(二)总体现状

更新于 2026年10月10日 版权声明
(二)总体现状

近年来,世界海洋科考装备发展大致分为三个阶段:第一阶段为20世纪70年代前,主要以机械装备为主,体积大、操作复杂、需要大量人力物力、测量精度和稳定性较差;第二阶段为20世纪70年代至今,随着计算机、传感器和装备技术的发展,逐渐形成以计算机和自动化为主的装备,如大型综合科考船、万米绞车、深潜器、水下无人ROV/AUV/滑翔机等;第三阶段为现阶段,随着电子信息、人工智能和传感器技术的快速发展,未来海洋科考装备将逐步向集成化、无人化、智能化和网络化发展。目前,国际上美国、日本和欧盟等海洋强国在海洋科考装备和相关工程技术方面仍处于领先地位。

从我国海洋建设需求看,我国海洋科考装备数量和能力还不能满足现实要求,从我国海洋资源的调查看,我国对新型资源例如海洋矿产、海洋生物医药、天然气水合物等方面的科学研究需要海洋科考装备支撑。

(1)我国海洋科考平台技术近年发展速度加快,已初步建立了包括卫星遥感、航空遥感、海洋观测站、雷达、浮(潜)标、海床基观测平台、海洋环境移动观测平台的海洋科考平台技术体系,基本实现了与国际同步。但我国在深海领域的技术水平和产业化水平总体较低,高端科考平台、先进深海运载器、深海光学通信技术、深海导航定位技术、深海动力能源技术和深海装备材料技术等亟须技术攻关。

(2)近年来国家在海洋领域的支持显著提升,我国海洋科考装备的部分技术指标已达到国际同类产品的水平:一是我国发射的HY-1B海洋动力环境监测卫星实现了全天候、全天时连续探测海洋风、浪、流等海洋动力环境信息的能力。二是我国研发了“科学” 号、“向阳红”号、“东方红”号等世界先进的系列综合型科考船,具有海洋水文、地质、气象、生物和海底资源等科学调查能力,“雪龙2”号极地破冰科考船就是中国自主建造和联合设计的首艘破冰船。三是“蛟龙”号、“海马-4500”号、“海斗”号、“潜龙”号、“深海勇士” 号、“海燕”系列、“海翼”号等海洋运载器创造了我国在深海领域机器人的最大下潜和作业深度,我国已突破了一系列关键技术,形成了初步的应用能力,能够推动我国进入全球海洋观测业务。四是海床基观测系统、自持式剖面漂流浮标、声学海流剖面测量设备、船载及投弃式温盐深测量仪器设备正在加快研制。五是海底观测网技术领域,我国虽然起步较晚,但海床基示范系统正在逐步测试。

与发达沿海国家相比,以产业标准看,我国海洋观测装备产业发展总体处于起步阶段,缺少具备国际竞争实力的企业,我国目前许多深海科考系统和设备产业化水平远远不够,国产化设备大部分是高校院所的科研样机,没有达到量产阶段,仅有少量技术装备实现了产品化和小规模生产。近年开发的一些具有较高技术含量的装备,如温盐深剖面仪、海流测量剖面仪、海水元素监测仪、侧扫声呐、合成孔径成像声呐、海底地震仪等传感器,均处于试验样机阶段,尚不具备商业开发条件。

(3)我国目前在海洋科考装备发展存在一些短板和薄弱环节。我国深远海海洋环境技术装备保障能力与发达国家相比仍有较大差距,主要表现在重大项目和专项建设应用的部分关键仪器设备还依赖进口。对一些高性能海洋环境装备,国外还实施禁运。这导致我国海洋科考技术和海洋安全受制于人。

目前,存在的问题有:

第一,海洋科考技术的尖端与复杂性与目前的研究投入不成比例。

目前海洋测量装备国产化最大的问题是关键零部件的国产化,海洋测绘领域的高端产品的国产化还有较长路要走,例如超短基线、声学多普勒流速剖面仪(acoustic Doppler current profilers,ADCP)和惯性产品、水下机器人的关键零部件等,科研投入较大,研发人才要求高,研发周期长。水下机器人对于专业人才的需求较大,高端人才较为稀缺。目前我国在海洋科考装备和技术领域的投入逐步增大,但是相比于欧美长达数十甚至上百年的积累,我国在该领域的投入仍较为有限。以重型破冰船为例,美国计划投入19亿美元建造3艘重型破冰船,加拿大已投入10亿美元建造1艘重型破冰船,目前我国在重型破冰船实船研制领域尚未启动。另一方面,我国部门之间存在行业数据彼此封闭,缺少在权限管理下的数据共享,在海洋环境监测数据质量控制技术方面差距较大,无法在线直接访问有关数据,同时存在数据重复研究获取或使用效率低下的问题,这就需要我们开展顶层设计统一规划的数据标准和存储管理技术研究。

第二,海洋科考装备的核心研制技术仍受制于人。

与国外先进海洋科考国家相比,我国产业发展差距主要受制于集成电路技术、传感器技术、材料技术和高精密度加工制造等基础工业技术水平,尤其是在缺乏关键装备、核心技术和核心零部件方面,国外水平对我国海洋科考装备产业的发展有着巨大影响。在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剖面仪、相控阵海流剖面仪、声学多普勒流速剖面仪、投弃式温盐度和投弃式温深度等传感器技术成果在指标上不及国外技术发达国家的产品。(https://www.daowen.com)

(a)在天基和空基海洋测量装备领域,美国、俄罗斯和欧洲可提供全天候的海况实时资料,我国平台信息获取能力与应用需求存在差距。

(b)在海基平台领域,经过近十年的发展,海洋科考船规模得到了较好的提升,但在统筹规划、利用率管理、协作共享上存在不足,难以满足国内和“一带一路”沿线海洋科考调查的实际需求,极地重型破冰船等极地科考重大基础设施缺乏。

(c)在AUV/ROV/AUG等领域,我国自主研发的产品与世界先进水平差距逐步缩小。剖面浮标方面与国际先进水平相比,仍处于跟跑阶段,与美国和法国等浮标使用寿命、精度和可靠性等方面存在一定差距。

(d)在基础探测器领域,一是深海声学技术领域,侧扫声呐探测未实现产品化,浅水多波束测深声呐未实现产品化,浅地层剖面测量技术可靠性和成熟度较低。二是深海光学技术领域,我国在光电探测领域处于起步阶段,技术水平总体较落后,水下激光通信技术研究刚刚起步,水下光学成像技术处于技术研发和试验阶段。三是深海电磁学技术领域,我国相关研究较为落后,开展研究单位较少,海洋大地电磁采集站尚未实现产品化。四是海洋气象传感领域,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。

(e)我国在海底网技术方面存在较大差距,特别是在海底接驳盒、海底装置电能供给及海底工程布设等技术方面存在较大差距。未来该技术将在数据传输、快速组网和网络布设等方面进行技术提升。

第三,海洋科考的软技术发展较为滞后。

从专利申请、数据应用、标准构建、基础设施建设方面等方面显示,我国海洋科考的软技术发展滞后。主要差距如下:

(a)通过统计欧洲专利局的海洋科考装备分布,以科考船(research vessel)为例,我国获得的专利数仅为美国的6%,落后于美国、日本、韩国、丹麦和德国。

(b)海洋磁力测量技术在测量规模、仪器设备和数据处理方法方面与发达国家存在一定差距,如美国基本掌握全球磁场分布,我国现有数据是不同单位采用不同仪器在不同时期获得。在海洋测绘数据综合处理方面,缺乏网络环境分布式综合集成处理能力,多源同步观测数据检验评估和融合处理技术与国外尚有差距。海图制图和海洋地理信息工程方面,未形成多样化产品生产供应体系,基于云架构的海洋地理信息网络化采集、分析和服务技术体系不完善。

(c)海洋测绘标准和规范方面,基础测绘法规建设相对滞后,参与IHO等国际标准化程度不高。我国海洋仪器和装备的标准化体系建立不完善,在海洋仪器装备的生产标准、入网标准、计量检定、测试和运行维护等系列标准方面未得到足够重视,致使我国海洋环境监测核心技术落后,也远不能满足我国的重大业务需求。

(d)我国在深海技术发展的基础设施较为滞后,部分试验场和试验条件保障基础设施缺乏。

↑上一章 ↓下一章
关注公众号获取验证码
复制内容需要验证码(7.99元/天)