放器也可在水下声学定位和海洋测绘中得到应用.因此，潜 标系统在我国物理海洋学研究、海上油气开发、海洋倾废物监测、水下声学靶场、水下声定位等方面将起到重要作用。与先进国家相比，我国潜标技术的主要差距是释放器和水下观测仪器(如海流计)的可靠性还较低，影响了系统的回收率和数据获得率.在发展潜标技 术中，从管理角度考虑，存在的主要问题是，缺乏统一的计划和协调，海洋学研究和观测 手段研制之间脱节，没有必要的经费保障。海洋开发和海洋学研究是海洋技术发展的动 力，而海洋技术又是海洋开发和海洋学研究的基础，因此应加强潜标技术的应用研究 要 不失时机地给潜标技术的发展予以支持，否则已取得的成果

30、将可能丢失.我国40oom以 内的海区占我国领海的80肠以上，6 J 0 o m水深海区仅占17帕，而海洋开发和水下军事活动主要在么0 m水深以内的陆架经济区，所以应重点发展浅海潜标系统，适当发展深海潜标系 统，今后一段时期内我国潜标技术发展的主要目标是努力使现有潜标技术研究成果实用 化。三、船用海洋观测调查技术1.利用船舶作活动平台进行海洋调查和观测是海洋调查观测技术发展的重要方面 是建设海洋环境立体监测网的重要内容O从19世纪!；半叶英国挑战者号为起点，到1 9 6 8年全世界有调查监测船2 50艘。随着海洋事业的发展和海洋开发的兴起，调查船的数目急剧增加.到八十年代中期，调查船的数目已接

31、近1 7 0 0艘，其中美国最多，约占总数的24肠, 其次是苏联、日本、中国。七十年代以来，调查船发展的重点不是数量，而是质量。努力提高航海性能、调查能力、机动性和稳定性；合理调整船体布局，减少噪声，改善实验室条件和设备；配置计算机系统，提高现场处理数据的能力；利用卫星通讯定位系统尽可能 提高通讯的效率和定位精度；装备快速高效的测量仅器。J前具有代表性的船用导航定位和测量仪器设备有：全球定位导航系统G P S接收机，多波速回声测深系统S e ab ae m,多卜勒海流剖面测量系统(A D C P )和多卜勒计程仪，抛弃式温深计(X B T )或抛弃式温盐深计(X S T D ),C u i l

32、 d l i n e实验室盐度计，M a r k 一至或M a r k 一 1 B C T D系统，辐射式采水系统，船用重力仪和磁力仪，半自动或全自动船用环境气象观测系统。美国的调查 般以中小型为主，设备先进，讲究效率和经济效益。苏联的调查船以大型船为主5 0 0。吨以上的大船的数量名列世界第一，世界上最大的观测调查船是“宇航员加加林”号，排水量45 。吨.，但苏联调查监测船的仪器设备不如美国先进日本调查船的显著特点是小型化，千勺屯以下的船占90肠，船的利用率很高.目前，国外海洋船用调查观测技术发展的总趋 势是：重点发展中小型调查船，充分发挥现有船舶的潜力；努力提高船用仪器设备的自动化H.ri

33、ll.海洋技术第10卷程度 ,配备快速高效适用的调查观测仪器；充分利用微机和软件技术，提高现场处理数据 和判断分析数据质量的能力；努力提高船舶及测量仪器的效率和通用性，减少船舶使用和 保养的费用.我国现有各类调查观测船16。余艘，总排水量约15万吨，居世界第四位。有海洋综合调查船，地球物理勘探船，水产调查船，海道测量船，水声考察船.我国的海洋调查船主要 是6 0年代以后发展起来的，以中型船为主，主力船是向阳红系列。近几年，通过引进设备和国内研制，船舶装备的水平有明显提高，增强了适航性和续航力.在锰结核调查中应用了我 国和美国雷声公司共同研制的M B S P声学系统，取得了较好的探测效果，在确定

34、锰矿球丰 度方面起了重要作用.国内研制的最大工作水深可达6 0 0 o m的温盐深测量系统也在南太平 洋调查中发挥了作用.国内研制的船用数据采集和处理系统也已在“中国海监72号”船上 试用。这几年，又从国外引进了走航多卜勒海流剖面(A D C P )测量系统和先进的M a r k 一 I C TD系统.新仪器的使用大大提高了我国海洋调查探测船的测量能力和船时利用率当前 的主要问题是：调查探测船用的仪器设备主要还是靠进口，如海洋油气开发中的勘探设备和 大的国际合作海洋研究活动中的探测设备等都依赖外国，主要调查探测船没有完备的能实 时处理和判别分析侧量数据的微机网络系统大量数据的处理和分析都在岸上

35、，因而，在航 船时利用率低.限于我国的经济能力，海洋科学研究的水平及船舶的使用管理能力，我国 调查探测船的利用率和经济效益也很低。从总体上看我国的船用海洋调查探测技术和先 进国家相比，还有较大的差距。今后的重点应该是：改善管理，充分挖掘现有调查探测船的潜力，配备先进快速、高效的测量仪器设备，建立船用微机数据采集和处理网络系统 提高船舶及设备的效率和通用性，提高经济效益.轰温盐深测盘仪器是船用调查观测的主要手段之一。海水的温度、盐度、压力是海洋的基本参数：它们决定了海水的密度、冰点、声速、光的折射等特性温盐深测地是海洋户的最基本的水文测量，温盐深测量技术的研究是海洋观测技术研究的重要内容 及时

36、掌握温、盐、声速、密度的时空变化分布规律，在国民经济，国防、海洋学研究中都有重买意义。二国际上温盐深测量技术的发展大致经历了三个阶段 六十年代是模拟补偿的S T D阶 段.主要研究如何用补偿的方法克服温度和压力的影响，这种办法电路复杂，调试困难， 测量精度舜补偿水平的限制.我国七十年代进行的s T D研究工作即属该类，不过比国外 滞后了约十年的时间.七十年代是数字的C T D阶段.其特点为：一是不再把被测参数变 换为电压或频率，而是转换为能用计算机直接处理的数字量从而提高了测量准确度、分辨力和采样率；其二是测量电导率，计算出盐度值，代替直接测量盐度。现在普遍采用的是1 9 了 8年国际实用盐度

37、标准.八十年代是普遍采用微电脑的C T D阶段.水上、水下机都采用了徽机和软件技术，扩大了仪器的功能，降低了仪器的功耗和成本，提高了仪器测量准确 度和仪器的可靠性，使仪器具有智能化的特征.八十年代C T D的测量仪器的主要特点是： 零点自动校准，量程自动切换，温度和压力自动补偿，自动处理回归曲线，多路扫描测 量，半导体内存，水上机和水下机的双向数据通讯0国外工业发达的海洋国家当前发展C Tp技术的主要方向发展快速、轻便、综合和高效的C T D测量仪器。西德墓尔大学研究的 第期我国海洋观测技术的现状、差距及其发展快速系统,据介绍取样率达2 50次s/,仪器下放速度达7m s/,传感器的时间常数小

38、到Z m s ,到达6 0 0 0 m水深位置时仅需3 0m i n。美国E G & G公司发展的S a r t C T D系 统的特点是电脑化，水下探头硬件少、体积小、重量轻、工作可靠、数据用半导体存储机处理。is p p i ca n公司研制的C T D系统最大工作水深已达1 0 m ,测量准确度分别是：温度士 0 .03，电导率士o .03 m s c/ m,西德一家公司研制的C T D及水质测量系统，实行了标准化设计，采用了积木式结构，随时可以替换近十个传感器，为适应海洋环保工作的需要，将C、D及溶解氧(D O )、p H值、浊度等传感器组合在一起，提高了测量效率，目前定点测量C T

39、D的代表性产品是原N ie l B r o w公司研制和生产的M ar k 一班C T D系统, 测量精度分别达到:T,士 oo o s co ; C , 士 oo o s m s / e m ; D,士 01肠F S正在研市.的M a r k一 v C TD具有更高的精度。日本海洋科学技术研究中心研制了拖曳式能沿拖缆自山沉浮的CTD系统和用水声信号进行数据传输和控制的无缆自由沉浮式C T D系统。我国的温盐深测量技禾的研究，起步于六十年代中期，七十年代以后才得以迅速的发展。海洋技术所先后研制了最大工作水深分别是1 0 0 0m、0 0 0 m 和6 0 0 0 m 的自容式S T D系统和最

40、大水深6Om和3 0 m的电缆传输式S T D测量系统，参加了南大洋调查、中美长江 口沉积物联合调查、中日黑潮调查和中美海气相互作用联合调查。也研制了一些适用于海岸带和河口地域使用的S T D仪器O这些仪器已形成了系列，一般测量精度水平是:T , 士 0.05 C ;S,士 0.0 5 ;刀，士。.5肠F S,个别情况下能达到更高的水平。因受进口 M ar k 一 1 C T D测量仪器的冲击，又缺乏经费支持，近几年来，从总体上看，国内S T D ( C T D )测量技术没有突破性的进展，测量精度达不到M ar k 一 1 C T D的水平.这 儿年S T D ( C T D )测量 技术的

41、改进主要是：用半导体存贮器替代磁带机，用微机处理数据，采样速率已从。.5次/秒提高到16次/秒，已完成了高精度快速A / D转换技术的研究、存在的主要差距是：国内还没有 高精度快速响应的温度传感器和多电极电导池，影响了取样率和测量精度的提高；仪器较 笨重，使用操作不方便；仪器的可靠性和标准化程度低，影响J，仪器的推广应用。“八五”期间加强对C T D ( S T D )技术的研究，有可能取得突破性进展，使C T D测量技术达到甚至 部分超过现在M ar k 一里C T D的水平0.海流测量是海洋调查观测的重要内容海流的观ml对海洋学研究、海气相互作用、水下钻探、舰艇活动、港口建设、海洋倾废、海

42、洋资源开发及海洋环境保护都有重要的意义。因此，各海洋国家都非常重视海流观测技术的研究0根据测量原理的不同，一!前已有l一多种海流测量仪器，并且派生变形的仪器相当多，大洋环流主要用漂流浮标、声层析技术、浮标系留测流技术进行测量，美国启用空投漂流浮标研究咫风产生的风生流 取得很好的效果。在海岸或港口，常用雷达方法监测海流，研究流和浪对海岸的冲刷、河1L和港口的泥沙淤积及污染物的扩散挪威安德拉仪器公司生产的惯性元件作传感器的安德拉 海流计，是用惯性元件测流的仪器的典型代表在世界上有相当的市场，被大量使用.该仪器的主要特点是可靠性好，综合性强，一机多用，可配温、盐irir、深等传感器，用磁带或半导体贮

43、存数据，用微机处理数据。无惯性元件的海流测量仪器有天然磁场或人工磁场海流计、声学时差法海流计和声学多卜勒海流计。当前海流测量技术的主要发展方向是发展快速高效的海流观测技术。美因发展一到月于观测咫风引起的海流现象的航空抛弃式海流切海洋技第10苍剖面仪.经多年研究，声学多卜勒海流剖面(A D C P )测量技术已进入实用阶段.美国R D仪器公司研制的走航或定点多卜勒剖面流测量仪，最大工作水深己在7 0 m以上，可同时公测量1 2 8层法国的T SM 5 75。型多卜勒海流剖面测量仪可同时测量32层,最大工作水深达1 0m。英国、日本，加拿大等国也都在研制和使用多卜勒海流剖面测量仪.同时，国外也很重

44、视对底层流的测最.总的发展趋势是，海流观测技术的发展重点不是寻找新的测量原埋 而是努力提高测量仪器的可靠性，提高现场测量的效率，研究快速测量的方法，其热点是，用电徽法和声学多卜勒频移法研究海流剖面测量技术并使之实用化.我国云十年代从苏联引进和生产厄克曼海流计和印刷海流计，目前仍然是我囚海流测 量常却的观测仪器.它们的主要缺点是：数据处理不能白动化，完全靠人工处理。一 七十年代发展了电传海流计、直读式海流计、电磁海流计。八十年代开始，欧勒法测流技术取得 了历史性的进展.海洋技术研究所先后研制了磁录式海流计、半导体存贮式海流计和声学矢惫平均海流计，并在南海深海区和东海黑潮流域取得了水深I OO0

45、m左右处的海流资料， 多卜勒海流测量技术也从仅能测单层流发展到能同时测多层流的声学多卜勒海流剖面测量 技术阶段；声学矢量平均海流计应用于浮标测表层流也取得了好的效果第三海洋研究 所研制了单层定点的多卜勒海流计；青岛海洋大学仪器厂研制了轻便型的数字式直读海流 计并被评为1 9。年国家级新产品，在国内有较好的市场；中国科学院海洋研究所也研制了 半导体存贮式海流计.;国内欧勒法测流技术的进步得益于电位计罗盘、磁通门罗盘和微机技术的发展，流向测量精度可达士 3 C以内，印刷记录方式也被淘汰，数据处理的自动化 程度大大提高了.国内海流计市场一度受进口安德拉海流计的冲击目前已有缓和.与安 德拉海饰计相比，

46、国内海流计的差距主要表现在可靠性和多功能这两个方面安德拉海流 计能同时蒯流、温、盐和压力，井且有水声数据传输手段，就海洋仪器总体考虑，安德拉仪器的一个明显优势是，安德拉系列的仪器具有标准的数据记录和数据处理格式和装置。 声学多卜勒海流剖面测髦(A D C P )技术代表了当前海流测量技术的国际水平，南海分局 配备 了 R D公司生产的A D C P ,参加了国际中关联合海气相互作用调查；东海分少：心和北海 分局也配备了日本进口的 A D C P,但由于精度低和系统不配套而未能在断面调查监测中应用.每次只能测一层(一点)的海流计由于效率低、劳动强度大 已越来越不受海洋调 查作业人员的欢迎，因此迫

47、切需要发展A D C P技术。目前海洋技术研究所 、中困科学院声学所和第三海洋研究所对这一技术都作 一了若干研究，但都未进入实用阶段，我国海洋技术政策中也已把发展该项技术列入重点发展的高新技术项目。海洋技术研究所已具备研制最大测 量水深2 0米 侧量层次3 2层以上的A D C P技术，并在比测试验中取得较理想的结果 。在“八五.期间，国家海洋局已把研制A D C P实用系统列入计划，预期能取得较好的效果.A DCP技术的实用化将使我国海流测量技术跻身世界先进行列 0A D CP技术不仅可在船上应用，也可在浮标、潜标及座底探测中应用，有很好的开发应用前景5.水下探测技术是海洋观测技术的重要内容

48、 也是海洋立体监测网的组成部分。水下探测主要用水声技术、水下电视和照相技术、潜器和水一机器人技术.远距离探测=IJ前主要靠水声技术；近距离探测主要用水下电视、照相及其它传感器。潜器实际上是水下探测传感器和作业工具的载体。第，期找国海洋观测技术的现状、差距及其发展!(1 )水声技术在海洋地质、地貌研究，探测沉船、水下障碍物和海底锰矿球，探测鱼群、海流、波浪海面风及降雨等方面起着极其重要的作用.国外水声探测技术研究目前取得的主耍成果有：广角多波束回声测深仪(s o a b ea m ),由于覆盖面积宽，比单波速提高工效十儿倍，可以从一点出发，同时测量十儿个断面； 高精度长距离旁测声呐，如英国研制的

49、G IOr ia 侧扫声呐，其条带宽度最大可达60 k m,对海底地貌的分辨力可达数十米 0一种中程侧扫声呐，其扫描宽度最大达s k m,水平分辨为儿厘米或几米；用声层析法研究海流和声速，发现了中尺度涡；用声学多卜勒频移方法探测海流垂直剖血在水深7 0 m范围内，可同il,t测量1 28层，深度分辨力为1 32 m,测流精度l o m s/ ;声数据传输技术和声成像技术，在10 0 2 0 m的距离内，可以形成很清晰的图像；用声学方法监测地球的温室效 应O国内近儿年在水声探测技术方面也取得了较大的进展，某些方面甚至超过国外的水平。由海洋技术研究所设计美国雷声公司制造的MB S P多频宙探测系统

50、已在大洋锰结核调 查中得到成功的应用，其测深能力达12 00 0 m ,锰结核探测最大工作水深可达6 0 0 Om 。并可探测海水深度5 0 m以内的浅地层剖面。中国科学院声学所东海工作站研制的浅海浅地层音1J面仪G PY具有盲区小、指向性好、分辨力高的优点，即使在特浅的海域也能获得良好的地层剖面，解决了过去用传统的地质调查难以解决的问题.这两项技术在国外有较高的声 誉.中国科学院声学所研制的多波束测深声呐也达到了实用阶段 适用于航道、港口水下地形测量，油管路经考察及海上施工区水下地形测量0在今后一段时间内，随着海洋开发和航运事业的发展，对地质地貌和海洋环境探测技术的要求将急剧增多，囚此要组织

51、力觉 重点发展以下声探测技术:M B SP多频声探测系统的应用和开发技术 高分辨力侧扫声 呐，高精度和大深度多波束回声测深技术高分辨力声数据传输和声成像技术大深度多 层次声多卜勒海流剖面测量技术0(2 )潜水器是一种很重要的水下探测调查手段 潜水器J支术是海洋高新技术，是代表一 个国家海洋技术水平的重要标志0利用潜水器可在海洋探处直袂进行海洋生物、物理、化学和地质等科学考察活动，可以在深海勘测地形、地貌、采集海底样品，支持海洋工程和海洋资源的开发。日前世界上载人潜水器总数到1 0 8 8年止约为1 8 4艘；无人吸控（带缆或 不带缆）到1 9 8 8年止为9 85艘，其中无人无缆潜水器为26艘

52、。1 9 89年日本又研制成功了潜深达6 5 0om的载人潜水器。这些潜水器多数用于军事日的和工业，少数用于海洋学研究。潜水器的总的发展趋势是用无人遥控潜水器替代载人潜水器O无人带缆潜水器有l匀大深度发展的趋势，例如研制潜深6 0 oom的无人遥控潜器，无人无缆潜水器的发展趋势是远程，要求活 动半径在2 5 0 k m,甚至5 o o k m,其中关键技术是动力源和水下导航定位技术。,找国1 9 8 6年成功地研制了最大作业水深6 0 m的载人救生用潜水器，能在6 0 m深处实现潜水器之间的 对接和人员的转移，在2 0 m水深处实现开舱湿救;1 9 8 0年以来也开展了无人遥控潜水器 的研制，

53、妓大潜深己达2 0 m o近几年潜水技术取得很大进展O这些潜水器装有机械手、定位声呐、微光电视、水下照相及其它一些传感器.因此也可进行水一探测.!前我囚还没有用于海洋探测用的专用潜水器O6.取样技术在船用观测调查技术中占有重要地位。2海洋技第卷在海洋测量中.对于不能进行现场观测的部分只能用室内分析的方法进 行测量，在海洋化学、海洋生物、海洋地质研究中，目前主要的观测方法是取样分析。因而取样技术是分析研究中首要的关键技术。保证样品的真实性、代表性可比性是取样技术突出的原则.为此，取样技术作为观测技术的一部分越来越受到海洋界的重视。海洋诸要素随取样地点、时间、深度等环境的改变而异，海洋中的痕量元素

54、大都在百分之儿到十亿分之几的浓度范围，而取样器及其相关设备(缆绳、船体等)都可能成为取样器的污染源，增加了取样的难度.通过对比发现，由于采样装置和采样方式的不同，将导致测量结果不一致0国内外海样学界，尤其是海洋环境保护专家们都极力呼吁将取样技术作为重点课题进行研 究和发展.根据取样对象的不同，取样技术分水质取样、生物取样、底质取样。(1 )水质取样包括各种用途的采水器和相应的采水方法。通常有一般采水器、济解有机物采水器、痕量元素分析用采水器、无菌采水器，其中难度最大的痕量元素分析用采水器.对采水器的一般要求是要耐腐蚀，无沾污，不吸附，不溶出，注气性要好，防止表面污染，确实取到预定水层的水样。采

55、水器的品种很多，如南森瓶， 颠倒采水器。G O-F L O采水器，多瓶采水器，海星号采水器0采水技术的发展是和科学技术的发展相适应的.美国G .O公司研制的可控多瓶采水器，可在船上遥控采水，完成任意深度、时间的采水，最多可带24个采水瓶.法国S ub e r公司研制的声控多瓶采水器，最大工作深度达6 0。m,带8个标准采水瓶，用S ub e r声学释放器控制瓶子的闭合，用声指令遥控。它可以用钢缆 吊放，也可以不用吊缆，由释放器控制自动取样后上浮0取具代表性的采水器是加拿大研制的海星号820 6型采水器.这是10多年来采样技术研究的突破性进展。该采水器采用微 型计算技术和萃取柱技术，可以船用也可

56、锚定使用.微机控制最佳取样条件和样品体积* 。华取柱可以现场取样、预富集及浓缩，而且可根据取样目的更换不同的萃取柱，如有机物取样用聚乙烯饱沫萃取柱，痕量金属分析用经基唆林二氧化硅。并具有12种采样选择器和3种抽水速度选择.内部有泵、流量计，过滤器等，用铿电池供电.我国的泵水取样技术发展较晚，长期以来主要用颠倒采水器、机械式多瓶采水器、塑料膜采水器、桶式采水器等棍用采水.近几年，海洋技术研究所研制了压力传感器控制的多瓶采水器 工作水探2 0 m 以内的痕量金属分析采水器及油类分析采水器等 已在全海网推广应用。与海洋技术先进国家相比，其主要差距是：使用的采水器不统一，造成采样后分析数据的可比性差；

57、 品种少，各种用途的采水器混用，某种意义上使样品失去了真实性；采水器的自动化程 度低，几乎都是纯机械式的采水器，还没有与温盐深联合配套使用的，自动化程度较高的 多联式多瓶采水器；采水器的标准化、系列化差。为发展我国的水质取样技术应制订我国海洋用采水器技术标准。对同一用途的采水器要统一标准提高采样的可比性和真实 性，要限定水质采样器的用材.要制定规划，分期分批地，按轻重缓急，发展通用和专用 的采水器具.要努力提高采水器的自动化程度，提高采水效率，积极发展多瓶采水器和泵 吸式采水器0对国外先进的采水器，可以通过引进、消化、吸收，创新的办法为我所用，积极发展符合我国条件的水质取样技术.(2 )海洋生

58、物取样包括浮游生物取样、底栖生物取样、微生物取样、附着生物取样等，重点是海洋浮游生物取样。为研究海洋初级生产力，首先要采集、分析浮游生物，而第3期我国海洋观测技术的现状、竣距及其发展浮游生物网具就是生物海洋学界最主要的仪器和工具。从9 2 8年1汤普森首先采用网具捕捉螃蟹和藤壶幼虫以来，生物网具经历了从单网到多网，从表层到中层 、深层、多层网，从水平网到垂直网，从定点捕捞到拖曳捕捞，从手动操纵闭合到自动控制闭含 从单一捕捞 到多要素测量和捕捞的漫长发展过程.国内目前具代表性的浮游生物取样器具有：为测定 浮游生物垂直分布的快速取样垂直拖曳浮游生物网（美国1 9 7 7年研制）;为研究中尺度浮 游

59、动物分布结构而设计的多联式浮游生物开关网和环境监测系统（美国伍兹霍尔研究所研 制）:为研究海洋生物对诱饵的选择而设计的带有摄影机的生物取样器（法国布列塔尼） 等.这些网具的特点是：除了根据需要捕捉海洋生物外，还同时提供了电导率、温度、 深度、流量、光强度、网的倾斜度等现场环境条件，采用电或声学方法控制，用微机处理数 据，采用多网结构。我国的浮游生物网具比较落后，目前仍然处于单网、定点、水平拖曳或从表面以下十几米深处垂直捕捞的水平网型基本上是不同规格的锥形网，网口不能自 动闭合，更谈不上提供实时的现场环境参数 效率也低。我国海洋底栖生物网具不多，主要是一些拖网和采泥器，捕捉底质中的和底质上的底栖

60、生物0海洋生物取样技术的发展趋势是：采用多联式网具，进行多层连续捕捞，并配备有各种环境监测仪器提供实时的现场 环境参数，便于分析研究浮游生 物分布与海洋环境的关系，采用电视、照相、潜器、电测或声学等现代观测手段现场记录和研究浮游生物的垂直分布及活动规律避免捕捞和保存 深海生物样品的各种困难。或用现代观测手段直接计算出一定的空间内浮游生物的个数和体积，进而测出其浓度，克服各种捕捞网具造成的对真实现场的干扰.（3 ）获取海洋底质样品的技术称为海洋底质取样技术。研究海底沉积物的历史及构造，掌握沉积物的力学性质和声学特性，研究矿物资源、生物资源与海洋环境的关系，需利用底质取样技术获取一定深度的相对未经