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让探测海洋的“眼睛”更亮

2021-03-18 10:00:11    来源: 中国自然资源报    作者:兰圣伟

科研人员使用“海洋探测一号”无人艇,在江西省上饶市余干县抗洪前线开展堤坝勘测。自然资源部南海局 供图

科研人员使用“海洋探测一号”无人艇,在江西省上饶市余干县抗洪前线开展堤坝勘测。自然资源部南海局 供图

科研人员开展堤坝勘测。 自然资源部南海局 供图

科研人员开展堤坝勘测。 自然资源部南海局 供图

2020年1月,自然资源部批准77个重点实验室进入部科技创新平台序列,由自然资源部南海局主管的海洋环境探测技术与应用重点实验室(以下简称重点实验室)榜上有名。

同年9月,重点实验室在广州揭牌,实验室理事会和学术委员会同期成立,并相继召开了理事会第一次会议和首届学术年会。

这所新揭牌的重点实验室具有哪些突出优势?在海洋探测方面取得了哪些重要成果?近日,记者来到南海局,就重点实验室建设和发展进行了采访。

八支科研团队

“实验室的前身为成立于2011年的原国家海洋局南海维权技术与应用重点实验室。”重点实验室研究员董超告诉记者。

2018年机构改革后,为了聚焦自然资源部“两统一”职责的新形势和新需要,南海局迅速组织调整实验室的定位和研究方向,整合国内优势科研力量,以海洋环境探测为主开展关键技术攻关,重点实验室应运而生。

南海局科技处处长黎广媚表示,重点实验室紧紧围绕自然资源部职能定位,以海洋自然资源调查监测、海洋空间用途管制、海洋生态修复、海域海岛管理等工作面临的技术难题为导向,引领海洋环境探测装备研制与技术研究,海洋环境数据采集、分析与可视化,海洋环境探测应用系统集成与示范等方向的科学研究,为履行南海区“两统一”职责提供技术支撑。

为更好地凝聚优势科研力量,构建强强联合、共建共享的运行机制,重点实验室联合6家共建单位先后成立了8支科研团队,包括智能装备与技术开发、多源遥感探测与智能应用、海洋声学、海洋动力过程机制、海洋测绘与地球物理、海洋生态、海洋空间规划、数据综合应用与可视化,着力打造海洋环境探测技术与应用领域国内一流的人才培养和科技创新平台。

“海洋自然资源种类丰富,包括海域资源、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋动力资源等,构建涵盖空、天、地、海、潜的海洋立体观测网,对于实现‘绘好底图’‘查清家底’和‘管好家产’至关重要。”董超说,8支科研团队覆盖的学科和专业涵盖了海洋环境探测领域的方方面面,让探测海洋的范围更广、“眼睛”更亮。

无人智能装备实现突破

随着信息技术和控制技术的发展,无人智能技术成为当前研究的潮流,为海洋调查发展提供了新的思路。其中,无人艇逐渐成为探索海洋、深耕海洋的核心装备。

与载人船、浮标、潜标等相比,无人艇具有操作风险小、机动性强、易部署和回收等特点。重点实验室根据岛礁周边海域海底地形地貌调查工作的需要,研制出长7米、重2.5吨的海洋综合调查无人艇——“海洋探测一号”。

董超告诉记者,该无人艇搭载了运动传感器、多波束等设备,具备开展岛礁周边2米~200米水深海域的海底地形地貌调查能力。在环境感知方面,“海洋探测一号”还搭载了光电吊舱、导航雷达、激光雷达等,实现无人艇周边海域水上、水下目标的环境感知与避障,保障航行安全。

2020年7月,重点实验室技术骨干组成小分队,奔赴江西省上饶市余干县抗洪抢险,使用“海洋探测一号”无人艇,圆满完成信江信瑞联圩六零腾溪段14公里堤坝勘测工作,快速生成水下三维地形地貌图,排查管涌风险点,提出进一步排查与预防建议,为地方政府开展险情预防和灾后重建工作提供重要支撑。

“依托该方向多年积累的研究成果,重点实验室荣获海洋科学技术奖特等奖。”董超说,目前重点实验室正积极提升无人智能装备的跨域组网协同技术,并将应用场景拓展至海上风电场、海底电缆管道、跨海大桥等海上工程设施的定期巡检,粤港澳大湾区重点航道灾后变化监测,珊瑚礁生态系统监测、海域海岛管理等领域。

构建智能海洋立体观测系统

目前,我国在南海已经构建了涵盖空、天、海、岸、潜等多个层面的海洋立体观测网。“空、天基观测由卫星、飞机平台实施,海基观测平台主要包括科考船、浮标等,岸基观测的主力是海洋站、地波雷达等,潜基观测手段有潜标、海床基、水下滑翔机等。各观测平台经有线、无线通信网络连接,形成面向南海海区的立体数据采集信息网络,实现在线监控、实时管控。”董超说。

除无人智能装备外,重点实验室还针对高可靠深海浮标、潜标等新型海洋环境探测装备开展关键技术攻关。由于自然灾害、人类活动带来的干扰,极易导致浮标发生断链、抛锚和移位等问题,重点实验室发明了防磨装置、耐磨防脱连接构件和自动补偿装置,解决了锚系局部和系泊缆绳接头失效的问题。基于该成果构建的监测体系,为我国首次可燃冰试采提供内波预警、保驾护航。

不仅如此,重点实验室面向国家重大需求与遥感科技前沿,在优化构建海洋空间资源遥感监测体系基础上,重点拓展深化空天及水下遥感探测关键技术、海洋空间资源遥感监测与智能应用、海洋环境安全与灾害应急遥感应用。在海洋生态方面,重点开展了南海典型生态系统的监测评估与修复技术研究、海洋底栖生物资源调查与生态预警监测应用、珊瑚礁生态系统动态变化与可视化过程研究等。同时,借助大数据、云计算、人工智能、区块链等前沿信息化手段,正在逐步推动海洋自然资源大数据分析、三维可视化等方面的技术进展。

黎广媚告诉记者,未来重点实验室将围绕无人智能装备、海洋测绘、海洋风电场建设与运维、海洋灾害评估等领域创新突破,服务支撑“两统一”职责,构建“透明南海”示范技术体系,开展海洋环境信息立体感知、采集、传输、处理和可视化决策应用关键技术研究、集成研发与示范应用,探索建立智能快速机动海洋立体观测系统,推动海洋环境探测技术与应用进步发展。

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