海洋技术▏我国海洋资料浮标观测技术的发展现状与趋势

我国海洋资料浮标观测技术的发展起步较晚，但经过长期的努力与积累，取得了丰硕成果。在“十五”和“十一五”期间，我国的海洋资料浮标观测技术达到产品化阶段，并开始浮标网的建设。

一、我国海洋资料浮标观测技术的发展现状

⒈我国总体技术水平与国际相当

我国从1965年开始研制海洋资料浮标，经过近50年的发展，在国家863等计划和有关部门的支持下，取得了丰硕的成果，已经基本掌握了关键核心技术，总体已经达到国际先进水平。我国研制的第一个海洋资料浮标诞生于1965年，为船型结构。此后，在国家的支持下，浮标技术大力发展，目前，已经形成了直径从10m到3m的产品系列，完全能够满足我国近海长期业务化观测的需求，其中研制的3m直径小型浮标为2008年奥帆赛提供了大量有效数据，受到各界一致好评。深远海观测浮标方面也开展了部分工作，研制了工程样机，取得了一定成果，布放海域最深达到3500m，最远至印度洋和格陵兰海海域。

我国的智慧海洋的海洋资料浮标研制虽然起步较晚，但在某些方面的水平已经达到国际领先水平。观测参数种类多于国外产品；采用了多种数据通信手段，其中北斗通信方式是我国独有；数据传输间隔方面有多种传输间隔可供选择。我国已经初步建立了包含约130个浮标的近海浮标观测网，浮标种类主要由图1中的浮标和波浪浮标组成，图2给出了由山东省科学院海洋仪器仪表研究所生产的浮标沿海分布图，该研究所生产的浮标占全国业务化浮标总数的90%以上。

⒉专用型浮标研究取得一定成果

在通用型浮标研究成果的基础上，综合国外的研究成果，我国在专用型浮标研究方面也取得了一定的成果，研制了多种专用浮标。

⑴海洋剖面观测浮标

“十五”期间，国家海洋技术中心研制了利用马达驱动的剖面观测系统，“十一五”期间中船重工710所研制了利用浮力控制的剖面观测浮标系统，中科院海洋所研制了波浪能驱动式的剖面观测浮标系统，3种系统均经过了海上测试，最大布放水深达4000m，能观测海水温度、盐度、深度和海流等参数。

⑵光学浮标

2005年，在863计划的支持下，中科院南海所突破水下光辐射测量的子母浮标设计和集成、海面和水体表层高光谱辐射测量、水体吸收/散射高光谱测量、锚链式水下多光谱辐射测量、海洋光学仪器窗口防污染等关键技术，研制了我国第一台光学浮标，并布放于青岛海域。

⑶通量观测浮标

2012年，山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制了圆盘形海气耦合观测浮标，布放于格陵兰海海域；中科院海洋所研制了多浮筒结构的通量观测浮标.

⑷波浪浮标

我国的浮标测波技术取得丰硕成果，代表成果是山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制的0.9m直径的SBF3型球形测波浮标，其观测结果精度与国外产品相当，已经成为相关部门的业务化观测装备，广泛应用。此外，还有中国海洋大学研制的SZF型椭球形波浪浮标。

⑸核辐射监测浮标

2011年国家海洋技术中心研制了核辐射监测浮标，用于海洋核辐射污染应急监测；山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制的用于浮标的放射性综合监测系统于2013年11月通过验收，该系统可实时连续监测和分析海水中放射性核素总量，甄别Cs-137、Co-60、I-131等多种核素并计算其活度，具备海洋核污染预警功能。

此外，通过消化吸收国外先进技术及自主创新，我国还研制了海冰浮标、声学浮标、赤潮浮标、子母浮标和通信中继浮标等专用型海洋资料浮标，表1列出了国内海洋资料浮标的优势科研机构。

综上所述，我国在海洋资料浮标观测技术方面虽然已经取得了丰硕的成果，海洋资料浮标观测技术总体达到国际先进水平，能够满足沿海海域业务化运行的需求，但与国外海洋技术大国相比还存在较大差距，主要体现在搭载的仪器设备的性能、测量精度和工作可靠性等方面，但在系统集成、布放回收等方面差距已不明显。

⒊内外同类海洋资料浮标典型参数对比

通过上面的对比分析可以看出，我国的海洋资料浮标观测技术与国外同类产品相比已经基本一致，在有些方面甚至要由于国外同类产品。

美国、挪威和加拿大这3个在海洋资料浮标制造领域具有较高水平，表2列出了我国代表产品与这三个国家4款优秀产品的系统参数对比。从表中可以看出，在监测参数总数方面，我国与国际上的主流浮标一致，甚至比大部分浮标的观测参数多；在数据接收率方面，与国外产品一致，都大于95%，保证了数据的有效性；在数据传输间隔方面，国外的产品都只有1种，而我国的则有4种间隔可选，灵活性更好；在数据通信种类方面，我国的浮标与国外浮标相同，都是采用卫星、VHF/UHF 电台和GPRS/CDMA，其中北斗卫星短报文通信则是我国独有的。

海洋资料浮标观测参数也是重要指标之一，表3给出了我国浮标和国外浮标观测参数的测量范围和准确度方面的对比。

从表3中可以看出，绝大部分观测参数的测量范围和精度两者之间是相同

的，但个别参数方面还存在较大差距，如波浪观测方面，国外的波向测量准确度是±2°，而我国的则是±10°，波高和波周期方面的观测也存在一定的差距，这种差距是由涉及海洋资料浮标的整体技术水平造成的。需要说明的是，表3中的大部分参数的传感器都是进口产品，仅波浪传感器是我国自主研发产

品。

二、海洋资料浮标观测技术发展趋势

海洋资料浮标观测技术水平是一个国家海洋装备制造水平的综合体现。综合我国的海洋战略发展规划与需求以及全球对海洋关注的日益增强，海洋监测对观测技术和装备的需求将进一步增强。随着科技的进步和发展，为了满足不断增长的海洋研究和观测需求，海洋资料浮标观测技术将得到大力发展，功能和应用领域将进一步扩展。

综合国外的核心关键技术、国内外发展现状、国内外同类浮标的性能对比以及我国当前的海洋观测需求，海洋资料浮标的发展大致呈现以下趋势：

⒈海洋资料浮标观测由单点向网络化综合化发展

长期、综合观测是海洋观测的大趋势。由各种近海、远海定点观测平台相结合，大、中、小型浮标相协同，观测站位疏松、紧密相弥补而组成的区域/全球定点观测系统，能够准确、有效、快速及时地提供多种时空间分辨率的综合立体的海洋浮标网络观测数据，是海洋资料浮标由单点向综合化发展的必由之