海洋信息调研分析报告.docx

调研汇报：1海洋信息昨天，今天和明天目录1.获取海洋信息的意义22.历史上世界对于海洋信息的获取22.1对海岸线的了解22.2对于海洋的战略信息的了解23.当今的海洋信息33.1当今海洋信息的获取33.1.1海底观测网络33.1.2海洋信息获取装备33.2海洋信息的处理43.2.1海洋信息的处理的技术43.2.2我国对于海洋信息的处理54.我国海洋信息获取所面对的困难与可能的解决方案6参考文献61.获取海洋信息意义在19世纪时，美国军事理论家马汉建立了海权论，她指出海洋关系到国家全和发展，强国地位更替,实际上是海权易手，且深入指出欲发展海洋必需发展强大海军以控制海洋，基于强大军事力量保护才能对利用海洋发展商业贸易和海洋资源利用等一系列经济行为，以使国家强大。不管是军事行动还是经济行为，脱离了对海域了解，对海洋水文信息，海底地质结构了解，全部是难以开展，只有当我们对海洋各项信息有足够了解时，我们才能开展一系列活动，不然就如同失去双眼和她人交战，或如盲人摸象般在海洋中搜取资源，全部没有取得成功可能。由此可见，对于海洋信息获取，是一个国家拥有制海权基础，更深入而言是一个国家强大必需条件，获取海洋信息关键性由此可见一斑。2.历史上世界对于海洋信息获取2.1对海岸线了解人类第一次真正意义上获取海洋信息，大约要数对海岸线了解。中国早在15世纪明朝之时，便组织过由郑和率领舰队七次出海远行行动，绘制了当初世界上最早海图集，最远抵达了非洲东部，极大地扩充了当初明朝对海岸线信息了解。而海岸线信息影响在欧洲航海大发觉中有着更深表现。16世纪时葡萄牙迫于西班牙在陆地上贸易封锁，在亨利王子率领下，葡萄牙开始掀起了轰轰烈烈大航海运动，经过海上航行她们了解了葡萄牙周围海岸地貌，从而绘制出了葡萄牙和印度一带和葡萄牙和非洲之间海上航线，从海上打开了市场。经过从东方交易而回香料、象牙和黄金和从非洲交易而回黑奴等资源，葡萄牙经济快速崛起发展成一代世界强国。而麦哲伦舰队环球航行所带来世界海洋地理消息一样使得西班牙在海洋活动中收益良多成为一代海上霸主。继葡萄牙和西班牙以后出现海上霸主乃是仅仅身处于弹丸之地荷兰，不过陆地面积狭小并没有成为荷兰成为世界强国阻碍，因为她们拥有着强大海洋力量。在一开始荷兰仅是因为其海上运货能力高超，以“海上马车夫”而著名，真正使得荷兰走向海洋强国乃至世界霸主转折点是在荷兰绕过好望角发觉了马六甲海峡以后。经过控制这一海峡并成立东印度企业运转东方商业，荷兰积累了大量经济资本，最终成为了一代霸主。在其以后“日不落帝国”英国更是凭借着对全球海域了解而成为了一代海上霸主。对海岸线信息了解是人类对于海洋信息最初步获取，可即便只是最基础对海岸线信息了解，也会对人类历史产生如此重大影响，海洋信息关键性从中得到了充足表现。2.2对于海洋战略信息了解人类对海洋更深了解开始于海上战争，尤其是在第二次世界大战之中，世界各类水域地图被不停地补全，同时因为潜艇等水下武器产生，人类第一次开始使用声学方法对水下进行观察。同时，雷达发展让人类慢慢开始有了对海上交通信息获取和掌控概念，在战争后期，伴随人造卫星升空，人类第一次直观地获取了全球海域视野，至此人类基础完成了对于海域形状观察，并初步地拥有了对水下信息了解。3.当今海洋信息3.1当今海洋信息获取3.1.1海底观察网络当今海洋信息获取方法众多，现在关键流行方法是建立海底观察网络。海底观察网络前身是美军为对抗潜艇所建立水下声学监测系统，而1978年日本首次在御前崎建造了一个由海底电缆组成海底实时观察系统用于检测地震和由此引发海啸，而伴随以后越来越多国家加入其中，现今，海底观察网络已经成为了一个海陆空天潜一体复杂网络。图 1如Error! Reference source not found.所表示，为维多利亚海底观察网络试验系统（VENUS）示意图，我们能够看到，深空卫星，地面基站，海平面上海监船和海面基站，海水浅层探测器和海底接驳盒传感器共同成了一个复杂海洋观察网络。一样观察网络还有加拿大NEPTUNE系统，美国GEOMAR系统，日本ARENA系统等。这些海底观察系统使得人类对于近海信息获取愈加获取和全方面。3.1.2海洋信息获取装备水下平台：水下平台能够针对水下个体目标和海水各项参数进行观察。水下平台通常全部装备有避碰、导航 、多部主动探测、被动探测和通信声呐、光学潜望镜 ，以发觉水下目标和水面目标，了解现场航渡和作战态势，确保航行安全，防范鱼雷攻击和引导攻击敌方水下目标。水平台在水面航行状态，也使用装配雷达探索水面 和空中目标。因为水声传输特征受海洋温度、盐 度、深度、密度、磁 场、流场、不一样海域、不一样季节及平台本身噪声背景等原因影响波动较大，对目标探测和侦察距离相差也较 大，直接影响水下平台防卫、攻击能力发挥，影响实施其它任务效果。空中平台和卫星：空中平台和卫星关键用于检测海面上船只和作为信息传输中转站，关键作军事用途。为配合海上作战，扩大信息感知视野，舰载直升机、舰载预警机、舰载无人侦察机、从陆地起飞在近海上空侦察机、侦察气球气艇等，依据不一样使命和能力带有预警雷达、合成孔径雷达、激光雷达、红外和无线遥感探测装备等，对海空移动目标、海面移动目标、浅水潜航潜艇潜器进行探测识别，形成较大海域海空、海面、海下浅层目标态势图。从覆盖半径来看，比舰载探测感知设备要大得多，但识别精度、感知参数受探测设备技术水平影响很敏感，经费投入也较大， 通常是大型舰艇编队或大型战略行动才有能力组织配置。其感知信息安 全和共享是需要快速、宽带网络来确保 。1水下机器人：在当今人工智能时代，面对深海我们人类本身难以抵达地方，使用水下机器人成为了一个新选择。水下机器人在世界范围内应用领域：如海洋研究(科学考察等)、海洋开发和水下工程等。在海洋开发过程中 ,智能水下机器人将在海洋环境探测和建模 、海洋目标水下探测和识别 、定位和传输等方面研究中发挥关键作用。另外，还能以水面舰船或潜艇为基地作为无人武器系统关键组成部分智能水下机器人, 在数十或数百里水下空间自主完成环境探测、目标识别、情报搜集和数据通讯。3正因为水下机器人表现出其实用性，水下机器市场日渐繁荣。到现在为止,全世界大约共建造5756台多种水下机器人,其中914台作业级水下机器人、 2656台观察型机器人、134台AUV;13台重型、58台埋缆、135台轻型、113台用于调查水下机器人;1733台为军事服务各类水下机器人预其市场将达7.5亿美元。现在6 000 m深潜器 ,现在仅有美国、法国、日本、俄罗斯、中国等国家才能研制。美国海军正在研发一系列水下机器人, 组建世界第一支水下无人舰队。依据美国海军 无人驾驶水下运载工具总体计划, 美国海军应该研制和布署 4种不一样等级水下机器人, 以适应不一样作战要求。估计到前后, 美军将拥有 1 000套这种水下机器人。43.2海洋信息处理3.2.1海洋信息处理技术Map reduce技术Mapeduce技术是一个大规模并行编程技术，其能够和现有空间索引查询结合，对数据库进行逻辑分类利用并行空间查询方法来提升整个船舶地理信息数据查询效率。如现在已经有学者提出将不一样类型空间索引信息分布在分布式计算机中，并利Mapeduce技术对用户查询进行并行化逻辑处理，以实现海量数据并行处理。其最早是由谷歌企业研究提出一个面向大规模数据处理并行计算模型和方法。基于云计算空间索引算法云计算结构关键经过虚拟化计算将大量计算资源及存放资源进行统一管理体系结构。而且用户提交任务统一由资源调度中心进行合理分 配资源调度中心需要对计算节点运行状态进行 实时监控。移动云计算结合移动互联网和云计算，在进行船舶地理信息查询系统中，将移动云平台在对用户 提供服务层面划分为 “用户端”、“信息端”及“云端”;而移动云平台平台架构从技术处理上能够划分为任务消息接收层、物理层、任务分配层、计算及存放虚拟层。移动云平台结构如Error! Reference source not found.所表示。 用户端: 指用户进行传输地理信息查询用户端软件，能够支持不一样操作系统。信息端: 在移动云计算平台中关键指接入云端 移动互联网作为用户端向云端请求消息接收端及云端返回给用户端信息数据发送端。 云端: 云端又分为任务管理中心、虚拟计算节点及存放端。任务管理中心不仅管理着用户任务调度分配，同时需要监控整个平台运行状态，如计算节点是否正在使用、是否脱机及内存是否正常等。2图 23.2.2中国对于海洋信息处理世纪年代以前，中国海洋信息化工作主 要以对历史海洋调查和考察数据抢救性保留为主，实现文档化资料管理；“九五”期间，依靠各类商业化软件，逐步开展专题数据库建设工作，实现海量海洋数据检索和使用；“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， 实现软硬件设备升级换代。经过几十年发展， 中国海洋信息化结果已初步显现数字海洋：“数字地球”概念提出在全球范围内引发强 烈反响。中国海洋工作者将其和海洋领域工作 和实践相结合，于年提出“数字海洋”概念和相关建设构想，并和年正式开启中国数字海洋 信息基础框架构建项目，成为中国海洋信息化领域首个全国范围内专题工程。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、连续、立体数据获取手段，系统之间信息交换和协同能力较差，较重视近海而缺乏远海信息等一系列问题。数字海洋关键是将大量复杂多变海洋信 息转变为能够度量数字、数据，再以这些数字、数据建立起合适数字化模型，成为可计算、可存放 对象。海洋环境信息中，温度、盐度、湿度等全部是 伴随时间、空间改变而连续改变，只有经过数字化技术对这些连续变量进行采样、量化、编码，才能形成可被存放、运算、处理数值。所以能够认为， 数字海洋是海洋信息化发展基础。透明海洋：在“数字海洋”基础上，海洋科学和技术国家 试验室吴立新院士于多年提出“透明海洋”工程构想。“透明海洋”针对中国南海、西太平洋和东印度洋，实时或准实时获取和评定不一样空间尺度海洋环境信息，研究多尺度改变及气候资源效应机理，深入估计未来特定一段时间内海洋环境、气候及资源时空改变，实现海洋状态透明、过程透 明、改变透明，使其成为“透明海洋”。“透明海洋”是在海洋信息数字化基础上，向海洋环境信息应 用迈出关键一步，将大幅提升中国认知海洋能力。然而认知海洋只是基础，经略海洋才是目标，怎样充足利用信息提升经略海洋能力才是未来发展关键。14.中国海洋信息获取所面正确困难和可能处理方案海洋信息化缺乏顶层体系性设计：现在中国仍较重视部分领域建设，缺乏全局整体性发展计划，从而形成能力短板，严重制约海洋信息化建设整体效果；海洋信息获取能力亟待提升：中国自主获取海洋信息在范围、内容和质量等方面还存在显著不足；海洋信息缺乏有效共享互隔绝：因为信息系统分头建设，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，相互之间相再加上政策、技术、安全等方面考虑，形成多个数据孤岛，使海洋数据管理和共享出现各自为政局面；海洋信息业务化应用水平低：受数据质量、历史积累和最为关键数据挖掘能力等方面限制，现在中国海洋信息对经济、管控、军事和开发等领域决议支撑保障水平仍然较低，信息在实际业务中应用范围、应用深度全部亟待提升；海洋关键技术装备力量微弱：仅8%国产关键装备达成国际优异水平、22%国产关键装备和国际优异水平差距为5年、其它国产装备差距在520年。尤其在信息感知装备（如水下观察设备、岸基雷达设备等）方面，缺乏自主研制和生产能力，关键技术、关键零部件和整机装备大部分依靠进口和国外配套，对未来中国海洋信息化发展造成不利影响。发展提议：第一步关键处理现存问题，扎实完善海洋信息体系。经过海洋物联网、海上宽带通信、海洋工程装备等方面发展，打造覆盖全球海洋信息基础设施网络。经过海洋大数据、云平台等方面建设，提升中国海洋信息开放共享、分析处理、价值挖掘等方面能力。经过为各涉海领域提供含有正确估计能力信息应用服务开发平台和环境，激励海洋信息服务产业发展，形成涉海领域全方面覆盖信息服务体系。第二步关键提升信息体系能力，构建智慧海洋。顺应海洋信息化发展肯定趋势，着力推进大数据、云计算技术深入应用，加强海洋数据分析挖掘能力，完善信息交互传输网络，提升虚拟信息空间运行真实程度，真正实现“虚实融合”“智能自治”智慧海洋。1参考文件1程骏超，何汉字中国海洋信息化发展现实状况分析及展望A海洋开发和管理，（2）：46-502 罗印，徐文平基于云计算未来海洋信息系统分析A 舰船科学技术，38(4):1571593 徐玉如,庞永杰 ,甘永,孙玉山智能水下机器人技术展望 智能系统学报 第 1 卷第 1 期 年 3 月4 水下机器人发展、军事应用及启示 张文瑶 , 裘达夫 , 胡晓棠中国修船 第19卷第6期 12月