1、国外海洋信息化建设进展
欧、美等西方发达国家均高度重视海洋信息化工作, 在各类海洋信息的获取、传输、处理与应用等方面投入大量资源开展长期建设, 促进本国海洋信息化水平不断提升。
美国在海洋事业发展中始终贯彻“数据为王”的理念, 从不断扩大信息搜集范围、提升信息利用价值2个方面开展工作。美国早在20世纪60年代就建立国家海洋数据中心, 逐步积累海洋相关信息。在初步完成东西管辖海域信息化基础设施建设以及信息调查的基础上, 于1998年开始布局全球, 主导开展Argo全球海洋观测试验项目, 以获取海水温、盐度等剖面资料。此后, 于2007年进一步启动综合海洋观测系统计划 (Integrated Ocean Observing System, IOOS) , 在美国各地已经建立的成百个近海观测系统基础上, 建设相互协调的全国主干系统和地区子系统, 进行联合观测、数据统一管理。在初步完成海洋数据规模性积累的基础上, 为进一步加强数据价值的挖掘, 于2013年启动海洋数据获取与信息提供能力增强计划。这一系列举措旨在形成一套覆盖全球的海洋观测、数据采集、数据处理与信息管理集成的体系, 提升海洋数据与信息产品质量, 不断强化美国作为当今世界第一海洋霸主的地位。
作为美国的邻居, 加拿大充分利用民间力量, 针对科学研究和海洋产业服务开展信息化建设。Ocean Networks公司在本国运输委员会和西方多元化项目的资助下, 联合维多利亚大学与IBM公司于2014年发布海洋感知与决策系统研发项目;该系统实现海洋信息的感知、传输、管理、分析与决策的自动化与智能化, 从而为科学研究、政府战略以及涉海行业提供信息和技术支撑。
欧盟集合各成员国的资源和优势科技力量, 针对资源和生态2个方面共同开展海洋信息化建设。爱尔兰、挪威等13个国家于2011-2014年联合开展iMarine计划, 研制并建设一套信息化基础设施, 旨在促进获取、开放和共享基础性海洋数据, 通过协同分析、处理和挖掘, 形成经验知识, 支撑欧盟对于海洋资源的开发和生态环境的保护。
2、我国海洋信息化发展现状及分析
发展历程20世纪80年代以前, 我国海洋信息化工作主要以对历史海洋调查和考察数据的抢救性保存为主, 实现文档化资料管理;“九五”期间, 依托各类商业化软件, 逐步开展专题数据库的建设工作, 实现海量海洋数据的检索和使用;“十五”至“十一五”期间, 以专题数据库为支撑, 着手建立海洋信息系统, 实现软硬件设备的升级换代。经过几十年的发展, 我国海洋信息化成果已初步显现。
在政策保障方面, “十二五”以来, 随着国家不断加大对海洋事业的投入, 海洋的信息化建设也进入高速发展的黄金时期。国家和沿海省 (自治区、直辖市) 先后出台一系列海洋信息化建设的发展规划, 如《全国海洋观测网规划 (2014—2020年) 》《广东省智慧海洋与渔业发展规划》《青岛市“海洋+”行动计划》等, 分别从数值预报、渔业应用、环境监测等多个方面为海洋信息化建设提供政策障。
在海洋信息化技术手段方面, 我国也取得长足进步。我国已成功发射3颗HY系列卫星,岸基观测台站、高频地波雷达、水下机器人、锚系/漂流浮标、短波通信、北斗通信、水下光纤通信等一批关键技术和设备取得技术突破, 无人机、无人艇等新型装备逐步投入应用;当前处于论证阶段的“一带一路空间信息走廊”和“海底长期科学观测系统”将分别从太空和海底2个空间维度增强我国海洋信息获取能力。
当前发展热点
“数字地球”概念的提出在全球范围内引起强烈反响。我国海洋工作者将其与海洋领域的工作和实践相结合, 于1999年提出“数字海洋”概念以及相关建设构想, 并与2003年正式启动我国数字海洋信息基础框架构建项目, 成为我国海洋信息化领域首个全国范围内的专项工程。2011年数字海洋信息基础框架建设圆满结束, 取得一系列丰硕成果, 同时也还存在如缺乏实时、持续、立体的数据获取手段, 系统之间信息交换和协同能力较差, 较注重近海而缺乏远海信息等一系列问题。
数字海洋的核心是将大量复杂多变的海洋信息转变为可以度量的数字、数据, 再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型, 成为可计算、可存储的对象。海洋环境信息中, 温度、盐度、湿度等都是随着时间、空间变化而连续变化的, 只有通过数字化技术对这些连续变量进行采样、量化、编码, 才能形成可被存储、运算、处理的数值。因此可以认为, 数字海洋是海洋信息化发展的基础。
在“数字海洋”的基础上, 海洋科学与技术国家实验室的吴立新院士于近年提出“透明海洋”的工程构想。“透明海洋”针对我国南海、西太平洋和东印度洋, 实时或准实时获取和评估不同空间尺度海洋环境信息, 研究多尺度变化及气候资源效应机理, 进一步预测未来特定一段时间内海洋环境、气候及资源的时空变化, 实现海洋状态透明、过程透明、变化透明, 使其成为“透明海洋”。“透明海洋”是在海洋信息数字化的基础上, 向海洋环境信息应用迈出的重要一步, 将大幅提升我国认知海洋的能力。然而认知海洋只是基础, 经略海洋才是目标, 如何充分利用信息提升经略海洋的能力才是未来发展的关键。
存在的问题
虽然我国海洋信息化发展已取得丰硕成果, 但现阶段信息化水平还远无法有效支撑建设海洋强国、“21世纪海上丝绸之路”等战略目标的实现, 主要表现在几个方面。
问题一：海洋信息化缺乏顶层体系性设计
首先, 海洋涉及军事、政治、外交、经济、环境等多个领域, 而在海洋信息化建设过程中没有国家顶层的体系性设计和统一的规划引导, 缺乏空间、功能布局和实施步骤的合理统筹, 各部门、沿海地方通常按照自身业务需求独立开展建设, 各系统不仅难以相互协调支撑、统一形成合力, 而且造成重复建设和资源浪费。
其次, 海洋信息化建设内容丰富, 涵盖基础设施、管理机制、运行保障、标准质量、安全防护等多个方面, 且各部分关系紧密、不宜分立, 必须相互支撑、协调推进, 因此顶层体系性设计尤为关键。然而目前我国仍较重视个别领域的建设, 缺乏全局整体性发展规划, 从而形成能力短板, 严重制约海洋信息化建设的整体效果。
问题二：海洋信息获取能力亟待提升
从整体来看, 我国已初步形成由卫星、飞机、调查船、岸基监测站、浮标等组成的海洋环境立体监测网络, 在空中、海面、水下形成一套立体综合观测体系。然而我国自主获取的海洋信息在范围、内容和质量等方面还存在明显不足。
在范围方面, 目前我国布局的信息基础设施仅能够覆盖管辖海域, 且以水面信息为主, 对于深海、远海、重要战略通道等区域缺乏有效的信息获取手段, 而是主要以国际合作和交换资料为主, 难以实现对船舶远洋航行和海外军事/非军事行动的有效保障。
在内容方面, 目前我国仍以水文气象等环境信息为主, 对于低空、水面和水下活动目标信息难以做到及时掌握, 即使通过雷达、声呐等手段探测到目标, 也难以实现对目标身份和意图的有效识别, 从而给海上安全管控、突发事件应急处理带来巨大困难。
在质量方面, 受限于获取手段和仪器设备, 我国现有的海洋数据主要以批次性调查和日常业务工作积累等为主, 数据的时效性、时空分辨率以及精度等方面与国外还有较大差距, 且即使使用相同的原始数据也难以达到国外的处理水平。
问题三：海洋信息缺乏有效共享
由于信息系统分头建设, 涉海数据分别掌握在各业务主管部门和相关科研机构手中, 彼此之间相互隔绝, 再加上政策、技术、安全等方面的考虑, 形成多个数据孤岛, 使海洋数据的管理和共享出现各自为政的局面。一方面使数据重复采集、成本提升;另一方面也使大量数据囤积难以发挥其潜在价值。
数据共享机制的不健全进一步影响信息关联与协同的能力。海洋环境复杂多变的特点导致单一海洋信息的可信度和准确度通常较差, 无法凭此做出有效决策。只有将多种信息关联起来、相互比对, 并进一步建立信息之间的关系模型、协同使用数据, 才能够验证数据的有效性, 并深层次挖掘数据, 寻找规律、提炼价值。可见, 海洋数据共享程度直接影响数据使用效果。
问题四：海洋信息业务化应用水平低
我国虽已在相关涉海部门、行业初步建立信息应用系统, 但大多停留在数字化办公和掌握当前情况这一初级层面。对于信息自身价值的开发仍处于起步阶段, 而这一价值主要体现在取代经验、对未来进行更准确的预测。
综合来看, 受数据质量、历史积累以及最为关键的数据挖掘能力等方面的限制, 目前我国海洋信息对经济、管控、军事和开发等领域的决策支撑保障水平仍然较低, 信息在实际业务中的应用范围、应用深度都亟待提升。
问题五：海洋核心技术装备力量薄弱
海洋信息化能力以核心装备技术水平为基础。根据我国海洋工程与科技发展战略研究结果, 仅8%的国产核心装备达到国际先进水平、22%的国产核心装备与国际先进水平差距为5年、其余国产装备差距在5~20年。尤其在信息感知装备 (如水下观测设备、岸基雷达设备等) 方面, 缺乏自主研制和生产能力, 核心技术、关键零部件和整机装备大部分依赖进口和国外配套, 对未来我国海洋信息化发展造成不利影响。
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