海洋環(huán)境是指海洋動(dòng)力、氣象、水文、生態(tài)、化學(xué)、海洋聲光物理特性及海洋地質(zhì)地理等要素。海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)是指借助機(jī)械、電子、能源、材料、信息等多學(xué)科及其交叉技術(shù)實(shí)行海洋環(huán)境的監(jiān)、觀、勘測(cè)技術(shù)。本文結(jié)合海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及儀器裝備研制新成果，對(duì)當(dāng)前海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)所涉及的傳感技術(shù)、平臺(tái)技術(shù)及數(shù)據(jù)綜合處理技術(shù)3個(gè)方面進(jìn)行分析，通過(guò)現(xiàn)狀梳理，找出中國(guó)與國(guó)外相關(guān)研究領(lǐng)域存在的差距，并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，以供相關(guān)的科研及工程人員參考。
一、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)技術(shù)，是將所感知的海洋氣象、水文、生態(tài)等要素特性量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的有用電量的技術(shù)。該技術(shù)涉及感知海洋環(huán)境的傳感器原理、結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、制造及檢測(cè)等多種技術(shù)。
⒈傳感器技術(shù)
隨著新材料、新方法、新工藝的發(fā)展，國(guó)外海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)出現(xiàn)了革命性突破，使得傳統(tǒng)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器在性能、功能、測(cè)量種類等方面取得了巨大發(fā)展，并開(kāi)發(fā)出了各類海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)新型傳感器及儀器。通過(guò)微流控、光纖等技術(shù)綜合研制的海洋生態(tài)化學(xué)傳感器可在原子和分子層次上進(jìn)行操作，其敏感元件尺寸降到微米或毫米量級(jí)，重量從千克級(jí)下降到克、微克量級(jí)，功能上實(shí)現(xiàn)了原位監(jiān)測(cè)。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的“863”計(jì)劃、海洋公益性科研專項(xiàng)等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，部分傳統(tǒng)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器取得較大進(jìn)步，在業(yè)務(wù)化應(yīng)用中開(kāi)始發(fā)揮作用。
在海洋動(dòng)力參數(shù)傳感器方面，溫、鹽、深、浪、流、潮、風(fēng)等傳感器在性能上已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，環(huán)境適應(yīng)性也不低于進(jìn)口產(chǎn)品。但在更加尖端的傳感技術(shù)方面，差距依然巨大，而且有持續(xù)拉大的趨勢(shì)，比如高精度海水溫鹽深(CTD)剖面儀、相控陣海流剖面儀、聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)、投棄式溫鹽度深(XCTD)和投棄式溫度深(XBT)等傳感器技術(shù)成果在指標(biāo)上仍不及國(guó)外技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品。而在海洋化學(xué)參數(shù)傳感器方面，我國(guó)取得了顯著進(jìn)步，新研制的化學(xué)需氧量測(cè)量?jī)x(COD)、營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬監(jiān)測(cè)等傳感器在主要指標(biāo)方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，特別是在微流控芯片、放射性監(jiān)測(cè)等新技術(shù)方面處于國(guó)際先進(jìn)水平。在常規(guī)的海洋氣象傳感技術(shù)方面，國(guó)產(chǎn)氣壓傳感器尚難以達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，目前幾乎全部依賴進(jìn)口；國(guó)產(chǎn)海洋濕度傳感器、風(fēng)傳感器測(cè)量精度略低于外國(guó)產(chǎn)品，但在觀測(cè)可靠性和穩(wěn)定性上同國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距正在縮小，有的已達(dá)到甚至代表國(guó)際先進(jìn)水平。但在新型傳統(tǒng)傳感、特殊功能傳感技術(shù)研究方面，存在的差距仍然比較大。
⒉海洋雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)
海洋雷達(dá)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)是由無(wú)線電科學(xué)、信息技術(shù)和物理海洋學(xué)交叉形成的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)新方向。20世紀(jì)60年代～70年代以來(lái)，用于海洋監(jiān)測(cè)的雷達(dá)按頻段主要分為高頻和微波兩大類。高頻雷達(dá)包括高頻地波雷達(dá)、高頻天波雷達(dá)和天-地波一體化雷達(dá)，微波雷達(dá)則包括X/C/S等波段的探海微波雷達(dá)。
海洋雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有的共性特征是：⑴以非接觸方式獲取海面海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)分布信息；⑵雷達(dá)電磁波與特定波長(zhǎng)的海洋表面波的諧振是回波信息調(diào)制的主要機(jī)制；⑶雷達(dá)回波還攜帶有較寬頻譜的波浪方向譜信息；⑷臺(tái)站定點(diǎn)或走航觀測(cè)相比海洋雷達(dá)覆蓋面積廣、信息量大，相對(duì)于衛(wèi)星觀測(cè)則有時(shí)間和空間分辨率高，可連續(xù)獲得所觀測(cè)海域較完整的動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)空變化信息。
未來(lái)海洋雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：⑴通過(guò)分布式海洋雷達(dá)組網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)提高探測(cè)范圍；⑵利用天-地波一體化混合組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海面和低空的監(jiān)測(cè)；⑶通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)基海洋雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)船載、車載或浮標(biāo)等移動(dòng)平臺(tái)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)；⑷通過(guò)研制多頻率、多極化的微波海洋雷達(dá)提高探測(cè)精度和探測(cè)距離；⑸經(jīng)過(guò)海洋數(shù)值模型同化等技術(shù)成果使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)揮其應(yīng)用效能。
二、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)主要是指以海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)為目的，為滿足海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)所需的傳感器以及儀器裝備工作條件和使用環(huán)境而提供的不同平臺(tái)技術(shù)，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括岸基臺(tái)站、浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基、水下移動(dòng)平臺(tái)、天基和空基、船基等，是實(shí)現(xiàn)海洋監(jiān)測(cè)重要保障載體。從20世紀(jì)初的岸基臺(tái)站、船基的初步應(yīng)用到錨系浮標(biāo)研制成功，如今潛標(biāo)、海床基、水下移動(dòng)平臺(tái)、天基和空基等技術(shù)的發(fā)展，目前海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)已成為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要保障，大部分平臺(tái)技術(shù)已較為成熟，在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。
⒈岸基臺(tái)站
岸基海洋站技術(shù)是在沿海海濱或近海島礁實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)，是發(fā)展最早、最為成熟的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)。美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)海洋國(guó)家的海洋平臺(tái)技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，應(yīng)用廣泛，功能仍在不斷完善。海洋發(fā)達(dá)國(guó)家岸基臺(tái)站主要用于開(kāi)展潮汐、海洋氣象、波浪、水溫和海流觀測(cè)。如美國(guó)研制的岸基臺(tái)站上可以實(shí)現(xiàn)潮汐、氣象、水文等要素的監(jiān)測(cè)，所建設(shè)的岸基臺(tái)站分布于沿岸、島礁、燈塔和碼頭，組成國(guó)家潮汐、氣象、波浪、水溫和海流監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。這些岸基臺(tái)站基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化無(wú)人觀測(cè)，在部分岸基臺(tái)站上布設(shè)了高頻地波海洋監(jiān)測(cè)雷達(dá)，覆蓋范圍涵蓋美國(guó)東西海岸，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。
我國(guó)岸基臺(tái)站技術(shù)相對(duì)也很成熟，布放在沿海島礁、港口碼頭，分布在我國(guó)沿海岸線，實(shí)現(xiàn)水文、氣象、波浪、海流等要素的監(jiān)測(cè)。岸基臺(tái)站技術(shù)未來(lái)將以多功能化、工作時(shí)間長(zhǎng)期化、維護(hù)成本低廉化為目標(biāo)，在相關(guān)的保障技術(shù)及可靠性方面進(jìn)行長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研制。
⒉浮標(biāo)和潛標(biāo)
⑴浮標(biāo)
浮標(biāo)包括錨系浮標(biāo)和漂流浮標(biāo)。錨系浮標(biāo)是實(shí)現(xiàn)海洋動(dòng)力環(huán)境、氣象及海洋生態(tài)化學(xué)要素長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)的主要平臺(tái)技術(shù)，具有采集數(shù)據(jù)持續(xù)、能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等特點(diǎn)；漂流浮標(biāo)是隨海流漂流、自動(dòng)連續(xù)采集海洋水文、氣象、海流等要素?cái)?shù)據(jù)的小型浮標(biāo)，具有體積小、重量輕、不受人為限制等特點(diǎn)。錨系浮標(biāo)技術(shù)相對(duì)成熟，浮標(biāo)產(chǎn)品種類齊全、測(cè)量項(xiàng)目多、海上生存能力強(qiáng)。隨著海洋監(jiān)測(cè)需求的發(fā)展，有針對(duì)性地研制了各種專用化、小型化浮標(biāo)，如美國(guó)國(guó)家資料浮標(biāo)中心(NDBC)研制的錨系浮標(biāo)主要有三種：用于幾百至幾千米水深海域的直徑為10和12m的大型圓盤浮標(biāo)和6m圓盤形、船形中型浮標(biāo)，以及用于近海監(jiān)測(cè)的3m圓盤形小型浮標(biāo)。
近年來(lái)浮標(biāo)技術(shù)的發(fā)展主要集中在供給電源的改進(jìn)和技術(shù)研究方面，如美國(guó)、意大利、以色列、韓國(guó)等國(guó)研發(fā)了波浪能發(fā)電、太陽(yáng)能及溫差能等混合供電的新型能源浮標(biāo)。漂流浮標(biāo)技術(shù)以拉格朗日漂流(SVP浮標(biāo))技術(shù)為主，研究經(jīng)久耐用、成本低廉、投放方便的漂流浮標(biāo)是該技術(shù)的發(fā)展焦點(diǎn)。同時(shí)研究滿足特殊需求的特種漂流浮標(biāo)是發(fā)展主體，如近期為滿足海洋氣象學(xué)研究的需求，研制出了可測(cè)氣壓的氣象漂流浮標(biāo)、風(fēng)速風(fēng)向漂流浮標(biāo)以及可同時(shí)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和表層水溫及加速度，且加裝了Argos發(fā)射機(jī)和GPS的多功能漂流浮標(biāo)等。
浮標(biāo)平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展由結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化逐步轉(zhuǎn)向功能專業(yè)化以及對(duì)浮標(biāo)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、主控、電源等部分進(jìn)行改進(jìn)，呈現(xiàn)出通信手段多元化、組成模塊標(biāo)準(zhǔn)化、供給電源多方式化等特點(diǎn)。
⑵潛標(biāo)
潛標(biāo)主要位于水面以下，用以對(duì)海洋環(huán)境實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、定點(diǎn)、連續(xù)、多層次、同步的觀測(cè)，具有隱蔽性好、不易被破壞的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)潛標(biāo)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，初期的潛標(biāo)是在單點(diǎn)繃緊型系留系統(tǒng)上分層懸掛各類自容式傳感器。
近年來(lái)，潛標(biāo)技術(shù)向在水下可上下運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剖面測(cè)量等方向發(fā)展。已開(kāi)發(fā)出的潛標(biāo)按驅(qū)動(dòng)形式分為水下絞車式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿錨系纜爬行式和凈浮力式等3種，可實(shí)現(xiàn)海洋剖面的實(shí)時(shí)觀測(cè)。如由加拿大、美國(guó)等國(guó)合作研制的SeaCycler等水下絞車式潛標(biāo)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在5.5m波浪海況下系統(tǒng)工作正常，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；由俄羅斯和德國(guó)研制的基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和基于浮力驅(qū)動(dòng)的新型潛標(biāo)在技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。我國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)展較晚，目前尚處在仿制階段，關(guān)鍵的核心技術(shù)尚未取得突破。未來(lái)潛標(biāo)技術(shù)將向生存能力更強(qiáng)、測(cè)量參數(shù)更多等方向發(fā)展。
⒊海床基
海床基技術(shù)是一種海底平臺(tái)技術(shù)，其技術(shù)核心包括平臺(tái)的布放、回收、數(shù)據(jù)通信及安全等技術(shù)。海床基在對(duì)海底原位觀測(cè)中，具有工作持續(xù)、生存穩(wěn)定的特點(diǎn)。海床基技術(shù)的研究較早，美國(guó)伍茲霍爾研究所研發(fā)了ROLAI2D系統(tǒng)，在百慕大海域應(yīng)用于4400m深海底觀測(cè)；NOAA的DART系統(tǒng)利用坐底式監(jiān)測(cè)設(shè)備和水面氣象浮標(biāo)進(jìn)行海嘯監(jiān)測(cè)與預(yù)警；美國(guó)NeMO海底觀測(cè)系統(tǒng)布放在1600m水深的火山熱液口附近，通過(guò)多種儀器監(jiān)測(cè)海底火山活動(dòng)現(xiàn)象；法國(guó)的海洋研究所研制的MAP坐底式平臺(tái)裝有沉積物捕捉器、濁度計(jì)、海流計(jì)等設(shè)備，是歐洲深海水動(dòng)力和沉積作用研究中的重要裝備。
海床基技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已基本成熟，很多國(guó)家推出了多種商業(yè)化的海床基平臺(tái)產(chǎn)品，這些平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸、重量都較小，具有操作較為靈活，易于進(jìn)行海上布放、回收作業(yè)的特點(diǎn)，可搭載ADCP等多種傳感(儀)器。近年來(lái)，深海海床基產(chǎn)品向模塊化發(fā)展，模塊之間可通過(guò)水聲進(jìn)行通訊，突破了海床基系統(tǒng)空間范圍的局限性。該項(xiàng)技術(shù)我國(guó)起步較晚，同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)等高校及研究機(jī)構(gòu)對(duì)海床基研發(fā)形成的示范系統(tǒng)尚在測(cè)試中，開(kāi)發(fā)出的新技術(shù)在該系統(tǒng)中得到驗(yàn)證和技術(shù)推廣。
⒋海洋水下移動(dòng)平臺(tái)
海洋水下移動(dòng)平臺(tái)包括自治式水下航行器(AUV)、水下滑翔器(AUG)、無(wú)人遙控潛器(ROV)、載人深潛器(HOV)、自持式剖面探測(cè)系統(tǒng)(Argo)等。海洋水下移動(dòng)平臺(tái)技術(shù)由于其靈活、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注。
⑴自治式水下航行器
自治式水下航行器是一種可以設(shè)定航線自主航行的水下移動(dòng)式平臺(tái)，具備高機(jī)動(dòng)性性能，可搭載側(cè)掃聲吶、成像聲吶等復(fù)雜傳感器或儀器，多用于水下指定目標(biāo)區(qū)域的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。在自治式水下航行器技術(shù)方面，世界各國(guó)在續(xù)航、速度、結(jié)構(gòu)、隱蔽性等方面進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，也在向多功能、新功能方向發(fā)展，如美國(guó)研制的魚(yú)形和水母型仿生型自治式水下航行器，具有運(yùn)動(dòng)靈活自由、續(xù)航能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，國(guó)外的自治式水下航行技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，產(chǎn)品性能較為穩(wěn)定，美國(guó)、挪威、英國(guó)、冰島等國(guó)研制的產(chǎn)品已有的100多種類型，占據(jù)國(guó)際主要市場(chǎng)。美國(guó)研制的大型自治式水下航行器，用于部署、回收設(shè)備和有效載荷，收集和傳輸各種類型信息，追蹤水下或海面目標(biāo)等，續(xù)航能力達(dá)到了2000km。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、哈爾濱工程大學(xué)等機(jī)構(gòu)研制的自治式水下航行器已經(jīng)在水下6000m處實(shí)現(xiàn)了24h或100km的自主航行，可搭載淺地層剖面探測(cè)儀等儀器設(shè)備。但目前我國(guó)仿生自治或大運(yùn)載、長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航能力的水下航行器仍處于研發(fā)階段，未來(lái)將向仿生魚(yú)航行器、多功能新型自治式水下航行器、大型潛水員輸送自治式水下航行器等方向發(fā)展。
⑵水下滑翔器
水下滑翔器是一種以浮力為動(dòng)力、在水下以鋸齒形航線航行的自治式觀測(cè)平臺(tái)，可搭載溫、鹽、深等多種傳感器，可用于大范圍海洋水下環(huán)境參數(shù)連續(xù)觀測(cè)。美國(guó)最早開(kāi)始水下滑翔器的研發(fā)，目前擁有最為成熟的技術(shù)，研制的產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)已廣泛用于海上溢油追蹤、颶風(fēng)預(yù)警和軍事活動(dòng)等。美國(guó)還研發(fā)出了由波浪起伏帶動(dòng)的水面浮艇上下運(yùn)動(dòng)和由改變自身凈浮力產(chǎn)生的升沉運(yùn)動(dòng)作為升力來(lái)源的波浪能滑翔器。波浪能滑翔器核心技術(shù)是電源供給和姿態(tài)平衡控制，體現(xiàn)在航速、續(xù)航能力和海況適應(yīng)能力上。因此，波浪能滑翔器技術(shù)主要是外形研究、電源供給技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)。法國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家早就開(kāi)展了各類水下滑翔器技術(shù)的研究。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的Sea-Wing工作水深1000m、續(xù)航時(shí)間40d，天津大學(xué)研制的“海燕”工作水深1500m、續(xù)航時(shí)間30d，航程均超過(guò)了1000km，標(biāo)志著我國(guó)已基本掌握水下滑翔器技術(shù)，即將達(dá)到實(shí)用化裝備水平。水下滑翔器未來(lái)將向具有混合推進(jìn)器、持續(xù)能力更強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)控制更高效、搭載傳感器負(fù)荷能力更強(qiáng)等方向發(fā)展。
⑶無(wú)人遙控潛器
無(wú)人遙控潛器是一種通過(guò)臍帶纜與母船連接獲取能源和控制信號(hào)在水下作業(yè)或觀測(cè)的平臺(tái)。無(wú)人遙控潛器在人工控制下，可在海洋大深度和其他危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行復(fù)雜操作，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前，國(guó)際上商業(yè)化無(wú)人遙控潛器產(chǎn)品的工作水深大多可到3000m，技術(shù)較為成熟的美國(guó)、日本、俄羅斯、法國(guó)等少數(shù)國(guó)家，具備研制6000m及以深潛器的能力，但更大潛深的水下潛器處于試驗(yàn)測(cè)試階段，尚未得到推廣應(yīng)用，最大潛深可達(dá)約11000m，實(shí)現(xiàn)了全海深探測(cè)和作業(yè)。我國(guó)上海交通大學(xué)研制的ROV“海馬”、“海龍”作業(yè)水深均達(dá)到了4500m和11000m，715所研制的定型ROV也可達(dá)5000m。未來(lái)無(wú)人遙控潛器將向更深更復(fù)雜海洋環(huán)境下能生存并執(zhí)行任務(wù)、更大載重能力等方向發(fā)展。
⑷載人深潛器
載人深潛器可以把人送到深海底附近，在目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，在某些特殊情況下具有無(wú)人平臺(tái)無(wú)法代替的優(yōu)勢(shì)。目前，全球共有數(shù)百臺(tái)載人深潛器廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋調(diào)查和安全作業(yè)。其中能夠下潛到1000m或更深的地方工作的載人深潛器分別產(chǎn)于美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、法國(guó)等國(guó)。美國(guó)的阿爾文號(hào)額定最大潛深4500m，目前屬于WHOI的“深海挑戰(zhàn)者號(hào)”在馬里亞納海溝下潛到10908m。日本的“新海6500號(hào)”最大潛深6500m，可載3人，曾保持世界最深載人科考下潛25年的記錄。此外，著名的深海HOV還有法國(guó)海洋研究院的鸚鵡螺號(hào)和俄羅斯希爾紹夫海洋研究所的和平號(hào)。我國(guó)自行研制的蛟龍?zhí)栂聺撋钜堰_(dá)7000m。未來(lái)，載人深潛器將向看進(jìn)一步提高潛深、載重、生存能力、執(zhí)行任務(wù)能力等方向發(fā)展。
⑸自持式剖面探測(cè)系統(tǒng)
自持式剖面探測(cè)系統(tǒng)又稱地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測(cè)陣浮標(biāo)，起源于實(shí)施國(guó)際地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測(cè)陣計(jì)劃。該系統(tǒng)可在海洋中自由漂移，不僅可以自動(dòng)探測(cè)海水溫、鹽和深度剖面，還可跟蹤其漂移軌跡，獲取海流速度和方向。國(guó)際上自持式剖面探測(cè)技術(shù)已趨于成熟，構(gòu)建成了實(shí)時(shí)觀測(cè)陣浮標(biāo)全球海洋觀測(cè)網(wǎng)，資料傳輸?shù)姆绞揭灿稍瓉?lái)單向通信擴(kuò)展到可選的Iridium或Argos-3雙向通信。自持式剖面探測(cè)系統(tǒng)攜帶的傳感器也由早先的溫度、電導(dǎo)率(鹽度)和壓力等物理海洋環(huán)境基本三要素拓展到生物、化學(xué)等類型傳感器，例如溶解氧、葉綠素、硝酸鹽、輻射計(jì)和透射計(jì)以及水聽(tīng)器等傳感器及儀器。
目前，全球范圍的地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測(cè)陣系統(tǒng)維持在4000個(gè)左右，支撐了全球海洋觀測(cè)網(wǎng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。我國(guó)對(duì)Argo的研制起步較晚，但已經(jīng)研發(fā)出了多種型號(hào)自持式剖面探測(cè)系統(tǒng)。比如，所研制的海馬2000型可實(shí)現(xiàn)110個(gè)2000m潛深剖面。未來(lái)該技術(shù)將向著提高可搭載傳感器能力、工作可靠性、生存能力等方向發(fā)展。
⒌天基和空基
天基和空基主要指利用海洋衛(wèi)星和海上航空器、無(wú)人機(jī)對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的平臺(tái)。海洋衛(wèi)星從功能上一般可以分為兩類：海洋光學(xué)遙感衛(wèi)星和海洋微波遙感衛(wèi)星，還有一些衛(wèi)星屬于綜合觀測(cè)型海洋衛(wèi)星，即可以同時(shí)具備海洋光學(xué)遙感和微波遙感功能。海洋光學(xué)遙感衛(wèi)星主要用于探測(cè)海洋光學(xué)參數(shù)，如葉綠素、懸浮泥沙、有色可溶有機(jī)物等水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境信息，此外也可獲得淺海水下海冰、海水污染等海洋環(huán)境信息。海洋微波遙感衛(wèi)星主要用于獲得海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度場(chǎng)、浪場(chǎng)、海洋重力場(chǎng)、大洋環(huán)流和海表溫度場(chǎng)等海洋環(huán)境參數(shù)，是最主要的大范圍、長(zhǎng)時(shí)間序列、準(zhǔn)實(shí)時(shí)遙感觀測(cè)平臺(tái)。
近年來(lái)，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、加拿大等國(guó)已相繼發(fā)射多顆海洋衛(wèi)星，包括搭載有更先進(jìn)水色成像儀的新型海洋光學(xué)遙感衛(wèi)星、海洋微波遙感衛(wèi)星和海洋綜合探測(cè)衛(wèi)星等，探測(cè)范圍已涵蓋全球海洋。我國(guó)共發(fā)射了HY-1A和HY-1B2海洋水色衛(wèi)星，主要承擔(dān)海洋水色、水溫環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)，但目前HY-1A已失效。發(fā)射的HY-1B2海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星通過(guò)搭載的雷達(dá)高度計(jì)、微波散射計(jì)和輻射矯正計(jì)等儀器，實(shí)現(xiàn)了全天候、全天時(shí)連續(xù)探測(cè)海洋風(fēng)、浪、流等海洋動(dòng)力環(huán)境信息的能力。未來(lái)，該技術(shù)將向著在位工作壽命更強(qiáng)、搭載負(fù)荷能力更大、搭載儀器裝備更加多元化的方向發(fā)展。
海上航空器、無(wú)人機(jī)是近年發(fā)展起來(lái)的一種海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)空基平臺(tái)，可搭載多種海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)載荷，實(shí)施海洋動(dòng)力環(huán)境和其他海洋環(huán)境要素的探測(cè)。具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、時(shí)效性高、成本低等優(yōu)勢(shì)，可有效彌補(bǔ)天基、?；偷鼗綔y(cè)能力的不足，是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)不可或缺的平臺(tái)。隨著無(wú)人機(jī)研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步和優(yōu)勢(shì)的突顯，世界各國(guó)越來(lái)越重視無(wú)人機(jī)在海洋探測(cè)中的應(yīng)用，以美國(guó)為首的許多國(guó)家正在積極研制各種新型的海上無(wú)人機(jī)，俄羅斯、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)都加大了對(duì)本國(guó)發(fā)展無(wú)人機(jī)的支持力度。我國(guó)也十分注重?zé)o人機(jī)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，在技術(shù)上緊跟發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)水平，如中測(cè)新圖公司自主研制的無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間達(dá)到了30h、拍攝分辨率達(dá)到了0.05～0.20dm。未來(lái)該方向?qū)⒃诳栈吞旎钶d的各類傳感器技術(shù)以及持續(xù)能力更強(qiáng)的平臺(tái)研發(fā)等方面進(jìn)一步開(kāi)展。
⒍船基
船基海洋監(jiān)測(cè)是指以船舶為平臺(tái)，利用船載各類傳感器實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。船舶具備長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航能力、大容量承載力及靈活機(jī)動(dòng)性等特點(diǎn)，作為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的船主要有海洋調(diào)查船、科學(xué)考察船、地質(zhì)勘察船、海洋監(jiān)視船等。近年來(lái)，許多海洋發(fā)達(dá)國(guó)家都在陸續(xù)建造大型、現(xiàn)代化的海洋科學(xué)綜合調(diào)查船。美國(guó)擁有世界上裝備最先進(jìn)、船只數(shù)量最多的海洋科考船隊(duì)，僅伍茲霍爾研究所(WHOI)和SCRIPPS海洋研究所就擁有8艘科考船，其中4艘為大洋綜合調(diào)查船，搭載了先進(jìn)的多波束測(cè)深系統(tǒng)、側(cè)掃聲吶等設(shè)備，并配置了船載實(shí)驗(yàn)室，此外美國(guó)還有240余艘海上志愿船，航線遍布全球各主要航線。俄羅斯也有近百艘科考船。歐洲主要發(fā)達(dá)國(guó)家也擁有眾多技術(shù)先進(jìn)的科考船，僅法國(guó)海洋研究與開(kāi)發(fā)中心就擁有7艘海洋科考船。我國(guó)以48艘海洋調(diào)查船為主，船上主要有海流剖面儀、投棄式測(cè)量?jī)x器和船載拖曳系統(tǒng)等形成船基海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)能力，在搭載儀器裝備方面存在較大差距。未來(lái)應(yīng)重視兩個(gè)方面的研發(fā)：一是高質(zhì)量、高可靠性的船載海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器及裝備的研制；二是綜合功能全、測(cè)量效能高、環(huán)境適應(yīng)能力更加強(qiáng)大的測(cè)量船以及無(wú)人測(cè)量船。
三、數(shù)據(jù)綜合及處理技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合及處理技術(shù)是以海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)為基礎(chǔ)，對(duì)各平臺(tái)不同技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和綜合，通過(guò)專業(yè)化數(shù)據(jù)處理形成數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)，該技術(shù)主要包括海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)組網(wǎng)技術(shù)和海洋數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
⒈組網(wǎng)技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以GPRS、CDMA、衛(wèi)星、海底光纖網(wǎng)為主體通信方式組成海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通過(guò)公用或?qū)Ｓ肐nternet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的連接。在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，以海底光纖或水聲通信方式組網(wǎng)的海底監(jiān)測(cè)技術(shù)是核心技術(shù)之一。世界各個(gè)海洋大國(guó)投入巨大予以發(fā)展海底監(jiān)測(cè)網(wǎng)，比如日本提出ARENA計(jì)劃，建造了由光纜連接跨越板塊邊界的海洋環(huán)境觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于地震學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)研究、海洋環(huán)流研究、可燃冰監(jiān)測(cè)、水熱通量研究、生物與漁業(yè)研究、海洋哺乳動(dòng)物研究、深海微生物研究等。美國(guó)啟動(dòng)NEPTUNE(“海王星”)計(jì)劃環(huán)繞“胡安.德富卡”板塊，鋪設(shè)3000km光纜，進(jìn)行海洋環(huán)境實(shí)時(shí)觀測(cè)。美國(guó)和加拿大分別建設(shè)MARS觀測(cè)站和VENUS觀測(cè)站構(gòu)成了加拿大的海底觀測(cè)網(wǎng)(ONC)。歐洲根據(jù)全球環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)計(jì)劃開(kāi)展4D觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)，英、德、法等國(guó)建設(shè)的ESONET(歐洲海底觀測(cè)網(wǎng))，對(duì)地球物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、海洋學(xué)和漁業(yè)等提供長(zhǎng)期戰(zhàn)略性環(huán)境監(jiān)測(cè)。
我國(guó)于1999年開(kāi)始在國(guó)家海洋局屬系統(tǒng)內(nèi)建立并基本形成分別覆蓋國(guó)家、海區(qū)、省、市、縣5個(gè)層次、結(jié)構(gòu)合理、條塊結(jié)合、分級(jí)管理的覆蓋我國(guó)全海域的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了海洋監(jiān)測(cè)網(wǎng)和海洋氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在組網(wǎng)技術(shù)探索方面，同濟(jì)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院2009年在洋山國(guó)際深水港東南建成同濟(jì)大學(xué)東海海底觀測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境信息的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)；2012年依托陵水基地建設(shè)了我國(guó)首個(gè)南海海底觀測(cè)網(wǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)南海海底的監(jiān)控和水中目標(biāo)的監(jiān)視；2013年浙江大學(xué)在島北部海域建成浙江大學(xué)摘箬山島海底觀測(cè)網(wǎng)，主要定位于海洋地震監(jiān)測(cè)。目前，國(guó)家海洋局海洋立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海上安全防務(wù)等方面。但我國(guó)在海底網(wǎng)技術(shù)方面存在較大差距，特別是在海底接駁盒、海底裝置電能供給及海底工程布設(shè)等技術(shù)方面存在較大差距。未來(lái)該技術(shù)將在數(shù)據(jù)傳輸、快速組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)布設(shè)等方面進(jìn)行技術(shù)提升。
⒉數(shù)據(jù)分析技術(shù)
⑴數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是采用多種平臺(tái)技術(shù)手段、多類型傳感技術(shù)，在海洋的不同地理位置、不同時(shí)間對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)所獲取的。因此，必須以有效且共同遵循的體系標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的名詞術(shù)語(yǔ)、分類、數(shù)據(jù)格式等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)管理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，應(yīng)在數(shù)據(jù)的可用性、溯源性以及數(shù)據(jù)的時(shí)空耦合和地理關(guān)聯(lián)等方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，以保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。目前，美國(guó)、加拿大、英國(guó)等國(guó)家在國(guó)際組織框架下對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量控制。而我國(guó)雖然有了國(guó)家海洋局、中國(guó)氣象局等部門牽頭的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有了各自的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，但由于歷史原因，部門之間存在條塊分割及行業(yè)壁壘，目前各行業(yè)數(shù)據(jù)彼此封閉，在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)方面差距較大。
⑵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有時(shí)效性和歷史性，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理是數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。世界各國(guó)都非常注重海洋數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理，如美國(guó)國(guó)家航空航天局的地球觀測(cè)中心建立了地球觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)，存儲(chǔ)和管理全部數(shù)據(jù)，采用的是分布式開(kāi)放的系統(tǒng)架構(gòu)；歐洲航天局也建立了基于任務(wù)的分布式存儲(chǔ)的海洋數(shù)據(jù)中心。在存儲(chǔ)管理技術(shù)方面，國(guó)外的海洋大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用了邏輯上集中，物理上分散的分布式服務(wù)器集群存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)，我國(guó)還在采用地域上的集中式服務(wù)器存儲(chǔ)技術(shù)，隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)在線存儲(chǔ)資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和靈活配置，離線數(shù)據(jù)獲取耗時(shí)，無(wú)法在線直接訪問(wèn)任意數(shù)據(jù)，這就急需我們開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)劃的存儲(chǔ)管理技術(shù)研究。
⑶數(shù)據(jù)同化技術(shù)
數(shù)據(jù)同化技術(shù)是對(duì)各種不同類別和時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷地融于數(shù)值模式的技術(shù)，以短期分析預(yù)報(bào)結(jié)果作為模式預(yù)報(bào)的初值，并以此將觀測(cè)與模式的結(jié)果不斷融合成為一個(gè)最優(yōu)值，以減小誤差提高數(shù)值預(yù)報(bào)精度。數(shù)據(jù)同化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建海洋預(yù)報(bào)系統(tǒng)，還可利用該技術(shù)有效地將各種類型的海洋觀測(cè)資料融入海洋模式中，生成時(shí)空分布更加完善的分析數(shù)據(jù)，廣泛用來(lái)制作海洋再分析數(shù)據(jù)，以便充分利用通過(guò)現(xiàn)有觀測(cè)技術(shù)所能得到的全部信息，揭示海洋的各種真實(shí)狀態(tài)。目前，海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同化技術(shù)根據(jù)所采用的理論原理，可分為兩類：基于統(tǒng)計(jì)估計(jì)理論的同化技術(shù)，如最優(yōu)插值、卡爾曼濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波、集合卡爾曼濾波等；基于優(yōu)控制方法(即變分法)的同化技術(shù)，如三維變分、四維變分等。
⑷數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)
數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)是隨著海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)急劇增大成為海量數(shù)據(jù)而引入的在大量的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)信息、挖掘規(guī)律的新技術(shù)。目前已有MapReduce、Storm、StreamBase、Pregel等先進(jìn)的并行計(jì)算框架，且在已得到廣泛應(yīng)用。海洋大數(shù)據(jù)在信息挖掘過(guò)程中也從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)正交法發(fā)展到了具有時(shí)空解耦特性的四維諧波提取法。但是由于海洋大數(shù)據(jù)的時(shí)空耦合及地理關(guān)聯(lián)特性，導(dǎo)致傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘算法無(wú)法有效地進(jìn)行時(shí)空解耦與地理分解，使得挖掘算法成為海洋大數(shù)據(jù)科學(xué)全鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中亟待突破的核心技術(shù)，也使得該項(xiàng)技術(shù)成為未來(lái)海洋數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。
⑸數(shù)據(jù)表達(dá)可視化技術(shù)
利用科學(xué)可視化技術(shù)展示海洋數(shù)據(jù)以及更進(jìn)一步地利用可視化分析技術(shù)挖掘時(shí)空數(shù)據(jù)規(guī)律，是建立從感知到認(rèn)知的關(guān)鍵技術(shù)橋梁。海洋矢量場(chǎng)可視化算法主要有圖表法、幾何法、紋理法、拓?fù)浞ǖ取?biāo)量場(chǎng)可視化算法在大規(guī)模體繪制、實(shí)時(shí)光照、多變量提特征提取、二維時(shí)空可視化等方面都取得了重要成果。但是隨著海洋數(shù)據(jù)體量的繼續(xù)增大，對(duì)可視化表達(dá)方式、處理效能等方面都提出了非常高的要求，需要一方面盡可能真實(shí)地反映數(shù)據(jù)的特性，另一方面充分提供系統(tǒng)的承載能力和處理能力，提高數(shù)據(jù)的更新和繪制能力?？v觀國(guó)內(nèi)外海洋大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)研究，我國(guó)在數(shù)據(jù)表達(dá)可視化方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比不存在差距。
四、總結(jié)與展望
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及儀器裝備的發(fā)展體現(xiàn)出智能化與信息化的趨勢(shì)，這與“智慧海洋”的應(yīng)用需求密切相關(guān)。海洋發(fā)達(dá)國(guó)家的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)新研制的儀器裝備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化。我國(guó)海洋技術(shù)和儀器裝備近年來(lái)取得了較大進(jìn)展，但由于海洋儀器裝備的研發(fā)投入高、試驗(yàn)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高、難度大等特點(diǎn)，我國(guó)大多數(shù)科研機(jī)構(gòu)在海洋儀器裝備研制時(shí)多以跟蹤仿制國(guó)外已有產(chǎn)品為主，原始創(chuàng)新能力不足，制約了海洋儀器與技術(shù)的整體發(fā)展。
在硬件條件投入方面，我國(guó)目前仍沒(méi)有能夠業(yè)務(wù)化或商業(yè)化應(yīng)用的海洋儀器裝備海上綜合試驗(yàn)場(chǎng)，造成海洋儀器裝備在真實(shí)環(huán)境下性能測(cè)試和檢測(cè)不足，制約了技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品性能改進(jìn)。在軟件設(shè)施方面，我國(guó)海洋儀器和裝備的標(biāo)準(zhǔn)化體系建立不完善，在海洋儀器裝備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量檢定、測(cè)試和運(yùn)行維護(hù)等系列標(biāo)準(zhǔn)方面未得到足夠重視，致使我國(guó)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)核心技術(shù)落后，也遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)的重大業(yè)務(wù)需求。因此，我國(guó)只有針對(duì)性地對(duì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、傳感及數(shù)據(jù)處理等三類技術(shù)齊頭并進(jìn)協(xié)同發(fā)展，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，努力接軌國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，加大經(jīng)費(fèi)投入和人才引進(jìn)，推進(jìn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器裝備的通用化、系列化和組合化，以盡快趕上目前存在的巨大差距。
展望未來(lái)，以滿足探索海洋、利用海洋全方位發(fā)展的迫切需求為導(dǎo)向，在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)中，智能控制、云存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信及人工智能等領(lǐng)域的新技術(shù)將被引入并得以推廣；在傳感技術(shù)方面新材料、新原理、智能傳感及傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)產(chǎn)生微型化、智能化、高可靠性的新型傳感技術(shù)；在數(shù)據(jù)綜合處理技術(shù)中，大數(shù)據(jù)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、各學(xué)科交叉融合、泛在計(jì)算及交互可視等技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。而在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器裝備研制方面，將在不斷提高儀器裝備可靠性等性能指標(biāo)的前提下，由連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)逐漸實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期原位監(jiān)測(cè)。隨著智能控制和人工智能的發(fā)展，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器裝備也必將向智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自主的數(shù)據(jù)采集、跟蹤和控制、修復(fù)故障、融合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等功能。新技術(shù)的突破必將導(dǎo)致海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)從海、陸、空、天、時(shí)五維度上實(shí)現(xiàn)多尺度、全天候、連續(xù)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)高效利用，其儀器裝備將向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。
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