海洋水文气象环境监测技术研究

摘要：本文简单分析当前国家对于海洋水文气象环境监测技术的现实需求，并就对应的技术进行简单研究，愿能为海洋环境保护事业发展起到些许帮助。

关键词：海洋;水文气象环境;监测技术

Abstract：This paper will simply analyze the current national demand for marine hydrometeorological environment monitoring technology，and make a simple research on the corresponding technology，hoping to help the development of marine environmental protection.

Key words：Ocean;Hydrometeorological environment;Monitoring technology

海洋作為人类生存的自然环境中极其重要的一部分，近年来人类对其的研究越来越深入，相应的海洋环境监测也更受重视。其中，海洋水文气象环境监测是海洋环境监测中的重要一环，直接关系到生态环境保护、经济发展、社会进步、科学创新等，应当对其加以高度重视。

1 当前国家对于海洋水文气象环境监测技术的现实需求

就现阶段的情况来看，有不少沿海国家都在积极开发现代化海洋监测技术，大力发展该项技术并构建相应的立体监测系统，能够在促进环境保护事业发展的同时推动社会经济、科学、灾害防护等多个方面的发展，所以提高技术水平的需求就显得尤为迫切。首先，海洋水文气象环境监测技术是进行海洋资源挖掘的重要保障。不论是渔业还是海洋养殖业，均对于海洋环境有着明显依赖性。若是能获得精确的海洋环境数据，则能为海洋环境工程建设提供可靠依据，针对性地进行工程设计与建设，大幅减少不必要的浪费，实现成本控制。其次，我国领土与西北太平洋相邻，经常容易碰到巨浪、台风等灾害，导致沿海区域损失惨重，所以必须要依靠海洋水文气象环境监测技术来实现科学有效的灾害预警。再次，该项技术的发展还有利于海洋环境的保护。眼下我国海洋生态环境恶化较为严重，每年都有愈来愈多的污染物排入海中，致使生物资源急剧减少，在引发经济损失的同时还影响到沿海居民生活，故而采用海洋监测技术来维护环境已是大势所趋。由此便必须要利用相应的监测技术来了解海洋环境参数特点，掌握其变化情况，以便在第一时间获知情况变化。

2 现代化海洋水文气象环境监测技术应用

2.1 浮标工程技术

此技术又可分为海洋锚泊资料浮标以及漂流浮标，其中前者主要在研究海洋及大气的相互影响和监测海洋污染、预报海洋灾害、卫星遥感数据检验等方面体现着核心效用，能够优化技术，减少成本，增强可靠性并便于使用。后者则是在全球定位及卫星通信技术的快速发展下而产生的，是非常高效的海洋环境监测技术。其在具体应用中融合了GPS定位，大幅度提升了定位的精确程度，并从传统的单一化消耗型漂流浮标转变成为了消耗与回收兼有型。总体而言，漂流浮标的功能十分强大，测量参数较多，可智能自动沉浮，从而针对上层水体及海气界面提供必要的监测数据。由于海洋浮标工程功能综合、技术密集、结构复杂，属于庞大的综合化系统，相应的成本往往较为高昂。因此自20世纪80年代以来，价值工程浮标便逐渐成为该技术发展的重要方向。所谓价值工程，指对产品或作业进行功能分析，基于分析实现在保障必要功能的前提下尽可能降低成本。时至今日，价值工程浮标已经较为成熟，有效促进了浮标工程技术应用成本的降低，为海洋水文气象环境监测与保护事业的顺利发展提供了可靠支持。

2.2 水下拖曳型监测系统

在这类系统当中，目前运用得最为广泛的便是声学海底剖面仪以及水质监测系统。比如加拿大某研究所开发的拖曳式平台，其能够采用智能化的CTD数据搜集系统，并可以于海水中进行波浪状剖面检测。这一平台的稳定器、可变翼及方向舵都是以增强型的聚酯树脂玻璃丝纤维来制成的，其中还包含有电子装置，安设于坚硬的水密度舱里，能够负荷300个大气压。水下拖曳型监测系统不但需要对自身姿态信息进行实时采集，还需要监听及处理各种外部通信信息，故而其必须具备良好的多源信息监控及处理能力。该系统内部集成有多源信息监控中心，用于汇集、传递和处理各种信息，具体运行原理为传感器采集到的信息经通信电缆、水声通信器等传输到水面监控PC上位机，工作人员能够通过人机交互终端对拖曳体进行实时监控，同时也能直接向系统发送通信命令，让拖曳体上所搭载的电法测量仪等按照命令执行操作。

2.3 近海环境自动监测技术

由于近海环境较为复杂，需要监测的领域较多，监测的数据类型广泛且数量巨大，如何实现对这些数据的高水平处理自然成了近海环境自动监测技术需要解决的难题。通过建立科学、完善的海洋环境监测数据自动分析系统的方式，能够借助计算机优势实现对大量数据的高效、优质处理，大幅提升数据处理能力，充分利用监测结果，为海洋环境保护事业发展提供可靠依据。其中需要解决的技术难点在于实现数据文本格式的相互转换，以规范统一的标准进行数据处理，同时尽可能促进数据信息的可视化，更好地发挥监测数据作用。Mermaid系统作为潜式海洋移动地震观测系统，其是当前国际地学界用于海洋地震观测的新型设备。

该系统实际上是一个海洋浮动平台，具有重量轻、投放方便、漂移式并实现大范围多点采集地震信息、海中自持能力久、工作时间长、自动上浮和下沉、通过卫星获取参数数据等特点。将Mermaid系统释放后其可以随着洋流移动并自动传输记录信息，从而实现自动监测，这使得其在敏感区的作业成为可能。将Mermaid系统与海底地震仪、陆地地震台站相结合，能够构建不同尺度的海洋深部结构框架，大幅提升监测准确性。

2.4 水声高速数据通信

海洋水文气象环境监测涉及大量不同类型的数据传输，只有实现高速率、大容量的数据传输才能完全满足实际监测需求，而水声高速数据传输则是当前应用较为广泛的通信手段。实际上水下数据高速传输的难度十分大，尤其是利用声波进行数据无线传输时，声传播损失往往较大，导致远程水声信道带宽极小，难以保障数据传输质量与效率。而水声高速数据通信适用于水平分层介质，实现了信道脉冲响应，能够基于最大传输容量与传输距离的关系进行动态调整，再加上盲均衡技术的应用，有效保障了传输速率和质量。当前水声高速数据通信已经较为成熟，通过先进的有线信道宽带通讯，能有有效实现远距离高速、低误码率通讯，从而满足海洋水文气象环境监测数据的传输需求。应用多载波调制技术，可以对数据进行恢复与纠错，这样当出现短时突发干扰时，完全可以依靠系统自身技术优势进行阻抗与恢复，有效保障了数据通信的安全性与稳定性。

3 结束语

综上可知，海洋水文气象环境监测技术在现代海洋发展方面有着重要作用，并且广泛应用于经济、军事、科学等各个方面，加强对其的研究与应用十分有必要。只有不断创新和发展该监测技术，才能推动开发利用海洋进程的稳定进步，实现人与海洋的协调发展。

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收稿日期：2020-05-19

作者简介：陈起程（1992-），男，汉族，硕士研究生，研究方向为海洋、环境。