海洋环境监测技术范文
时间:2023-12-01 17:30:35
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篇1
广阔的监测范围和复杂多变的海洋情况给海洋监测工作带来了巨大的困难。海洋监测工作是一项长期性工作,其监测质量与监测技术手段密切相关,受当时科技发展水平和生产力水平限制。建国六十多年来,我国在海洋监测技术上已经取得了长足的发展。除了传统监测技术,已经发展出船载快速监测、航空遥感应用、水下无人自动监测、生态浮标监测、无人机遥感等多种监测技术,这些技术经过实践检验,效果明显,能够对海洋生态环境状况与动态变化予以实时监测,彼此功能互补,形成一个具有高度综合的信息处理能力的监测信息网络,为海洋生态环境的管理和保护提供基础信息支持。下面就对当前主要海洋环境监测技术逐一进行分析讨论。
1.1常规监测技术
常规监测技术是应用时间最长、应用范围最为广泛的海洋监测技术。通过对监测人员在指定海域现场取得的样品进行实验分析,取得相关数据信息的方法来实现对目标海域海洋环境情况的认知。该方法以船舶为运输工具,由专业人员到目标海域采集实际样本,取得的数据具有定点和离散的特征,就数据本身而言,和实际情况一致性高,监测要素更为全面,因此是目前海洋环境研究的主要的数据获取手段。其缺点是数据采集以点带面,信息的全面性受取样范围和数量影响,对取样现场天候因素影响较大,实时性和连续性有所不足。
1.2遥感监测技术
遥感检测技术是在信息技术、计算机技术和传感器技术高度发展的基础上形成的现代化综合性监测技术。该技术以航空器、卫星、无人机等设备为载体,从高空对地面进行监测,极大地扩展了监测范围,监测信息收集更加全面,内容更加丰富,有助于宏观角度海洋环境质量状况的分析与研究。当前海洋遥感监测一般包括海表面温度、海表面盐度、悬浮物浓度、叶绿素浓度等项目。遥感监测,由其是卫星遥感监测能够长时间不间断地对大范围海域进行基本同步的近实时监测,其所提供的信息、数据规模大、种类多,对于海洋环境研究、海洋气象分析与预警的贡献和支持都是十分突出的。限于当前技术水平,遥感监测技术也存在着一些缺陷,比如遥感监测成像比例尺小,分辨率低,受目标海域自然气候因素影响显著等。这些问题都对遥感监测技术的推广和应用造成了一定负面影响。同时,遥感监测技术的获取的数据质量依赖于数据的提取和解译技术水平,这在某种程度上也限制了遥感监测技术的应用。当前遥感监测技术主要还是应用于海洋应急监测中。
1.3船载快速监测技术
船载快速监测与传统监测技术存在一定共同点,都是使用船舶进行现场取样。所不同的是船载快速监测技术是在取样后直接进行样品检测、数据分析,取得的数据通过Inmarsat-C卫星通信网络实时发送给数据中心。由数据中心按照相应程序,对收集的数据进行综合分析处理,从中找出对当地海洋环境影响较大的因素,通过对这些因素变化情况的分析,实现对行业环境质量状况的把握。船载快速检测技术具有数据准确、反映全面、可用性高的优点,对于海洋环境状况的分析评价数据支持能力较高。其缺点是成本昂贵、工作周期长,对于紧急时间难以作出有效反应,同时,船载监测受船舶航行范围影响,监测面积有限,对于取样时当地海域的天气和海况的影响也比较敏感。
1.4浮标监测技术
浮标监测技术的本质是传感器技术在海洋监测领域的应用。该项技术通过化学传感器、光学传感器、生物传感器等多种类型的传感器对现场海水进行取样并自动分析,并将数据经网络发送到数据中心,从而实现海洋环境状况的收集与分析。处理传感器技术外,浮标监测技术还综合了自动采样分析技术、电脑数据采集处理技术、数据通讯和定位技术、浮标设计和制造技术及防生物附着技术等多项现代先进技术,功能性极强,是今后海洋监测技术的主要发展趋势。
1.5水下无人站自动监测技术
水下无人站自动监测技术是通过建立水下无人值守海洋生态与动力要素自动观测站,对海水中所含物质、理化指标、水文特性等要素进行不间断的全水层自动监测,并将取得数据实时发送给数据中心,由数据中心负责数据分析处理的方法。
2海洋监测技术集成情况简述
海洋环境情况极为复杂,变化多端。单纯依靠某几种监测技术难以满足现代化海洋管理与资源开发的需求。这就需要将多种海洋监测技术集成一个整体,彼此互补,并结合现代化网络技术,构建成一个更为完善、全面的海洋环境监测网络,使海洋监测工作在实效性上、数据质量水平上、监测覆盖范围上等多个方面实现大幅度提升。当前海洋监测技术集成主要体现在两个方面,一是数据传输网络集成,通过将多种监测手段的数据传输集成到一个数据传输平台中,实现对多种监测手段的调度、控制,极大提高了监测工作开展效率。二是数据集成,既建立海洋监测数据库,通过对各类数据的集中存储和管理,实现数据的共享和高效利用。
3结束语
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关键词:海洋环境监测;工作形势;问题;对策
中图分类号:X835
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)6-0100-02
1 引言
我国海岸线漫长,海洋资源丰富。海洋资源的开发、利用一直都是我国社会经济发展的重点内容。为了将我国发展成为世界海洋强国,党和政府不断加大对沿海经济区的发展建设工作,积极鼓励合理开发沿海城市海洋资源,同时对海洋环境的保护和检测工作也十分重视。但是,我国的海洋环境监测工作较其他发达国家而言起步较晚,虽然在长期的发展中,我国的海洋监测工作在监测内容、技术手段以及科学预报等方面都取得了很大进步,但总体技术水平依然相对滞后。基于近些年海洋环境污染严重、灾害频发的现状,本文就目前我国海洋环境及检测工作形势,分析了国内海洋环境检测工作的现状及其中存在的一些问题,并针对这些问题就如何提高我国海洋环境检测工作的成效提出了相关建议。
2 海洋环境及监测工作现状
随着海洋开发力度的不断加大,目前我国海洋环境面临的压力也越来越大。一方面是海洋污染严重,每年由江河入海和陆地排污口直接排入大海内的总污染物高达5000万t,其中包括大量的重金属有害物质、有机污染物及环境分泌干扰物等,导致我国海洋生态系统严重失衡,海洋资源日渐衰退减少。另一方面,由于海洋资源受到不科学,不合理的过度开发造成了滨海湿地、红树林、珊瑚礁面积逐年减少,海洋溢油和危化品的泄漏问题频发也使我国海洋环境遭到了严重污染。
目前,我国沿海地区经济发展迅速,海洋环境监测服务需求不断提升,经济结构的调整使得第二产业也逐渐向沿海地区靠拢,海洋的开发力度进一步增大,使得经济对海洋的依赖程度也有所提升,这无疑给海洋资源的开发利用、保护及环境监测提出了更高的要求。海洋环境监测工作不仅涉及海洋环境保护、污染治理、用海安全、灾害及突发事件的影响评估等日常的监督管理工作,还包括全球海洋经济布局调整、环境诊断、国际谈判等相关事宜。随着海洋环境检测技术的快速发展,一些发达国家已经通过技术创新对海洋监测领域和范围进行了深度拓展,大大提高了人们对海洋问题的认知。我国海洋环境评价技术同样发展迅速,但在海洋环境监测高新技术的研发和应用方面与发达国家和地区相比还有很大差距。
3 海洋环境监测工作现状与主要问题
3.1 涉海部门统筹协调机制有待完善
(1)海洋环境监测网络混乱。各个部门权责交叉问题严重,缺乏有效沟通和协调机制,造成环境监测工作机构设置、任务实施和网络布局出现重复,力量布局和资源配置不合理,海洋保护工作无法统一协调。
(2)各部门海洋环境保护信息不共享、不交流,使得获得的信息不系统、不全面,甚至存在相互矛盾的环境信息,严重损害了涉海部门的公信力,制约了相关部门的发展。
(3)缺乏统一的应急响应机制。面对严重的海洋突发事件,各部门只顾单独行动,而不是合理分工共同解决问题,使得工作十分低效。
3.2 海洋环境监测评价分级责任制落实不足
存在极个别海洋环境检测政府部门责任制度不够完善,没有充分发挥好行政机构在保护海洋环境中的重要职责。相关涉海部门没有形成系统的分级管理机制和完善的考核体系,考核机制漏项、缺项情况严重,无法满足正常的监测管理需求。灾害和突发事件发生后,应急机制响应滞后。
3.3 监测网络体系仍有待完善
基层监测机构人员缺乏,结构不合理,尤其是技术岗位上的专业人才极为匮乏,这严重的影响了海洋环境监测工作的完成效率和质量。除了人员短缺,监测机构的硬件能力也十分薄弱,大型紧密的分析仪器数量少、分布不均,大多集中在省、市级单位,基层单位几乎没有先进设备的使用,很难开展正常的海洋监测工作。
3.4 海洋环境监测工作针对性不足
一些海洋监测单位海洋监测方案设计理念滞后,只是单纯地为了监测和评价开展工作,其方案设计针对性较弱,不能满足海洋监测工作基础、连续、长期及具备预见性的要求,无法进行科学监测和科学评价。且海洋监测的广度和深度普遍不足,凭借监测结果难以确定风险源的稳步特征,海洋保护政策配套的技术也尚不成熟,几乎无法满足海洋管理部门对长周期高频率实时信息的正常监测。
4 提高海洋环境监测工作成效的有效策略
4.1 加强各部门统筹协调
为了加强各部门的统筹协调,海洋局应发挥海洋委员会的统筹协调作用,加强地方政府和海洋相关部门的联动机制,分工负责、相互配合共同负责入海水流和陆地排污口污染物的入海排放管理。建立数据共享机制,定期安排各部门进行信息通报交流会,由同一平台统一海洋环境信息。当发生海洋突发事件后,由海洋委员会统一协调安排,高效率进行应急响应工作。
4.2 深化海洋环境监测评价
对于海洋环境监测评价工作,国家和地方政府应适当增加经费投入。为了丰富我国海洋环境的监测内容,负责海洋管理的各级行政部门应逐步完善海洋环境监测工作方案,建立相应的环境保护考核制度和海洋生态文明示范区,逐步完善评价技术、标准和方法体系,加强海洋环境监测评价体系的构建工作。
4.3 积极应对海洋生态环境突发事件
国家海洋局颁布的方案中明确指出监测中心在海洋环境保护工作主要承担海洋环境的保护、执行和监测管理方面的技术支持,以及发生海洋突发事件和海洋灾害后对事后的亏损进行科学合理的监测和评估。以“大连7.16”溢油、日本福岛核泄漏、“8.12”天津港爆炸等突发事件为例,相关部门要成立专项处理小组,对突发事件进行分类处理,积极参与事件全程的指导监测工作,实时跟踪事故动态,收集类似事件的的处理案例、技术文件,并在事故后开展长期的评价工作。在海洋环境评估方面,应拓展监测领域深入开展海洋变化的调查等,对于灾害和事故的监测也要拓展中心监测领域,为海洋监测技术和相关策略研究提供参考意见。
4.4 加强开展国际合作与交流
为了推动我国海洋环境监测工作的进一步发展,国家海洋局及其他涉海部门应客观总结自身的发展现状及未来海洋监测工作的发展需求,派相关专业人员到国外学习交流,对海洋环境保护、环境监测评价、相关管理制度及技术进行深入学习,系统掌握全球海洋评估工作的具体运行情况,并深入了解海洋管理履行技术的支持工作,加强全球海洋事务的参与度,在加强国际交流合作的过程中学习先进的海洋环境O测技术和评价制度,同时提升我国在海洋管理领域的国际地位。
5 结语
在海洋环境污染日益严重的今天,海洋生态系统已遭到了不同程度的破坏,导致海洋自然灾害频发,这是海洋对人类敲响的警钟。我国的海洋环境监测工作本身起步较晚,技术管理水平发展较为滞后,面对我国海洋事业的发展形势,需要从多个方面提出相应的解决策略,从而进一步推动我国的海洋开发和利用工作的发展。
参考文献:
[1]王宝峰,时文博,王秀芹,等.浅谈我国海洋环境监测及改进措施[J].天津水产,2013(1): 19~22.
篇3
技术特点
本系统水下无线通信采用的是水声通信技术,相比较水下电磁波和水下光通信技术,声波在水中衰减最小,因此声波是目前水中信息传输的主要载体,并且水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式[7]。本系统综合应用浮标和海床基,相比较浮标、海床基、船舶和潜标单站监测方式,是一种无线观测链的监测方式。这种方式可提高监测数据质量、扩展监测范围和监测信息,并可在监控终端准实时获取远程、长期水下监测数据,也符合海洋环境监测具有覆盖面广、站位分散、数据间断和频繁少量的特点。
技术原理
第二代GSM技术利用SMS(短消息)进行数据传输和双向控制,系统通过发送和接收短消息进行数据传输,依靠2个或以上的GSM通信模块实现,开发相对简单,传输成本相对较高;第二代GPRS技术引入智能天线、双频段等技术,有快速登陆、永远在线、高速传输和按流量计费而节约成本的优势;第三代技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术,速率一般在几百kb/s以上,主要优点是能极大地增加系统容量和提高数据传输速率,并且利用不同网络间的无缝漫游技术可将无线通信系统和Internet连接起来;第四代TD-LTE-Advanced技术可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力,比通常意义上的3G快50倍,下载速度最高可达100Mb/s、上传速度最高可达20Mb/s,可极大的满足海洋监测数据的传输要求。目前第二代和第三代技术已趋于成熟,基站已基本形成对我国近海的全覆盖,相应的通信技术已在港口航道、海水浴场、水产养殖、能源开发等海洋领域广泛应用;第四代技术已形成,但国际标准仍未统一,尚不具备推广应用条件。水声通信技术水声通信是通过声波在海水里传播实现。工作原理是首先将文字、语音、图像等信息转化成电信号,发射换能器又将电信号转化为声信号,声信号通过海水介质以应答或自动方式传递到接收换能器,这时声信号又转化为电信号,解码器将数字信息破译后,经电接收机转为文字、语音、图像等信息。水介质与空气介质的特性不同,水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落信道,具有多普勒不稳定性[9]。水声通信的衰耗因素较多,特别是在海水中传播,声传播损失不仅与频率有关,而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响,造成中远程水声信道带宽极其有限。水中的声速计算公式可见下式:c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D(1)其中:T是海水温度,S是盐度,D是深度。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲,而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时,有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰,造成接收数据的严重误码[10]。同一声源发出的声波,在不同的海区或不同的季节,传播情况可能都不同。从信道中的各种限制因素到时变、空变性,水声信道都远比无线电信道复杂。
基于通信技术的监测系统应用
系统水下通信采用美国Linquest公司的UWM2000声学调制解调器(全方向模式、波束宽度210°,在比较复杂的环境条件下允许有相对的运动);水上移动通信采用GSM通信模块。系统可对剖面流速、流向、温度等环境参数和仪器姿态进行数据实时传输,通信技术可在赤潮、溢油、危险化学品泄露等海洋突发污染事件应急监测中应用,管理者可根据实时监测数据现场指挥和快速决策;也可在海水浴场、海水养殖区、海洋保护区等功能区监测和入海污染物质输运监测中应用,获取定点、实时和连续的监测资料。本系统若结合地理信息系统和物联网技术,将改变现有的海洋环境监测状况。通过无线通信方式形成一个基于物联网的海洋环境监测系统,可采集和处理网络覆盖区域中监测信息,以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理[11]。
篇4
摘 要:高频地波雷达海洋环境监测技术在国家863计划持续支持下已形成较为完整的自主知识产权体系,并已开始了产业化进程。随着国家海洋资源开发、生态与环境保护、防灾减灾以及国防战略等需求的日益增长,一方面要求提高雷达对沿岸海洋要素探测的精细化程度,另一方面也要求显著提升雷达对远海的探测能力,突破地波雷达目前仅能沿海岸线布设的模式。该项目研制并建设成一个分布式高频超视距雷达海洋环境监测示范网,它由一部浮标式高频地波雷达、三部具有“多发多收”工作模式的双/多频岸基高频地波雷达和一个高频天波发射站构成,通过卫星同步组成可协同工作的天-地波综合海洋环境探测网。实现近岸200 km精细化观测、岸基350 km探测、浮标式高频地波雷达条件下远至离岸1 000 km范围(涵盖日本附近、台湾以东的远海)海洋表面动力学要素信息的快速获取。开展规范化比测试验,推动高频超视距雷达风、浪、流探测尤其是对灾害性海洋天气和海上环境事故的监测进入业务化运行水平,为我国大面积海洋环境监测提供新型骨干设备。
关键词:高频地波雷达 天波 电离层干扰抑制 同步组网
Abstract: With the continuous support of Chinese High-Technology 863 Plan Project, marine environment monitoring technology by HF radar has formed a complete intellectual property system, and has begun the process of industrialization. Along with the development of marine resources, ecological and environmental protection, disaster prevention and mitigation strategies as well as the growing demand for defense, On one hand the precision of coastal ocean detection element should be enhanced, on the other hand, it also requires significantly improvement in distinct detection, to break though the pattern of coastal detection. This projects aims to establish a distributed over-horizontal high frequency surface wave radar (HFSWR) networks to monitor the ocean environments. It is made up of three land-based HFSWR systems working at two or more frequencies; the radars can also receive the radar echoes of other two radars. A high frequency sky wave transmitter is also synchronized by satellite to work together with the HFSWR to establish the integrated ocean environment monitoring network.This project also aims to achieve fine observation within 200 km off the coastline, and effective detection within 350 km. To carry out a standardized measurement test and to improve the accuracy of wind, wave and current measurements of HFSWR. And supply a key equipment for large area of the marine environment monitoring in China
Key Words: High frequency Surface Wave Radar; Skywave; Ionosphere Interference Suppression; Synchronous
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篇5
一、大力推进海洋法制建设。
为了健全海洋法制,推动海洋保护、管理工作的规范化、法制化进程,全面贯彻落实《中华人民共和国海域使用管理法》和《中华人民共和国海洋环境保护法》,计划20*年底前编制、出台《*市海洋功能区划》,《海洋功能区划》将在对全市近岸海域生态环境调查的基础上,对*市沿岸平均大潮线至领海基线之间海域的功能区进行明确的划定,内容包括海域勘界、功能分区及环境标准等诸多方面。新的区划是对《胶州湾及邻近海岸带功能区划》中不适应我市新形势发展的内容的修改、补充和完善,区划编制将对合理配置海洋资源,促进海域整体功能,推进海洋经济的可持续发展发挥重要作用。
近年来,我市海洋经济蓬勃发展,为了减小经济发展对海洋环境保护带来的压力,有的放矢开展海洋环境保护,计划编制以海洋生态环境保护、环境容量、污染物总量控制等为主要内容的《*市海洋环境保护规划》。《海洋环境保护规划》将对近岸海域污染的有效控制、陆源污染物排海、大规模围海造地对海洋环境影响的累计效应、突发性海洋污损隐患等内容进行分析和研究,规划的编制将致力实现规划的可行性和可操作性,力争实现其为海洋环境保护、海洋管理提供科学依据的作用。
二、加强、完善海域使用管理。
进一步完善海域使用管理制度,全面搞好海域使用登记制度,进一步规范海域使用审批程序和海域使用证年审制度,严格按照《*市海洋功能区划》和《胶州湾及邻近海岸带功能区划》规范海域使用,把海域使用管理的法制化、规范化、科学化、国际化提升到一个新水平,20*年全市海域使用项目登记率达到100%,海域使用办证率达到100%以上,海域使用证年度审验审证率达到100%。
三、全面开展对海洋环境的监督管理。
1、继续开展海洋环境监测工作,保护海洋生态环境。根据我市特点和需要,制定监测计划,开展全市近岸海域环境趋势性监测、重点海域环境监测、海水浴场暑期海洋环境监测和重点养殖区环境监测,详细掌握我市的海洋环境状况,保证我市沿海海洋环境监测调查的连续性,准确地为社会提供合法的海洋信息,为政府提供科学的决策依据。
2、加强海岸、海洋工程建设项目的监督管理。重视海洋、海岸工程建设项目对我市海域的污染损害,严把海岸、海洋工程建设项目海洋环境影响的审核、审批关,提高工程建设项目环评报高审核参与率;规范海洋环境影响评价工作程序,加强对工程建设期的跟踪监测和监督管理,有效控制工程建设对环境造成的污染。
3、加强海洋污染事故的查处。继续采取定期与不定期相结合的方式,对胶州湾和前海一线用海域污染情况进行执法检查,对污染海洋的违法行为进行严肃查处。
4、加强对自然保护区的建设、管理和保护。积极筹集资金,制订实施有针对性的生态保护和建设计划,开展保护区的基础建设、管理工作,推进我市生态示范区的建设。
5、通过建立和完善*市海洋赤潮监视网及海洋赤潮应急行动体系、开展重点海域的赤潮监测和预报试验、加强赤潮发生期内对渔业水域的监控管理等措施,避免或减少赤潮灾害的发生和影响。
四、积极推进生态渔业建设。
按照《胶州湾及临近海域功能区划》和渔业生产水域环境质量状况,对不符合功能区划和渔业水质标准的水域进行封闭管理,禁止从事渔业生产活动;严格实施养殖许可证制度、捕捞许可证制度和伏季休渔制度;科学调整养殖结构和布局,合理控制内湾及近海的养殖密度,扩大藻类养殖面积,提倡外海养殖,大力提倡鱼、虾、蟹混养、贝藻间养套养等生态养殖,推广生态养殖模式和养殖新技术;强化渔业生产管理,改进饵料质量及投饵技术,严格控制废水排放,20*年力争使渔业水域环境污染得到有效控制,生态养殖面积达到养殖总面积的40%。
四、加大海洋环保宣传力度,努力提高全社会环保意识。
篇6
关键词:海洋浮标 海洋生态系统健康 动态监测 海洋管理
中图分类号:TP27
文献标识码:A
文章编号:1007-3973(2012)007-096-02
随着环境监测技术和管理需求的不断发展,海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展,我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时,由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加,海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用,对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。
1 我国海洋多参数在线连续监测浮标现状
海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心,运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系,该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测,国内外上世纪80 年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代,随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展,在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾,针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立,据统计1992年9 月一个月内, 全世界通过ARGOS 定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352 个。
多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始,我国开始引入YSI等国外多参数浮标,我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间,依托863等科技攻关项目的支持,我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步,如“无人自动监测站与生态浮标系统”等,涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展,多个自动监测浮标/探头集成性越来越高,自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充,项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。
单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变,因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化,需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起,厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标,被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报,并取得了较好的效果,为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起,广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标,形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统,为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。
自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例,其可以监测海水的几个方面:(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数;(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数;(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数;(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数;(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用COD、BOD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等,拓展生态浮标的监测项目,为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。
2 海湾生态系统健康动态监测发展概况
由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高,海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视,成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性,海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中,未能达成共识。祁帆等(2007)在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念,指在特定的自然边界范围内,可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。
目前,海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言,指示生物法比较简便,但容易遗漏重要信息,难以反映复杂的海洋生态系统;指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在:(1)评估海湾富营养化状况;(2)评估入海污染物;(3)赤潮等生态系统病症等方面。
许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用,海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”,对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见,在当前以及未来的一段时间里,我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估,并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广,采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财,从经济角度上来看操作性较难。因此,从指标体系中选择部分重要指标,采用生态浮标系统进行连续动态监测,进而指示生态系统健康的变化情况,将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向,有较大的应用前景。
3 多参数浮标在海湾生态系统健康动态监测中的应用
篇7
[关键词]:遥感 防灾减灾 海洋管理
1、概述
海洋管理也可称为海洋综合管理,是各级海洋行政主管部门代表政府履行的一项基本职责。它的核心内容包括:海域使用管理、海洋环境管理以及海洋权益管理,协调机制。《中国海洋21世纪议程》关于海洋综合管理问题的定义是:“海洋综合管理应从国家的海洋权益、海洋资源、海洋环境的整体利益出发,通过方针、政策、法规、区划、规划的制定和实施,以及组织协调、综合平衡有关产业部门和沿海地区在开发利用海洋中的关系,以达到维护海洋权益,合理开发海洋资源,保护海洋环境,促进海洋经济持续、稳定、协调发展的目的。
当前我国海洋管理的业务化工作中海洋灾害应急监测、海域使用测量、入海排污口监测、海岸带调查等工作仍然以人工现场采样、调查船走航监测为主。这就造成了日常管理效率低、管理滞后、灾害发现不及时、应急反应速度慢等问题。
随着卫星遥感技术的日益成熟以及卫星海洋学的发展,遥感中的大量高新技术被应用到海洋日常管理中来,成为获取和更新空间数据的强有力手段。不仅可进行一次性的资料调查和环境监测,通过多时相信息的综合开发与利用,将遥感系统与地理信息系统有机整合,能够实现资源与环境的快速检测和预报。
2、遥感在海洋管理的应用
2.1 海洋灾害预警
我国大陆海岸线长,海岸带人口众多,经济发达,发生海洋灾害时往往损失巨大。我国沿海常见的海洋灾害包括:赤潮、台风、风暴潮、海岸侵蚀、海洋溢油和海水污染等。当灾害发生时,常规监测方法无法给出全面的灾情评估。
在赤潮监测中,应用最为广泛的卫星数据为美国的SeaWiFS资料,其空间分辨率为1Km,时间分辨率为1-2天。SeaWiFS被称为第二代水色传感器,拥有比前代传感器更多的波段、更高的信噪比(SNR)与更好的大气校正算法,在计算生物量、叶绿素a浓度和水体透明度等方面有更可靠的生物光学算法。如果采用补偿悬浮物散射的大气校正算法和适合当地的叶绿素算法,SeaWiFS能很好的估算叶绿素浓度数据,进而预测赤潮的发生。雷达是近年来溢油探测中十分重要的传感器,用于溢油探测的雷达主要有两种,即合成孔径雷达(SAR) 和侧视机载雷( SLAR)。通过气象卫星也可以对台风的风速、气压、影响范围和移动路径等情况有比较准确的了解。通过陆地卫星如我国发射的HJ-1A/B以及资源三号卫星,可以对海岸带环境变化情况给出比较可靠的分析.
遥感技术是获得海洋信息的重要手段。由于卫星遥感技术具有实效性、大尺度、成本低、快速和长时间连续监测等其他方法不能比拟的优点,利用遥感技术建立全天候多层次立体海洋环境监测是海洋灾害监测、预警工作开展的基础,它也能够对我国沿岸海区的异常和灾害的发生提供足够多的基础观测资料,对改善我国现有海洋环境监测技术水准,减轻海洋灾害,促进我国海洋经济发展具有重要意义。
2.2 海域使用动态监管
当前我国海域管理自动化程度低,管理和各种业务数据分散,如何将复杂多样的海洋数据如功能区划、基础地理、海域使用、资源、环境、规划以及其它专题数据有机的管理起来,是海洋管理部门最关心的问题。
在海域使用管理系统中,利用遥感影像作为背景资料,叠加上海域使用数据,可以更加直观的显示和反映信息。如在遥感影像上叠加不同时期的海岸线,可以明显地看出海岸线的冲瘀变化情况,对岸线进行监测。通过遥感影像,可以确定新审批的填海面积,并根据该面积进行有计划的填海活动。同时还可以监测岸边的围垦活动以及河口地区冲瘀的变化情况。
目前,卫星数据被广泛应用在海域使用管理领域,如SPOT、LandSAT、我国资源三号卫星等。LandSAT卫星属于美国NASA的陆地卫星(Landsat)计划(1975年前称为地球资源技术卫星 ― ERTS ),从1972年7月23日以来, 已发射8颗(第6颗发射失败)。目前Landsat1―4均相继失效,Landsat 5仍在超期运行(从1984年3月1日发射至今)。 Landsat 7于1999年4月15日发射升空。Landsat8于2013年2月11日发射升空,经过100天测试运行后开始获取影像。
2.3 海洋环境参数反演
海洋环境参数包括:海表面温度,海流、海面风场、波浪、海面高度等.利用卫星数据可以对这些海洋环境参数进行反演,提高对海洋环境现状的认识,同时可以对海洋灾害如台风、海啸等进行预警.
目前最广泛使用的传感器包括:AVHRR、JASON-1、TOPEX/POSEIDON以及QickSCAT等。
AVHRR原本是为气象研究设计的,但其第3、4、5通道用于探测亮温数据,其数据经反演可得到海表温度。由于其具有重访周期短、可靠性高、成本低并有长时间序列的存档数据等特点,在气象之外的环境遥感应用领域中得到了很大的发展。由于NOAA卫星不断有后续卫星发射,因此用AVHRR进行海温反演的研究从未间断,并建立了丰富的模型与算法。1992年8月10日发射的TOPEX/ Poseidon卫星是NASA、美国航天局、法国国家空间研究中心以及法国航天局联合完成的卫星任务,其目的是用于地图海洋表面地形。
3、总结
海洋遥感技术对海洋资源管理和环境监测领域的影响日益增强,为研究、开发、利用和保护海洋提供了丰富的资料,成为人类认识海洋的关键技术。随着遥感技术的发展及其与GIS技术结合的日臻紧密,遥感技术在各个领域中的应用必将更加广泛。2I世纪是海洋的世纪,将遥感技术中的科技生产力转化为海洋管理部门的现实生产力,提高涉海部门的管理水平,增强办事效率,满足社会需求,是全体海洋工作者的责任和义务。相信通过海洋部门和其它部门的共同努力,我国海洋管理的科学化、信息化和网络化指日可待。
参考文献
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渔业产业结构不断优化。在全省率先实施捕捞渔船拆解报废贴补制度,共拆解报废渔船359艘,转产转业渔民1355人。海洋捕捞产量实现“负增长”,水产养殖稳步提升,水产加工流通日渐深化,休闲渔业渐露头角。
海洋与渔业综合管理不断加强。编制出台了《滨海县海洋功能区划》和《滨海县海洋经济发展规划》,初步建立了海域使用管理体系。海洋环境监测从无到有,涉海工程项目环评逐步加强。渔业资源增殖放流取得新进展,海洋与渔业行政执法水平不断提高,渔业安全生产工作进一步加强,初级水产品质量安全监管得到强化,养殖许可制度全面推行,伏季休渔管理工作步入正常化轨道。
公共服务功能不断改善。20__年我县投入大量资金,加快渔业基础设施建设。滨海渔港防波堤工程已竣工验收,滨台渔港工程和要海渔港扩[找文章还是到文秘站网,更多原创!]建主体工程相继完工,滨海国家级中心渔港建设正式启动。水产品质量检测与病害防治能力得到提高,具备初步的监测检测和监控防治能力。积极探索转产渔民基本生活保障制度,建立政策性渔业互助保险机构,互保业务和渔业政策性保险试点工作进展顺利。
20__年发展目标和工作思路是:紧紧围绕建设海洋经济强县这一目标,认真履行海洋管理和渔业行政职能,实现“两提高、三确保”,实施“四创新、五工程”,推进全县海洋与渔业新发展。
“两提高”:一是提高海洋经济在国民经济中的地位。到20__年,海洋经济总产出达到150亿元,增加值超过50亿元,海洋经济增加值占全县GDP的比重提高到19左右。二是提高海洋综合管理能力和水平。海洋国土观念和依法用海意识明显增强,海洋管理功能日益完善,海洋生态环境保护不断加强。
“三确保”:一是确保渔业经济健康发展。大力发展生态渔业、高效渔业、品牌渔业。到20__年全县渔业总产量达到21万吨,总产值达到13.5亿元。二是确保渔民持续增收。着眼长远寻求渔民增收之路,建立渔民持续增收长效机制。到20__年,全县渔民人均收入达到10500元,年均增长5左右。三是确保渔区社会和谐。扩大转产转业渔民基本生活保障面,渔业安全得到有力保障,现代渔区建设取得重大进展。
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物联网作为一种新的技术和概念,已经在国内外各国受到高度的关注。物联网技术应用与环境监测领域具有不可
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关键词:环境监测;重要性;技术;问题;解决措施;发展趋势
一、先进环境监测预警体系的重要性分析
改革开放以后,我国社会经济水平在不断地提高当中,作为工业大国,我国的各类生产也就随之不断地增加,而现阶段由于一些生产企业只注重其生产效益,却忽略了环境保护这一问题,从而导致我国环境质量普遍下滑,在这一形势下建立先进的环境监测预警体系,进行全面的环境保护势在必行,它是我国贯彻落实科学发展观,促进我国人与生态之间和谐相处发展的重要体现,其重要性显而易见。
1.环保产业逐渐趋于规范化
就我国环保工作目前情况而言,我国的环保工作还没有严格地形成一个规范化的产业链,其只是由各级环保部门进行监督管理。建立先进的环境监测预警体系可以说是符合了时代需求,促使环保产业逐渐趋于规范化。硬件设施相关配备是建设先进环境监测预警体系的基础,而培养专业人才是保证环境监测预警体系平稳运行的重点与关键。此外建立先进的环境监测预警体系可以提高系统整体运行效率,为我国环保产业发展提供安全保障。
2.符合我国环境安全的政治要求
环境安全是国家安全的重要内容,目前我国环境尚未达到一个安全的状态,环境污染、外来物种侵入及生态破坏等现象还在不断影响环境安全。目前我国环境安全还存在一定的安全隐患,比如水资源短缺、生态环境恶化、生物多样性锐减及环境监测预警力度不够等,建立先进的环境监测预警体系,满足了我国环境安全的政治要求,可以对我国各区域的环境质量及治理状况进行实时监测预警,能够及时发现我国各区域环境存在的主要问题,从根本上维护我国环境安全。
3.满足环境管理的迫切需求
由于环境保护覆盖面积较大,涉及到生产生活中的方方面面,这一特点给环境管理带来了一定的难度,仅仅依靠人为力量是无法实现环境的全面保护,建立先进的环境监测预警体系,能够辅助管理人员进行全方位管理,通过监测预警的方式及时发现社会生产生活中的环境问题,从而有针对性采取环境管理措施。
二、我国现阶段主要环境监测技术
1.环境空气质量自动监测技术
现阶段对于环境空气质量的监测一般是借助于环境空气质量自动监测系统开展,系统主要由环境监测分站、数据资料处理中心、质量保证实验室以及系统支持实验室四部分组成。环境空气质量检测指标主要包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、臭氧以及一氧化碳等内容。
2.固体废弃物监测技术
固体废弃物主要是通过对固体废弃物样品的采集和监测,对于固态、半固态以及液态废弃物的危险特性进行鉴别。对于固体废弃物的监测技术一般包括以下几方面的内容:反应性、易燃性、腐蚀性检测、浸出毒性中无机物质项目的检测、浸出毒性中有机物质项目的检测、毒性物质含量鉴别以及急性毒性鉴别项目检测等几部分内容组成。
3.物理检测技术
物理检测技术主要是指针对生态环境中的放射性活度、放射性物质、核设施水质、电磁辐射防护等内容进行的监测技术。通过制定相应的监测计划,利用特殊的采样与测量技术,对各种监测项目指标进行全面的监测管理。
4.海洋环境监测
海洋环境监测主要是针对入海河流和直排污染源等内容进行的检测控制管理,通过对陆为直排入海的污染物浓度、污水流量、污水排放时间、污水入海量、污染物入海总量等技术指标进行采样与分析,有效控制陆源污染物入海总量,防止陆源污染物损害海洋环境。
5.生态环境监测技术
生态环境监测技术主要是针对区域的生态环境现状以及生态环境的趋势进行监测评价,生态环境监测的技术指标主要有生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数、林地情况、草地情况、河流湖泊情况、土地侵蚀情况以及水资源量等一系列的指标进行监测管理。
三、环境监测中常遇问题
1.环境监测数据缺乏代表性和针对性
造成这一问题主要是由于工作人员的现场调查不够认真仔细,采样方法缺乏针对性。举个例子,在进行采集工业废水样品时,工作人员一般只会在某一天随机抽样几分钟或十几分钟,这样的采集方法是不能采集到有代表性的样本。其次,在大气、地表水等常规监测中也存在着采集样品频率不足够,采样点设置不合理等问题。由于环境监测数据关系到之后的数据分析工作的准确性,直接影响到环境监测数据在未来的应用,所以作者认为这是最需要解决的问题。
2.环境监测网络尚未完善
在组成人们生活环境的水质、渔业、交通以及环保等各种因素中,都有其各自的监测网络。但由于我国的环境监测网络如今还没有进行进一步的完善工作,不成体系,所以当监测网络通过监测得到大量的环境监测数据时,无法与其他地区的监测网络进行数据共享,从而导致监测数据的浪费和缺乏代表性。
四、如何解决环境监测中存在的问题
1.提高样品的质量
在进行采样工作前,要对当地的环境进行详细的了解,制定适宜的采样方案,到达现场后,要针对当地的具体情况进行采样,才能够确保样品的代表性,对于污染问题较为严重的地区可以适当地增加采样的频率,频率太低无法体现出环境的主要问题,频率太高又会浪费测量技术的资源。
2.加强样品分析管理
在技术方面能够确保样品分析的质量的话,就能够确保环境监测数据的准确性,才能够更好地进行下一步的分析研究工作。所以,可以考虑从以下几方面来提高样品分析的质量。(1)根据区域的特点选择使用且标准的监测分析方法,保证了最后得出的监测数据具有较高的准确度和代表性;(2)对于污染程度不同的污染源,需要选择科学合理的监测方法,浓度较大的污染物应选择准确度较高的监测方法,而浓度较低的污染物则可以选择其他的仪器法;(3)在使用仪器和计量器具时要注意认真仔细地使用和维护,还需要把仪器送到有关部门进行年检,确保仪器设备在年检范围内,确保测量仪器的精确度,以免加大测量过程中出现的误差,这样才能够全方位强化环境监测工作的质量。
3.加强监测网络建设
加强对环境监测网络的规划、建设和管理,有利于促进我国的环境监测技术规范化,同时还可以提高环境监测数据的准确性和代表性。另外,完善各地区监测数据的整体性有利于提高环境监测数据的利用价值。
五、我国环境监测技术发展趋势及总结
1.环境监测技术科技水平不断提高
随着环境监测科技水平不断提高,环境监测仪器向高质量、多功能、高度集成化以及自动化、系统化和智能化的方向发展,各种物理、化学、生物、电子、光学等先进的监测技术在环境监测中的应用不断深化。例如,痕量以及超痕量分析技术在环境监测中应用不断普及,通过利用先进的分析仪器可以检测0.1PPb的痕量元素,对于浓度低但是危害性大的污染源,例如重金属等可以进行准确的评价分析。
2.环境监测分析朝着项目系统化的方向发展
在环境监测分析报告上,将逐步朝着由基本的环境质量报告、环境污染源报告以及专项监测报告组成的环境报告体系发展。在环境监测分析报告上形成重点以大气、水质、土壤以及生态环境为主的分析评价体系,而且更加侧重于环境分析的准确性与及时性。通过形成系统的环境监测管理体系,强化对于检测项目的整体控制管理,为环境保护工作的开展提供准确的数据资料。
3.环境监测技术覆盖内容进一步拓展
随着环境监测技术水平的不断提高,环境监测工作的内容范围不断拓展,环境监测技术逐步朝着监督性检测、污染源监测、自动检测以及比对监测方向发展。在水生物的检测上,重点开展生物毒理学和细胞分子生物学监测,做好水体富营养化以及水华的监测分析。同时借助于卫星遥感信息的生态监测,深化对于生态环境质量的监测与评价分析,形成系统的生态监测技术体系。实现环境监测工作由较窄领域朝着全方位多体系的监测方向发展,并由传统的地面环境监测向着遥感环境监测方向发展。
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