海洋大数据科学发展现状与展望

海洋大数据获取现状

海洋大数据的获取手段主要得益于海洋观测技术的发展。目前海洋观测呈现出多元化、立体化、实时化的特征。从早期利用海洋调查船到浮标、潜水器、遥感的使用，再到海洋观测网 Argo 等的实现，无一不展现了人类不断探索海洋的决心与智慧。

海洋调查船。这是一类专门从事海洋科学调查研究的船只，是搭载海洋仪器设备直接观测海洋、采集样品和研究海洋的工具。海洋调查船按其调查任务可分为综合调查船、专业调查船以及特种调查船。从世界上第一艘海洋调查船——“挑战者”号开始，已有 100 多年的历史。中国第一艘海洋调查船——“金星”号始于 1956 年，目前中国已有共近 50 艘海洋调查船。目前，全球超过 40 个国家拥有海洋科考船，总数量超过 500 艘。

海洋浮标。这是一类用于承载各类探测海洋和大气传感器的海上平台，是海洋立体监测系统的重要组成部分。根据浮标在海上所处位置不同，可分为锚定浮标、潜标、漂流浮标等。海洋锚定浮标最早出现于二战期间；20 世纪 70 年代后期，随着计算机技术和卫星通信技术在浮标应用中的出现，使得浮标技术发展进入了飞跃期。海洋浮标在中国的开发研制始于 20 世纪 60 年代中期，90 年代开始正式投入使用。目前，中国已经进入了海洋浮标监测的大国俱乐部。

潜水器。又称为深潜器，是一种自带推动力的海洋考察设备——既能在水面行驶，又能在水下独立开展工作。1554 年意大利人塔尔奇利亚发明的木质球形潜水器，对后来潜水器的研制产生了巨大影响。1717 年英国人哈雷设计了第一个有实用价值的潜水器，此后直到 20 世纪 60 年代，人类对潜水器的研制主要致力于下潜深度的突破。“蛟龙”号是中国自行设计、自主集成研制的深海载人潜水器，目前以下潜深度 7 062 m，成为世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。

海洋遥感。该方法是利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料；其发展历程大致可分为起步期（1939—1969 年）、试验期（1970—1977 年）、研究期（1978—1991 年）、应用期（1992 年至今）。20 世纪 90 年代，遥感卫星开始大量发射；截至 2012 年底，在轨卫星数量为 115 颗，涉及超过 30 个空间机构。预测到 2030 年还会再有 156 颗卫星发射，届时总数将达到 271 颗。

海洋观测网络。美国的 Seaweb 是世界上最早部署和应用的海洋观测网络；Argo 计划则是由美国海洋科学家于 1998 年倡导发起的一个监测全球海洋的大型网络，全世界几十个国家参与其中。截至 2018 年 7 月，布放在全球海洋中仍处于工作状态的 Argo 剖面浮标已达 3 762 个。未来，Argo 剖面浮标将增加到近 4 000 个；在维持现有 Argo 观测内容的基础上，新的 Argo 浮标观测范围将扩大到海面 2 000 m 以下甚至海底，同时携带安装生物、地球、化学等新型传感器。

在海洋大数据的获取方面，虽然已实现了基于空基-天基-地基-海基的多元立体实时化发展，但是亟待突破深海、极端环境和高分辨率的大数据获取技术及平台的发展脉络，同时如何基于空间数据的时空耦合与地理关联特性，面向空间研究对象合理布设、高效利用观测手段成为数据获取阶段的挑战。