海洋技术论文范文

2022-05-10

以下是小编精心整理的《海洋技术论文范文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！摘要：海洋卫星遥感作为一门迅速发展起来的新技术，一直以来该技术的海洋卫星计划为多传感器的同步观测提供了技术条件，既推动了卫星海洋遥感的发展，又实现了卫星海洋遥感的广泛应用。

第一篇：海洋技术论文范文

海洋信息技术人才培养思考

[摘要] 近年来，随着海洋资源开发与利用力度加大，海洋信息技术人才需求缺口极大。以海南热带海洋学院为例，论述电子信息专业硕士、电子信息类本科人才培养中，海洋信息技术人才培养的思考，提出海洋信息技术研究方向与相应的课程设置，突出海洋信息类课程与实践开发类课程设置，加大学生综合实践能力培养。

[关键词] 海洋信息;电子信息;人才培养

随着海洋战略地位的日益突出，国家对涉海专业人才的需求不断增长。发展海洋经济，服务“一带一路”，必须进行海洋资源的开发与利用。对海洋资源的开发与利用首先必须有海洋观测、海洋监测和相应的海洋信息技术与工程。海洋科学、海洋技术、海洋资源与环境、海洋资源开发技术、海洋工程与技术、海洋渔业科学与技术、港口航道与海岸工程、船舶与海洋工程等涉海专业在2010年后逐步增多。

我校2015年9月挂牌海南热带海洋学院，“转海洋、转应用型”发展是我校目前的发展目标。我校出现一批海洋科学、海洋技术等涉海专业，更出现一批涉海方向专业，比如电子信息科学与技术、海洋信息技术。同时，我校在2017年开始进行电子信息专业硕士点建设，预计2020年完成电子信息专业硕士学位点授权招生工作。我校海洋信息技术人才培养分为两个部分：电子信息专业硕士生人才培养和电子信息类本科生人才培养。

针对海洋工程人才培养的国内外研究较少，在《广东海洋大学“三能”人才培养的实践》《基于“卓越工程师教育培养方案”的海洋工程与技术专业教学改革研究》两文中，提出“能安心、能吃苦、能创业”的三能人才培养以及海洋工程与技术的人才培养，注重教师、课程、实习实训、创新培养与国内外合作等方面，针对海洋信息技术人才培养更是没有。目前，工程背景下，海洋信息技术应用型人才极其缺乏，整个海洋信息技术的人才培养缺乏有限的论证与培养手段。而且，海南热带海洋学院海洋通信工程专业人才培养具有其特殊性，体现在应用型、海洋型、创新创业型，所以，建设海南热带海洋学院电子信息类本科专业与电子信息专业硕士所适合的人才培养模式与机制是十分必要的。

一、电子信息专业硕士人才培养

(一)研究目标与方向

电子信息专业硕士培养掌握电子信息工程领域的基础理论和专业技术知识，具有较强的解决实际问题的能力，能够承担专业技术或管理工作，具有良好职业素养的高层次应用型专门人才。电子信息专业硕士以海洋信息为特色，围绕南海海洋观测、信息处理、通信网络建设等方向，可与中电科海洋信息技术研究院等行业企业开展緊密合作，培养海洋信息通信、海洋观测、热带海洋生态环境监测等方面的高层次应用型工程技术人才。其研究方向包括以下几种。

海洋观测技术：以海洋观测技术为主体，以海洋观测、海洋仪器和海洋信息技术为特色，主要研究方向包括海洋观测理论研究、海洋观测技术开发、海洋装备仪器与平台研制、海洋数据分析、海洋工程监测及海洋科学与技术管理等。

海洋通信与网络技术：立足发展海洋工程，以海洋生态监测、海洋信息获取与通信为主，为海洋各类应用进行信息获取与传输通信提供基础。

嵌入式系统与智能控制：研究单片机、可编程控制器(PLC)、DSP、ARM等在通信和信息处理等方面的应用;研究现代化智能控制的理论、技术和方法在系统设计中的应用，解决现实应用中的关键技术。

(二)课程设置与实践

电子信息专业硕士人才培养，课程设置必须符合《电子信息硕士专业学位基本要求》和全国工程专业学位研究生教育指导委员会关于制订培养方案指导性意见，包括学分设置、学位课学分比例、课程内容、校外实践时长等。同时人才培养方案必须含案例教学课程、实验设计课程和行业专家参与课程，能够保证研究生参与工程实践项目，符合专业实践方面要求。

课程设置中，为了突出海洋信息技术特色，除了基本的数学课程、外语课程、工程伦理课程和必需的专业课程外，额外增加部分工程类实践开发课程与海洋信息类课程，如增加单片机原理及应用、嵌入式系统及应用、CPLD/FPGA技术及应用、物联网技术及应用等工程类实践开发课程;为了增强学生的动手实践能力，加强工程硕士解决实际问题的能力，增加海洋观测技术、海洋信息技术与应用、导航信息处理与GNSS、水声技术概论等课程。这一系列课程能够增强学生对海洋信息方面知识点的兴趣，突出海洋信息技术目前的问题与解决办法，加强学生信息前沿引导，充分完成海洋信息技术高层次应用型人才培养。

电子信息专业硕士人才培养必须有大量的实践培养来推动，在上述课程实践的基础上，开设校内综合实践课程，依托学院内部实训中心(3G无线通信产学研实验室)、校海洋遥感院士工作站、海南省海洋观测重点实验室并工程中心、海南省电子科学与技术实验教学示范中心等实验室完成，使学生具备基本的研究理论、方法与研究技能。与中电科技海洋信息技术研究院、中科院深海科技与工程研究所等联合培养单位进行电子信息专业硕士人才培养，开展为期1年的实习工作，参与两单位实际的科研工作，提高学生的研究技能，在此基础上，校内与校外导师联合硕士论文指导。

二、电子信息类本科人才培养

电子信息类本科人才培养需要符合教育部本科人才培养课程设置要求，完成基本的电子信息类课程学习，适当增加部分海洋信息技术选修课程，如增加海洋观测技术、海洋信息技术与应用、导航信息处理与GNSS、水声技术概论等课程，增大海洋信息技术方向本科人才培养力度。在此基础上，可依托下述方式进行人才培养的改革探索。

(一)探索电子信息类大类培养课程体系改革

按照电子信息类专业大类培养，宽口径、厚基础、强能力;整合课程体系，优化教学内容，加强实验实践教学环节;以知识点为主线，强调回归工程。

(二)进一步优化课程体系改革

进一步推进培养计划的课程体系改革，使课程与课程之间的知识点更加衔接，教学内容更加优化，更加注重培养学生的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力。

(三)重视校外教学实践基地建设，加强校企合作

继续加强与校外教学实践基地合作，加强毕业实习、毕业设计等联系，并可通过与合作企共同开展前沿知识培训、项目合作等形式，加强学生的实际动手能力。

(四)探索任务驱动、项目导向的实践教学组织形式，使学生的实验过程有了目标与方向(尤其适合高职与本科3+2联合培养学生)

任务驱动的教与学方式，能为学生提供体验实践和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等，改变学生的学习状态，使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决的学习体系。“任务驱动、项目导向”教学法在实践教学过程中取得了良好的教学效果，在完成任务和项目的过程中，学生会获得成功的喜悦，建立成功的信心，从而对课程学习产生兴趣，同时又为后续参加竞赛提供了强有力的支持。

(五)通过参加学科竞赛、创新创业项目、社会实践等平台，创新人才培养模式

创新人才培养模式，着力培养学生的创新意识和实践能力，是高校应用型本科教育教学工作的重点。为把学科竞赛与培养应用型人才的办学定位融为一体，我们践行“明德·博学·励志·笃行”的校训精神，坚持以竞赛促学业，用成绩激励成才，使校园竞赛活动蔚然成风。形成了以电子创新实验室为平台，以多形式、多层次学科竞赛为载体，以创新训练项目、社会实践为依托，全面培养学生的实践创新能力。以学科竞赛推動大学生创新能力的培养，通过学科竞赛不断促进课程体系和教学内容的改革，以学科竞赛推动优良学风的形成和校园文化的建设，鼓励学生走进社会，开展大学生创新创业活动。

综合我校电子信息专业硕士人才培养与电子信息类本科人才培养，具有鲜明的海洋信息特色与优势，形成我校“转海洋、转应用型”海洋信息创新创业人才的培养模式，并可用于指导人才培养方案建设。

参考文献：

[1]房建孟，鲜祖德.中国海洋统计年鉴[M].北京：海洋出版社，2016.

[2]张光亚.广东海洋大学“三能”人才培养的实践[J].成都大学学报(社科版)，2009(4).

[3]高俊亮.基于“卓越工程师教育培养方案”的海洋工程与技术专业教学改革研究[J].教育教学论坛，2016，6(24).

编辑陈鲜艳

作者：谢鑫刚朱剑锋刘冬唐亮

第二篇：基于XML技术和海洋元数据标准的海洋遥感卫星数据规范性

摘要：海洋卫星遥感作为一门迅速发展起来的新技术，一直以来该技术的海洋卫星计划为多传感器的同步观测提供了技术条件，既推动了卫星海洋遥感的发展，又实现了卫星海洋遥感的广泛应用。本文介绍了XML技术的相关概念，以便更好的理解XML技术在海洋遥感卫星中的具体应用，其次分析了海洋元数据四种标准，最后介绍了海洋遥感卫星数据所使用的两种重要的格式，为海洋遥感卫星数据规范性提供了理论支撑。

关键词：XML技术海洋元遥感卫星数据规范

海洋遥感卫星技术作为海洋环境监测的一个重要手段，在我国的海洋环境监测中取得了重要的进展，海洋遥感卫星数据在环境变化监测、渔业、军事等领域得到了广泛的应用，目前海洋遥感卫星数据处于关键的运行阶段，可以提供以具体时间为周期的海洋环境遥感记录。海洋遥感数据分为原始数据和产品數据两种，原始数据作为产生卫星遥感的重要资料，其原始数据的存储以及分析等工作十分重要。海洋遥感卫星原始数据的格式分为两种，一种是卫星基带数据，另外一种是纠错数据，这两种格式从表面来看没有什么太大的区别，实际上却完全不同，两者之间也不存在任何的兼容性。根据目前的发展情况而言已选择卫星基带数据格式，但是也存在一定的弊端，很多的生产厂家会采用多种数据存档方式，为真正的使用带来了一定的困难。XML技术在处理多种格式的海洋数据时有着巨大的潜力，随着该技术的不断发展，在数据格式方面存在的问题将会被解决。目前地面接收站使用最多的格式还是原始数据，本文通过对多种数据格式进行比较，提出一种基于XML的原始数据格式，对所有的产品数据都使用海洋元数据进行统一描述，为实现海洋遥感卫星格式规范提供理论支撑，早日形成通用的海洋遥感卫星数据格式。

1 XML技术

XML是一种可扩展的标记语言，需要遵守定义语义的规则，XML技术会将文档划分为多个部件，并对这些部件进行标识。XML又是一种元标记语言，使用者可以根据自己的需要创建数据并作为新的标记。XML技术具有以下特点。

1.1 可扩展性

XML作为一种元标记语言，与HTML这样的固定标记语言不同。Java需要声明类，而XML需要创造自己的标记，必须要具备一定的可扩展性，企业可以使用XML为电子商务定义属于自己独特的语言标记，工业领域也可以使用该技术定义自己的标记语言，以达到信息共享的目的。

1.2 灵活性

HTML无法得到更好的发展是因为它自身是多种形式的混合，要想同时发展混合在一起的功能具有一定的难度，而XML是一种结构化的数据表现形式，能够让用户的界面与结构化数据进行分离，在XML技术中可以将样式表更好的呈现到浏览器中。

1.3 自描述性

XML是一个文档类型，具备一定的自描述性，人们可以读懂XML文档，计算机也可以对XML文档进行处理，XML文档中的数据可以进行任意的提取、分析和处理，将其转换成自己所需要的格式进行使用，XML能够实现应用系统的独立，并且重点应用该数据，因此该技术适合开放性的信息管理。

XML可以作为一种通用格式的数据传递，在网络环境下进行数据的表示和交换，并且XML技术已经成为了数据交换的标准。海洋数据中心将XML成功运营到了数据交换以及资料处理等方面的应用中，海洋资料交换委员会开展了关于XML的交流与研究，希望更多的国家能够参与到XML标准的制定与应用中，早日形成格式的统一。我国的海洋领域对XML的研究处于起步阶段，制定统一的数据格式是遥感卫星数据领域所需要面临的重点问题。

2 海洋元数据标准

海洋卫星遥感数据资源的规范化需要借助元数据进行描述，通过海洋卫星元数据对海洋卫星的数据资源进行更加深入的了解，比如信息资源的格式以及相关的处理办法等，通过海洋卫星元数据服务系统实现对海洋元数据信息的存储与管理，对海洋卫星元数据服务进行深入的研究，可以为海洋卫星遥感数据领域带来极大的好处。

为了更好的发挥出元数据的作用，对元数据标准进行统一非常关键。元数据在建立的过程中经常使用的元数据标准有：

（1）目录交换格式：该格式主要用来描述和创建数据集元数据标准。

（2）ISO19115：定义如何对地理信息数据进行描述，对标准定义内的多个核心元素进行详细描述。

（3）地理空间元数据标准：美国官方元数据标准，包含多个元数据元素。

（4）都柏林核心元数据标准：对数据进行描述的过程中，该标准内的元素可以进行扩展，对某个特定的数据资源进行描述。

我国在2010年8月也发布了海洋信息元数据标准，对海洋信息元数据的信息进行详细的描述，比如标识信息、数据信息、元数据信息以及其他的覆盖信息等，对其都进行详细的规定。

3 基于XML和海洋元数据标准的海洋遥感卫星数据规范性研究

3.1 海洋卫星遥感原始数据

海洋卫星遥感原始数据的格式有DRD数据格式、MEOS数据格式、MF数据格式、FRED数据格式以及CBERS RAW数据格式，这五种数据格式是现有的海洋卫星遥感原始数据格式，在海洋卫星中都有着各自发展的领域。

在上述介绍的五种数据格式中，只有MF数据格式和CBERS RAW数据格式的通用性较好，适合作为通用的海洋卫星遥感原始数据格式，其中MF数据格式是功能最为全面的数据格式，但是占用的资源较大，而CBERS RAW数据格式的缺点也较为明显，没有相关的辅助数据作为支持。随着XML的不断发展，该技术已经逐渐成为网络环境背景下用于不同平台上的数据交换标准，因此本研究提出了一种基于XML技术的通用海洋卫星遥感原始数据格式。数据头信息中包含了地面接收站信息，而地面接收站信息中又涵盖了接收站的名称以及接受的范围等，对数据进行记录，以得到数据能够满足的最佳时间。

3.2 海洋卫星遥感产品数据

根据海洋卫星遥感原始数据，选择不同级别的产品进行处理，数据产品中可以对系统进行校正、特殊加工等操作，海洋卫星遥感产品数据按照产品的使用范围进行划分，可以将其分为两类，其一就是按照产品的处理级别进行分类，在该类别中，包含了原始数据产品、系统几何校正产品、几何精校正产品以及高程校正产品等四个类别;其二就是按照产品的大小进行分类，包含了标准景产品、移动景产品、超级景产品以及子区产品等。

在目前的中国海洋信息元数据标准中，需要借鉴国外的标准作为参考，对海洋信息元数据标准进行不断的完善与更新。本研究对海洋遥感卫星数据产品进行介绍，主要采用的是元数据描述的方式，并结合我国相关的调查评价对产品的数据格式进行制定。海洋遥感卫星产品的数据根节点需要满足參考、质控以及描述等元素，根据这些元素进行XML定义。

4 结语

XML技术比数据库技术在数据应用方面存在很多优势，XML文件作为一种纯文本文件不会受到任何操作系统的限制，具备自描述的功能，方便计算机进行更好的理解与处理。在数据管理方面具有一定的优势，在元数据的支持下，能够更好地完成统一的海洋遥感卫星数据的规范性。

参考文献

[1] 王冬，黄德森，刘洪刚，等.海洋遥感卫星数据库建立与应用[J].气象水文海洋仪器，2017，34（2）：40-45.

[2] 刘畅，白强，唐高，等.中国海洋遥感技术进展[J].船舶与海洋工程，2018（1）：1-6.

[3] 温玉波，黄全中.基于XML的海洋环境基础数据格式转换的研究[J].海洋通报，2017，36（6）：700-705.

作者：许欣欣

第三篇：海洋牧场建设技术研究进展

摘要海洋牧场是养护渔业资源、修复生态环境、实现海洋渔业资源与近海生态系统和谐发展的重要途径。综述了国内外海洋牧场生物资源评估技术、生物增殖技术、物种驯化控制技术、人工鱼礁水动力特性技术、人工鱼礁结构及工程材料开发技术、海洋牧场监测技术6项技术的定义、方法及其应用效果，从研究基础、科技水平和支撑发展3个层面分析了我国海洋牧场面临的问题，并展望了我国海洋牧场技术的发展趋势和研究方向。

关键词海洋牧场，技术，进展

Key wordsMarine ranching，Technologies，Progress

海洋牧场是指基于海洋生态系统生物与环境相互作用的原理，在特定海域内，通过建设人工鱼礁、海藻场、海草床等工程，构建或修复海洋生物繁殖、生长、索饵和避敌所需的场所，并结合增殖放流、生物驯化控制、休闲渔业开发、资源环境监测和巡查管护等措施，实现海域生态环境改善、渔业资源自然增殖及持续健康开发利用的复合型渔业模式[1]。海洋牧场建设的目的包括恢复并提高海域生物多样性和渔业资源量、以确保渔业资源持续稳定增长，以及在持续高效利用海洋资源的同时保护海洋生态系统、实现海洋渔业持续健康发展。经过多年发展，我国海洋牧场已建设形成一定规模，在增殖和恢复渔业资源、修复和改善海洋生态环境、促进渔民转产增收等方面取得了显著效果。但由于起步较晚，我国海洋牧场发展总体仍处于初级阶段，存在研究基础薄弱、科技水平落后、支撐发展不足等问题。因此，海洋牧场关键技术的研究已成为我国“蓝色粮仓”建设亟待解决的重要问题。笔者在综述国内外海洋牧场建设技术研究进展的基础上，分析和总结了海洋牧场建设中6项技术的研究方法，阐述了这6项技术的优点和不足，为我国海洋牧场的科学建设提供参考。

1海洋牧场建设关键技术和方法

1.1海洋牧场生物资源评估技术

海洋牧场生物资源的监测和评估是基于电子和声学原理，评估海洋牧场生物资源状况的技术。其中，探鱼仪可以获取海洋牧场部分生物的游泳速度、运动方向、生物种群厚度和密度中心等渔业资源信息[2-3]。刘思双[4]设计了一种多波束双频探鱼仪，并在湖泊中完成了试验。张小辉[5]、张淑娟[6]对多波束探鱼仪信号的采集处理以及显控平台进行了研究，为了提高显控软件的可靠性，将VxWorks嵌入式系统应用于多波束探鱼仪显控平台的开发[7]。李更[8]对多波束探鱼仪的多通道发射机、多通道接收机、电源系统以及数字信号处理平台的逻辑设计方案进行了研究。为了使探鱼仪更加便携，服务休闲娱乐的需求，李云红等[9]利用Wi-Fi技术将手机APP与硬件结合，设计了一款便携式探鱼系统，该探鱼系统能够根据回波信号判别目标，并清晰地显示在手机应用程序界面上。但由于探鱼仪获得的数据是在复杂的海洋环境下采集的，未知和不确定的因素会对数据造成较大影响，相对于探鱼仪的发展，目前我国在探鱼仪数据预处理方面的研究较少[10]。

利用水声学技术来监测渔业资源十分高效，不但对资源没有破坏性，而且摆脱了光学法中光波传播距离短的缺点。汤勇等[11]针对一般大陆架水域、海洋牧场和淡水湖泊等生境，研究鱼类和浮游动物的水声学识别和监测技术。在我国南海，研究者借助生物学拖网采样技术，利用Echoview软件对声学数据进行分析处理，结合渔业资源拖网数据，对生物资源量进行评估[12]。此外，基于声学影像分析和渔业资源调查结果，对海洋牧场渔业资源进行评估的方法，验证了声学方法在海洋牧场渔业资源评估中的效果[13]。由于起步较晚，我国对于鱼群的遮蔽效应、可能存在的回避行为以及利用声学回波来识别区分鱼类的研究还不够，相应的鱼类声学数据库的构建还有待进一步研究。

1.2海洋牧场生物增殖技术

海洋牧场生物增殖技术是指使用放流、底播、移植等人工方式向海洋牧场投放资源关键种亲体、种苗等水生生物以增加其资源量，解决海洋牧场自然种群补充不足等问题[14]。

日本放流规模达百万尾以上的种类有近30种，不仅有洄游范围小、固着性大的岩礁性物种，也包括大范围洄游鱼类。2005年确定了所恢复的鱼种数量为76种[15]。杂色蛤和虾夷扇贝是目前日本放流最多的品种。洄游鱼类的放流数量达到50亿尾以上，其中真鲷放流量每年达1 700万余尾。日本是世界上对鲑鳟开展增殖放流最早的国家之一，所捕捞的鲑鱼几乎来自增殖放流。三疣梭子蟹在以濑户内海为中心的海域放流，也取得明显效果。在开展高度洄游性鱼类的增殖放流工作中，日本已形成了一套完善的运作机制[1，16-17]。韩国的增殖对象以定栖性的鲆鲽鱼、黑鲷、条石鲷、石斑鱼、平蚰等和鲍鱼、文蛤、扇贝以及梭子蟹等为主，以洄游性鱼类为辅[18]。韩国先后建立了19个国家级和地区级育苗场，繁育了50多种苗种[19]，放流鱼类9.56亿尾，放流数量最多的品种为对虾、牙鲆和许氏平鲉，投入放流金额最多的品种为鲍鱼、牙鲆、许氏平鲉。近年来海参、黑鲷、三疣梭子蟹等经济价值较高的品种也越来越多，品种更加多样化，每年约有40种，以海水类为主[20-21]。虽然进行了大量的放流工作，但韩国对于放流种苗的质量鉴定尚未形成统一的标准，对于不同种苗的投放数量也有待进一步研究。

国内主要研究了真鲷、许氏平鲉、牙鲆、鲍鱼、海胆、刺参等在不同结构、材料鱼礁表面的附着效果与周围的聚集效果[22-24]，从生物学角度为人工鱼礁的结构选型提供依据。在此基础上，逐渐形成了适宜的增殖种类筛选流程[25]，并建立了生态系统水平的增殖种类生态容量评估技术[26]。构建了融合增殖群体数量动态、生态适合度和生态风险于一体的增殖效果量化评估指标体系，建立了以调查实测和模型模拟为核心的增殖功效评估方法[27-29]，研发了基于回捕强度和回捕规格的增殖资源高效利用方式[28]。针对海洋牧场牧化品种增殖放流技术研发了适宜性品种筛选技术[25]、最适放流规格和数量技术[30]、鱼虾苗种中间培育技术[31-32]、标志放流技术[33]，目前我国已建立起南海生态增殖型、东海聚鱼增殖型和黄海海珍品增殖型海洋牧场配套技术模式，并建立了海洋牧场立体最佳增殖技术模式，有力推动了我国海洋牧场的建设[34]。

1.3海洋牧场对象物种驯化控制技术

对象物种驯化控制技术是以行为学理论为基础，利用高科技手段，建立对象生物行为驯化系统，从声、光、电、磁等与鱼礁和饵料等物理、生物手法相结合驯化对象生物，使其从发生到捕获始终受到有效的行为控制的技术[35]。研究者在黄渤海对重要恋礁性鱼类许氏平鮋的音响驯化时段进行了初步研究[36]。有学者开发了无人值守式驯化装置及水下视频监控系统，建立了黑鲷等重点牧化品种的音响驯化技术，构建了驯化效果评估方式和生态高效的驯化苗种采捕方式[37]。在南海，放流物种行为控制技术主要以音响驯化结合饵料投喂的方式，研发鱼虾“声频-饵诱”驯化控制技术，其应用效果初步显现[38-40]。同时研发了海上全自动音响驯化新设备，结合海上现场试验的方法，建立网捕、潜采、游钓等采捕技术，提高了产出效率，并开展了气泡幕拦截技术试验研究，确定了最佳拦截效果气泡幕密度[41]。音响驯化是增加海洋牧场回捕率的手段之一，目前该技术在我国的研究尚不深入，处于试验阶段。

1.4人工鱼礁水动力特性技术

在波、流作用下人工鱼礁的水动力特性不仅决定着其周围的流场效应，而且影响其自身的稳定性，通过长时间的放置，这种特性对鱼礁周围的化学、生态环境将产生巨大的影响[42]，因此研究人工鱼礁的水动力特性是发展人工鱼礁的关键。

日本自20世纪60年代开始对人工鱼礁的水动力学特性进行较为系统的研究。通過水槽模型试验，定量研究了礁体模型周围流场的变化及影响范围，并从很多试验数据中总结出不同礁体模型的流体力学特性，为人工鱼礁构型优化提供了科学数据[43]。马来西亚学者研究了一种新型结构人工鱼礁(头盔人工礁体)的水动力特性，这种礁体中不同开口的特殊形状改善了单元内流速分布情况，从而增加了礁内渔业资源的生物量[44]。

在国内，针对方型礁、多棱柱型礁、圆管型礁、星体型礁、M型礁、大型组合式生态礁等，采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry，PIV)[45-47]、计算机数值模拟技术[48-56]、水槽试验[57]和风洞试验[58]等物理模型和仿真分析，研究了单体鱼礁形状、尺寸对周围流体流态的影响，为鱼礁结构优化提供科学依据。针对复杂礁群，引入通透系数，通过建立通透系数与礁体周围流场的关系，实现复杂礁体简单化，为大范围模拟礁群周围流场提供一种新思路[55]。通过分析不同礁体摆放方式和组合布局模式对流场分布的影响，为单位鱼礁的配置规模、布局方式和摆放设计提供参考。

水槽试验或风洞试验只能反映人工鱼礁周围局部的流速流向，不能对整个流场进行准确、全面的分析[59]，随着计算机技术的发展，数值模拟能够准确模拟鱼礁周围的流场[56-60]。目前，我国对于流场效应的研究方法已经逐渐从单一的风洞试验、水槽试验为主，转为以数值模拟方法为主。尤其是近几年，利用FLUENT软件对鱼礁周围流场进行模拟的研究发展很快，对方型礁、多棱柱型礁、圆管型礁等类型礁体进行了流场的模拟，从二维数值模拟扩展到三维数值模拟[48，51-52，55-56]，并对比分析了不同模型的模拟效果[61]。林军等[54]研究表明，采用大涡模拟法(large eddy simulation，LES)的湍流模型模拟的涡旋运动的变化更符合实际的流动，为以后的研究提供参考。由于PIV技术避免了普通水槽试验中接触点干扰和测试点不足的缺陷，能在瞬间记录下大量空间上的速度信息，水槽试验也从普通水槽试验转为结合PIV的水槽试验或是利用计算机数值模拟的水槽试验。在持续的研究中，关于流场效应的评价体系正在不断完善，马荍沣等[49]针对不同开口比的人工鱼礁对周围流场效应的影响进行了全面评价，初步建立了基于流场效应影响的评价体系，但由于鱼礁周围生态系统的复杂性，评价体系还有待于进一步完善。

在人工鱼礁稳定性的研究方面，一般通过理论计算[62]、风洞试验[63]、数值模拟[64]等获得人工鱼礁的最大受力、抗漂移系数、抗倾覆系数等参数来进行人工鱼礁稳定性的判断。目前针对十字型礁[65]、钢制四方台型礁[66]、回字型礁[67]、方型礁[62]等，结合其投放的海域状况验证了礁体投放后的稳定性。但目前礁体稳定性的研究对于沉降作用多数只进行了定性分析，其定量的数值模拟研究还有待进一步发展。在鱼礁定位投放的研究方面，基于小振幅波和力学理论，以车叶型鱼礁为研究对象，分析了车叶型鱼礁在不同波浪、不同水深、不同海床坡度及附着生物等条件下的安全性，确定了车叶型鱼礁的安全重量和适宜投放的水深范围[68]。目前，人工鱼礁的定位投放依据的通常是对鱼礁稳定性及流场效应等的计算结果，还需要加大对投放海域的底质条件、水文条件和环境生物等的综合评估。

1.5人工鱼礁结构及工程材料开发技术

目前，日本是世界上人工鱼礁建造规模最大的国家，日本的人工鱼礁已有300多种形状，而且还在不断研发新型鱼礁。日本的人工鱼礁类型，按照鱼礁的不同功能和作用，分为资源增殖型鱼礁、环境改善型鱼礁、渔获型鱼礁、游钓型鱼礁和防波堤构造型鱼礁等，按投放水层分为底层人工鱼礁、悬浮式人工鱼礁等，按鱼礁材料不同分为混凝土鱼礁、钢材鱼礁和混合型鱼礁等[69]。为了更合理地建设人工鱼礁，日本在人工鱼礁建设上出现了新动向，开始建设贝壳礁、高层鱼礁等[70]。建筑规模从小到大，已逐渐形成了类型多样化、结构复杂化、材料现代化、建筑规范化的人工鱼礁建设体系。

意大利通过政府和民间团体共同投资，有组织、有计划、有管理地投放鱼礁，除了利用废船、废轮胎外，还利用煤灰和混凝土混合魚礁。澳大利亚和欧洲各国主要是通过沉放退役军舰和废旧船只、废轮胎等作为鱼礁。西班牙是由政府和民间团体一起投资建设鱼礁和实施管理的欧洲国家，除投放废旧船和废轮胎外，也在禁渔区投放大型混凝土构件，目的是防止拖网渔船作业和保护渔业资源。马来西亚、泰国、菲律宾等国投入资金不多，投礁数量也不多，大部分是投放废旧船、废轮胎等作鱼礁，只有少量的钢筋混凝土鱼礁，有些甚至用竹、木、石块作鱼礁[71]。但也提出了一些新型建礁材料，如印尼政府-海洋事务和渔业部提出了一种新材料来制造人工生境，包括由聚丙烯塑料(PP)制成的人工珊瑚礁[72]。马来西亚研究了香蕉废料颗粒(BPP)与建筑垃圾的再生骨料混凝土(RAC)作为河口生态系统的人工混凝土礁的创新用途，并已得到批准使用，显著解决了国家固体废物管理与污染中的一个问题，有助于河口生态系统的绿色可持续发展[73]。

人工鱼礁的结构是根据投放海域的波浪特征、海水底质、海水盐度等物理化学特征及投礁目的来进行设计，用于延长礁体寿命、增加礁体稳定性，提高礁体生态效益。目前，我国针对投放海域设计了星型礁、十字型礁、回字型礁、生态复合型礁、三角形礁等，并对礁体形状进行了一定的改良[74]。为了适应向更深海域建设海洋牧场的需求，王江涛[75]在浮式鱼礁的基础上，设计了一种变流鱼礁，该鱼礁区别于底层鱼礁，可以悬浮于海水中，能够将上层温度较高、溶氧多和饵料生物丰富的海水输送到下层。满足了不同地形、海域人工鱼礁的建设需求。

在礁体材料方面，通过对混凝土、金属、木材、橡胶、粉煤灰、矿渣、工程塑料及复合型材料的物理性能、化学作用、生物附着、鱼类诱集、环境效应等进行了一系列的研究，得出应用效果最好的是混凝土人工鱼礁[76-83]。通过对凝胶材料及各组分配比的优化，不仅在抗压强度、生态效应、生物附着方面有了显著提升[76，79-81]，还充分利用了各种废弃材料，如冶金渣、牡蛎壳、粉煤灰、矿粉、钢渣和炉渣等[77-78，82]，实现了低碳环保。通过模拟流动海水环境下的混泥土侵蚀试验，计算和预测了混凝土人工鱼礁的耐久性寿命[84-85]，表明钢渣复合材料混凝土人工鱼礁在自然海水中的寿命大于强度等级为C30、C35混凝土人工鱼礁的寿命，且通过适当增加保护层厚度可有效提高混凝土抗氯离子侵蚀的耐久性寿命。建礁材料逐渐向综合化、低碳化发展，有利于海洋牧场的可持续发展。

1.6海洋牧场监测技术

海洋牧场监测技术是指通过设置海洋环境监测站点，使用联网和无线发射等技术手段，建立针对海水环境关键因子的自动监测和预警预报系统，及时获取海洋牧场环境变化的信息，以避免生态系统的崩溃和突发性的灾害发生[86]。

我国黄渤海区从2015年开始全面启动海洋牧场观测网项目，坚持“互联网+海洋牧场”，实现对海洋牧场的可测、可视、可控，该项目集成的海底视频观测、海洋水质监测和大型休闲管理平台，协助海洋牧场管理和生产人员调控渔业科学养殖生产，提升海洋牧场安全性、经济和生态价值展示海洋牧场的产业形象，普及海洋渔业文化知识。花俊等[87]自主研发了海洋牧场远程水质监测系统，实现了相关水质参数的长期有效地在线监测和传输。在设计系统的体系结构时，首先结合海洋牧场的环境特点、水产生物的生长发育影响因素等确定监测参数，进而确定传感器的选择，再结合其他模块完成监测点软硬件的设计，其中其他模块包括数据处理模块、网络通信模块以及电源模块，设计完成的监测点系统由配套的浮标装载，从而形成独立的监测点，最终每个监测点通过GPRS/3G远程通信方式实现数据的无线上传并由监控软件显示、处理。还有学者针对海洋牧场环境监控需求，开发了海洋牧场环境水质、海流实时在线监测技术及装置[88]，实现了实时在线远程监测海洋牧场海域水质、海流等状况。总体上，我国海洋牧场自动化监控系统多是在特定海域进行试验，产业化应用较少。

2我国海洋牧场技术面临的问题

2.1研究基础薄弱

海洋牧场的建设是一个系统工程，涉及海洋物理、海洋化学、海洋地质、海洋生物及建筑工程等学科[14]。目前，我国对人工鱼礁材料选择、礁体设计及其最佳配置、鱼礁投放技术、海洋牧场效果评估和监测等方面开展了一些研究，但缺乏系统的研究，海洋牧场基础研究进度滞后于建设速度。同时，海洋牧场配套技术、环境优化技术研究的力度尚有不足，海水苗种培育、海底构造结构、海湾环境系统、鱼类和鱼群行为洄游观测等方面的研究更需加强。另外，当前我国海洋牧场建设科研投入不够，从事海洋牧场研究的机构严重不足，各大高校对海洋牧场的专业人才培养力度不够，没有建立多层次的人才培养和引进机制，海洋牧场相关人才数量及科研创新能力尚不能满足我国快速发展海洋牧场建设的需求[89]。

2.2科技水平落后

我国海洋牧场技术开发水平基本上处于初期探索阶段，在高科技技术应用方面缺乏足够的研究，虽然在生物增殖以及工程材料的开发上取得了一些关键技术的突破，但生态调控、物种驯化控制等领域尚未开展深入研究，现有技术未形成体系，难以有效支撑我国大规模海洋牧场建设、管理和开发利用。此外，现有的技术多为考虑个别品种的增殖效益，对于增殖品种的可持续发展、海域水生生物多样性的保护、海域的总生态容量、海域生态系统稳定性方面则考虑较少。在具体做法上缺乏总体观念和系统的开发思维，实施上缺乏层次部署，技术上缺乏系统性、针对性研究和技术开发。

2.3支撑发展不足

海洋牧场建设之前，需要对拟建设的海域充分的了解，为了避免建设海洋牧场中的盲目性、随意性、片面性，在大量的实践及试验数据的基础上，建立一套标准规范，面对不同的海域，针对其特有的环境、地形、人文特征，建立不同的技术体系，只有将技术标准化、规范化，海洋牧场的建设才能迈向现代化[90]。标准化方面，我国尚未形成统一的科学、细致、全面的建设标准。一旦缺乏标准，海洋牧场的生态效应将会被弱化，人工鱼礁的选材及增殖物种的放流将片面追求经济效益，很难从根本上起到增殖和可持续发展的需求。同时，由于产学研合作层次较低，使得许多研究者对最新科研成果没有进行科研成果后期的研究和转化，加之对科技成果转化平台不够重视，使得许多科研成果无法在海洋牧场建设上得到有效的推广利用。

3海洋牧场技术的发展趋势

当前海洋牧場已成为引领低碳潮流的海洋生物资源可持续发展利用的重要载体。海洋牧场建设也已成为世界发达国家发展渔业、保护资源的主攻方向之一。我国拥有众多自然条件优良、适宜建设海洋牧场的港湾，但海洋牧场的建设是一个系统工程，需要多学科技术融合和政府、企业、渔民的参与。未来的海洋牧场技术在学习借鉴国外先进经验的同时，结合我国实际情况，需要在以下几方面加强技术研究：完善海洋牧场建设和管理的技术支撑体系，加强对海洋牧场布局、规模、礁体设计、投放施工、开发利用等进行科学实验和研究，对自然港湾进行全面调查，对适宜建设海洋牧场的海区进行初步规划，加强对原始海洋环境的保护，对海洋牧场建设的关键与共性技术难题开展联合攻关，大力推广实用技术和成功经验，建立经济、生态、社会效益评估机制，及时对海洋牧场生态环境、资源状况进行跟踪监测，全面总结、科学评估、综合分析取得的效果。

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