海洋环境是指海洋动力、气象、水文、生态、化学、海洋声光物理特性及海洋地质地理等要素。海洋环境监测技术是指借助机械、电子、能源、材料、信息等多学科及其交叉技术实行海洋环境的监、观、勘测技术。本文结合海洋环境监测技术研究及仪器装备研制新成果，对当前海洋环境监测技术所涉及的传感技术、平台技术及数据综合处理技术3个方面进行分析，通过现状梳理，找出中国与国外相关研究领域存在的差距，并预测其发展趋势，以供相关的科研及工程人员参考。

一、海洋环境监测传感技术

海洋环境监测传感技术是海洋环境监测的基础技术，是将所感知的海洋气象、水文、生态等要素特性量转换为与之有确定对应关系的有用电量的技术。该技术涉及感知海洋环境的传感器原理、结构、材料、设计、制造及检测等多种技术。

⒈传感器技术

随着新材料、新方法、新工艺的发展，国外海洋环境监测传感技术出现了革命性突破，使得传统的海洋环境监测传感器在性能、功能、测量种类等方面取得了巨大发展，并开发出了各类海洋环境监测新型传感器及仪器。通过微流控、光纤等技术综合研制的海洋生态化学传感器可在原子和分子层次上进行操作，其敏感元件尺寸降到微米或毫米量级，重量从千克级下降到克、微克量级，功能上实现了原位监测。我国经过多年的“”计划、海洋公益性科研专项等项目经费支持和关键技术攻关，部分传统的海洋环境监测传感器取得较大进步，在业务化应用中开始发挥作用。

在海洋动力参数传感器方面，温、盐、深、浪、流、潮、风等传感器在性能上已经达到了国际先进水平，环境适应性也不低于进口产品。但在更加尖端的传感技术方面，差距依然巨大，而且有持续拉大的趋势，比如高精度海水温盐深(CTD)剖面仪、相控阵海流剖面仪、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)、投弃式温盐度深(XCTD)和投弃式温度深(XBT)等传感器技术成果在指标上仍不及国外技术发达国家的产品。而在海洋化学参数传感器方面，我国取得了显著进步，新研制的化学需氧量测量仪(COD)、营养盐、重金属监测等传感器在主要指标方面达到国际领先水平，特别是在微流控芯片、放射性监测等新技术方面处于国际先进水平。在常规的海洋气象传感技术方面，国产气压传感器尚难以达到进口产品的测量精度和稳定性，目前几乎全部依赖进口；国产海洋湿度传感器、风传感器测量精度略低于外国产品，但在观测可靠性和稳定性上同国外产品相当。

经过多年的发展，我国在海洋环境监测传感技术方面取得了长足的进步，与国际先进水平的差距正在缩小，有的已达到甚至代表国际先进水平。但在新型传统传感、特殊功能传感技术研究方面，存在的差距仍然比较大。

⒉海洋雷达监测技术

海洋雷达环境监测技术是由无线电科学、信息技术和物理海洋学交叉形成的海洋环境监测技术新方向。20世纪60年代～70年代以来，用于海洋监测的雷达按频段主要分为高频和微波两大类。高频雷达包括高频地波雷达、高频天波雷达和天-地波一体化雷达，微波雷达则包括X/C/S等波段的探海微波雷达。

海洋雷达监测技术具有的共性特征是：⑴以非接触方式获取海面海洋动力学参数分布信息；⑵雷达电磁波与特定波长的海洋表面波的谐振是回波信息调制的主要机制；⑶雷达回波还携带有较宽频谱的波浪方向谱信息；⑷台站定点或走航观测相比海洋雷达覆盖面积广、信息量大，相对于卫星观测则有时间和空间分辨率高，可连续获得所观测海域较完整的动力学参数时空变化信息。

未来海洋雷达监测技术的发展趋势为：⑴通过分布式海洋雷达组网监测技术提高探测范围；⑵利用天-地波一体化混合组网技术实现对海面和低空的监测；⑶通过移动平台基海洋雷达技术实现船载、车载或浮标等移动平台的海洋环境监测；⑷通过研制多频率、多极化的微波海洋雷达提高探测精度和探测距离；⑸经过海洋数值模型同化等技术成果使监测数据发挥其应用效能。

二、海洋环境监测平台技术

海洋环境监测平台技术主要是指以海洋环境监测为目的，为满足海洋环境监测所需的传感器以及仪器装备工作条件和使用环境而提供的不同平台技术，海洋环境监测平台主要包括岸基台站、浮标、潜标、海床基、水下移动平台、天基和空基、船基等，是实现海洋监测重要保障载体。从20世纪初的岸基台站、船基的初步应用到锚系浮标研制成功，如今潜标、海床基、水下移动平台、天基和空基等技术的发展，目前海洋环境监测平台已成为海洋环境监测的重要保障，大部分平台技术已较为成熟，在海洋环境监测的业务化运行方面发挥着重要作用。

⒈岸基台站

岸基海洋站技术是在沿海海滨或近海岛礁实现海洋环境监测的技术，是发展最早、最为成熟的海洋环境监测平台技术。美国、欧洲和日本等发达海洋国家的海洋平台技术处于世界领先水平，应用广泛，功能仍在不断完善。海洋发达国家岸基台站主要用于开展潮汐、海洋气象、波浪、水温和海流观测。如美国研制的岸基台站上可以实现潮汐、气象、水文等要素的监测，所建设的岸基台站分布于沿岸、岛礁、灯塔和码头，组成国家潮汐、气象、波浪、水温和海流监测的监测网。这些岸基台站基本实现了自动化无人观测，在部分岸基台站上布设了高频地波海洋监测雷达，覆盖范围涵盖美国东西海岸，实现了监测范围内的海洋环境监测。

我国岸基台站技术相对也很成熟，布放在沿海岛礁、港口码头，分布在我国沿海岸线，实现水文、气象、波浪、海流等要素的监测。岸基台站技术未来将以多功能化、工作时间长期化、维护成本低廉化为目标，在相关的保障技术及可靠性方面进行长期的技术攻关和产品研制。

⒉浮标和潜标

⑴浮标

浮标包括锚系浮标和漂流浮标。锚系浮标是实现海洋动力环境、气象及海洋生态化学要素长期连续观测的主要平台技术，具有采集数据持续、能够长期稳定监测数据等特点；漂流浮标是随海流漂流、自动连续采集海洋水文、气象、海流等要素数据的小型浮标，具有体积小、重量轻、不受人为限制等特点。锚系浮标技术相对成熟，浮标产品种类齐全、测量项目多、海上生存能力强。随着海洋监测需求的发展，有针对性地研制了各种专用化、小型化浮标，如美国国家资料浮标中心(NDBC)研制的锚系浮标主要有三种：用于几百至几千米水深海域的直径为10和12m的大型圆盘浮标和6m圆盘形、船形中型浮标，以及用于近海监测的3m圆盘形小型浮标。

近年来浮标技术的发展主要集中在供给电源的改进和技术研究方面，如美国、意大利、以色列、韩国等国研发了波浪能发电、太阳能及温差能等混合供电的新型能源浮标。漂流浮标技术以拉格朗日漂流(SVP浮标)技术为主，研究经久耐用、成本低廉、投放方便的漂流浮标是该技术的发展焦点。同时研究满足特殊需求的特种漂流浮标是发展主体，如近期为满足海洋气象学研究的需求，研制出了可测气压的气象漂流浮标、风速风向漂流浮标以及可同时测量风速、风向、气温、气压和表层水温及加速度，且加装了Argos发射机和GPS的多功能漂流浮标等。

浮标平台技术的发展由结构形式的优化逐步转向功能专业化以及对浮标内部的数据采集、数据传输、主控、电源等部分进行改进，呈现出通信手段多元化、组成模块标准化、供给电源多方式化等特点。

⑵潜标

潜标主要位于水面以下，用以对海洋环境实现长期、定点、连续、多层次、同步的观测，具有隐蔽性好、不易被破坏的优点。对潜标技术的研究始于20世纪60年代，初期的潜标是在单点绷紧型系留系统上分层悬挂各类自容式传感器。

近年来，潜标技术向在水下可上下运动、实现自动剖面测量等方向发展。已开发出的潜标按驱动形式分为水下绞车式、电机驱动沿锚系缆爬行式和净浮力式等3种，可实现海洋剖面的实时观测。如由加拿大、美国等国合作研制的SeaCycler等水下绞车式潜标技术可实现在5.5m波浪海况下系统工作正常，并进行数据传输；由俄罗斯和德国研制的基于电机驱动和基于浮力驱动的新型潜标在技术方面处于领先地位。我国在该领域发展较晚，目前尚处在仿制阶段，关键的核心技术尚未取得突破。未来潜标技术将向生存能力更强、测量参数更多等方向发展。

⒊海床基

海床基技术是一种海底平台技术，其技术核心包括平台的布放、回收、数据通信及安全等技术。海床基在对海底原位观测中，具有工作持续、生存稳定的特点。海床基技术的研究较早，美国伍兹霍尔研究所研发了ROLAI2D系统，在百慕大海域应用于m深海底观测；NOAA的DART系统利用坐底式监测设备和水面气象浮标进行海啸监测与预警；美国NeMO海底观测系统布放在m水深的火山热液口附近，通过多种仪器监测海底火山活动现象；法国的海洋研究所研制的MAP坐底式平台装有沉积物捕捉器、浊度计、海流计等设备，是欧洲深海水动力和沉积作用研究中的重要装备。

海床基技术经过几十年的发展已基本成熟，很多国家推出了多种商业化的海床基平台产品，这些平台结构简单，尺寸、重量都较小，具有操作较为灵活，易于进行海上布放、回收作业的特点，可搭载ADCP等多种传感(仪)器。近年来，深海海床基产品向模块化发展，模块之间可通过水声进行通讯，突破了海床基系统空间范围的局限性。该项技术我国起步较晚，同济大学、浙江大学等高校及研究机构对海床基研发形成的示范系统尚在测试中，开发出的新技术在该系统中得到验证和技术推广。

⒋海洋水下移动平台

海洋水下移动平台包括自治式水下航行器(AUV)、水下滑翔器(AUG)、无人遥控潜器(ROV)、载人深潜器(HOV)、自持式剖面探测系统(Argo)等。海洋水下移动平台技术由于其灵活、机动的特点而得到广泛

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