国家海洋局第二海洋研究所注重利用先进设备及作业项目进行海洋测绘技术的创新应用,实现了科研与应用“两条腿走路”。
今年6月,经李克强总理签批,国务院批复同意《全国基础测绘中长期规划纲要(2015——2030年)》(以下简称《规划纲要》),明确了2015——2030年全国基础测绘的发展目标和重点任务。
其中,在《规划纲要》明确的到2020年的中期任务和到2030年的长期任务中,分别提到了形成覆盖我国全部陆海国土,大地、高程和重力控制网三网结合的现代化高精度测绘基准体系及提升卫星测绘服务能力和加快对覆盖我国海洋国土乃至全球的基础地理信息资源获取的任务。
不难发现,《规划纲要》的获批,对海洋测绘事业而言,既是一次发展机遇,也是一个助推器。“由于国家对海洋测绘事业的重视,使得国家的投入和政策会向海洋测绘有所倾斜,这势必会推动海洋测绘事业的空前发展,这是一次机遇。”国家海洋局第二海洋研究所海洋工程勘测设计研究院副院长来向华说。对于“助推器”的理解,来向华表示,《规划纲要》将促进海洋测绘技术向高精尖方向发展。“因为要实现目标,现有的海洋测绘技术很难做到,需要普及更先进的技术。”

国家海洋局第二海洋研究所海洋工程勘测设计研究院副院长 来向华
来向华口中更先进的技术,主要是指多波束技术以及以激光、遥感、雷达等组合技术。“目前,国内海洋测绘技术相较于国外,无论是硬件,还是后期处理软件相对落后,尤其国产的商业化后期处理软件基本没有。”来向华说。
虽然与国外有差距,但随着国家逐渐重视海洋测绘,来向华坚信这种差距会缩短,甚至是反超。“以前受体制限制,很多科研院所研发的产品只是一种纯粹的科研行为,并没有将成果转化为生产力”,来向华说,“如今,国家鼓励科研人员将研发成果直接转化成生产力,这势必会促进海洋测绘事业的发展。”
创新应用
国家海洋局第二海洋研究所(以下简称海洋二所)一直致力于从事海洋调查与研究。成立近五十年里,海洋二所一方面加强海洋测绘研究,建立了海底科学与深海勘测技术、海洋动力过程与数值模拟技术、卫星海洋学与海洋遥感、海洋生态系统与生物地球化学、工程海洋学5个重大研究领域和19个重点研究方向,基本形成了适应国家需求和立足海洋科技发展前沿的科技创新体系和科研群体。另一方面,海洋二所注重海洋测绘技术应用,先后承担了国内外各类项目上千项,并取得了一大批原创性成果,从而使海洋二所做到了科研与应用“两条腿走路”。
创建于1966年的海洋二所,在应用海洋测绘技术方面一直走在行业的前列。在上世纪九十年代初,海洋二所在“大洋一号”上利用从国外引进的深水多波束开展海洋调查,开国内先河。到了1997年,应中美光缆网络系统海洋路由调查(中国海区)工程项目的需求,海洋二所引进了中国第一台浅水多波束。“这是国内最早应用浅水多波束到实际工程项目中。”来向华说。
作为中美光缆网络系统海洋路由调查(中国海区)工程项目的参与人,来向华表示,之所以引进浅水多波束,因为传统单波束技术无法高效和全覆盖的完成海洋路由调查。
但由于当时多波束技术还不够成熟,加上第一次接触这项先进的技术,当设备到位后,包括来向华在内的海洋二所的技术人员只能边学边用。“那时,为了学会如何用,自己花了很多精力在上面。”同时,海洋二所还专门邀请了一名外国技术专家前来指导。在新技术的支撑下,该项目在保障安全的技术上,快速高效地完成,并获得用户的认可。
有了这次创新应用的经验,海洋二所在随后主持的“亚太光缆2号(中国海区)路由调查、C2C光缆网络系统路由调查、FLAG北亚海底光缆中国南海段路由调查、东海春晓气田群开发建设项目油气外输工程选址和管道路由调查研究等项目中都采用了多波束技术,事后,部分项目获得国家海洋局颁发的优秀海洋工程奖。
通过在应用海洋测绘技术上尝到的甜头,海洋二所紧跟海洋测绘技术发展的步伐,引进了国外先进的海洋设备,并创新地应用于各个项目中。“只要市场上有的海洋设备,我们都有。”来向华说。据他介绍,海洋二所光多波束设备就超过了十套,并且从几米的浅海到几千米深海的测深仪也一应俱全。
“目前,国内很多海洋单位都有先进的海洋测绘装备,这时考验大家的就是如何利用这些设备进行创新应用。”来向华说。
研发软件
在创新应用海洋测绘技术的同时,海洋二所还加强海洋设备配套软件的研发。由于国外海洋设备厂商与配套软件的厂商是两家不同的公司,因此容易出现软件和硬件不协调的问题,这给国内用户在应用设备时带来了很多不便,这其中就包括海洋二所。
为了解决软件应用的问题,海洋二所决定自己动手,先后研发了浅剖、旁测声纳拼接系统、数据处理、数据采集等多种应用小软件,并取得了意想不到的效果。为此,来向华特意提到海上单道地震与浅地层剖面数据处理解释系统。作为一款独立的、与Windows系统完全兼容的小型应用软件,海上单道地震与浅地层剖面数据处理解释系统主要应用于地震勘探与声纳调查数据的显示、处理与交互解释等。软件研发后,凭借优良的处理性能,成功中标国外一家公司采购项目,给国人增光。“虽然这个软件是一个很小众的产品,但能做到国际先进水平也是很不错的。”来向华说。
当前,海洋二所开发的一系列小型应用软件在市场上深受用户认可。“因为我们本身是用户,而且用了一二十年,对于设备的任何情况都很清楚。因此我们很了解市场上用户的需要,如需要什么功能、数据怎么处理采集、最后产出怎样的成果等”,来向华说,“所以我们开发出的软件,用户用起来相对方便、实用。”
此外,来向华还指出,根据用户的具体要求可量身定制软件。“例如,当物探数据处理没有一个特定的模块时会出现一种情况,即数据采集完毕但是没法回放,这是因为GPS数据会出现跳点,使得用户处理不了这个数据。那么通过设置我们的数据采集软件就可以把跳点剔掉,再进行补点,这样数据就可以用起了。”来向华说。
另外,他提到,在海洋工程地球物理探测技术集成研发方面,海洋二所系统研究了多源工程地球物理探测数据处理的集成问题,提高了海底目标探测精度,并在海底管道检测中得到广泛应用,且相应的成果编入国家技术标准。
多平台技术集成是趋势
来向华所在的杭州国海海洋工程勘测设计研究院(以下简称工程院),是海洋二所下属的一家专门提供海洋工程技术服务的单位,其业务范围包括海洋与离岸工程选址与勘察,海洋工程规划设计,海洋测绘与制图,海洋工程环境要素的勘测、计算、预测等。多元化的业务需求,给工程院在装备上提出了更高的要求。

2007,参与跨太平洋直达光缆系统(TPE)路由调查的国家海洋局第二海洋研究所技术人员
在海洋测绘装备上,工程院拥有国内一流的从近岸到大洋全海域的综合调查、观测、监测专业仪器设备,如高精度导航与定位系统、高分辨率海洋测绘和地球物理调查检测设备、岩土工程勘测与试验监测设备、水文、气象调查观测设备等。作为这些装备的创新应用者,工程院教授级高级工程师应元康认为,基于海洋特殊的环境,海洋测绘技术未来会朝集卫星、机载雷达、水下载体技术等多平台方向发展。“当前,这些技术基本上都没有问题,但是由于各个平台的手段有自身的局限性,因此怎样把各平台之间的手段进行整合是最大的难题。”应元康说。
其中,激光遥感测深技术受海水浑浊度的影响,无法完成全海洋的测深;水下载体技术的工作效率没有船载技术高;而水下定位技术也受一定区域范围的局限。“一旦将这些平台手段进行整合,充分发挥各自的优势,那么海洋测绘将更高效、更快捷、更方便,且精度也更高。”应元康说。
同时,在应元康看来,在国家建设海洋强国战略和“一带一路”的促进下,深海的探测技术也是海洋测绘未来发展的方向。“当前对深海关注度不高,是因为人类对海洋开发还未触及到深海区域。以后随着国家的重视,深海的关注度会逐渐提高,那么对应的探测技术也会得到发展。”
对于海洋测绘未来发展的前景,应元康充满信心。“在实现国家海洋强国战略目标中,海洋测绘是一个很重要的手段,且起到一个基础性的作用。”

