海洋監(jiān)測技術(shù)作為海洋科學和技術(shù)的重要組成部分，在維護海洋權(quán)益、開發(fā)海洋資源、預警海洋災害、保護海洋環(huán)境、加強國防建設、謀求新的發(fā)展空間等方面起著十分重要的作用，也是展示一個國家綜合國力的重要標志。海洋監(jiān)測技術(shù)一般可分為天基海洋觀測、海基觀測和水下海洋觀測。海洋是科學研究的重要場所，也是自然資源的寶藏。海洋環(huán)境是地球環(huán)境的重要組成部分，也是全球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分。它同時在全球水循環(huán)、氣候變化中起到重要作用。為了更好的了解海洋，我們需要對海洋進行探測，收集關(guān)于海洋的各種參數(shù)并對其進行研究。

海洋探測傳感器的前景展望

21世紀是海洋世紀，隨著國際安全形勢的發(fā)展變化，世界各國尤其是海上大國特別注重發(fā)展海上裝備。隨著光電技術(shù)、生物計算機等先進信息技術(shù)、新材料、新能源等高技術(shù)的進一步發(fā)展，2l世紀海洋探測裝備將向靈巧化、小型化方向發(fā)展，可能出現(xiàn)能在水下、水面、阻地、空軍作戰(zhàn)的多棲作戰(zhàn)平臺，海軍武器裝備和海洋探測方式將產(chǎn)生質(zhì)的變化。

信息技術(shù)的發(fā)展將逐步改變海洋探測的方式，海洋探測傳感器的發(fā)展會更加注重利用信息技術(shù)實現(xiàn)各種探測設備的綜合集成，最終實現(xiàn)從“平臺為中心”向“網(wǎng)絡為中心的轉(zhuǎn)變”。

海洋探測傳感器概述

傳感器能夠測量不同波段的海面反射、散射或自發(fā)輻射的電梯波能量，通過對攜帶信息的電梯波能量的分析，人們可以反演某些海洋物理量。目前用于海洋觀測的所有衛(wèi)星傳感器，均根據(jù)電磁輻射原理獲取海洋信息。遙感技術(shù)所使用的電磁波段主要為可見光、紅外和微波。

傳感器是收集、探測、記錄地物電磁波輻射信息的工具。它的性能決定遙感的能力，即傳感器對電磁波段的響應能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。用于海洋探測的傳感器按工作方式可分為主動式和被動式。被動傳感器如可見光紅外掃描輻射計、微波輻射計等；主動式如微波高度計、微波散射計、合成孔徑雷達等。

海洋傳感器的分類

隨著海洋觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，作為各種觀測要素的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件，傳感器的作用日益突出。海洋傳感器是海洋觀測系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，作為海洋觀測數(shù)據(jù)的設備基礎(chǔ)，可獲取海洋水質(zhì)、水文、生態(tài)、成像、地形地貌、地震波等信息，其觀測數(shù)據(jù)的準確性、原位性、連續(xù)性等，與最終海洋觀測結(jié)果息息相關(guān)。

海洋傳感器種類繁多，常規(guī)監(jiān)測參數(shù)達上千種，常用傳感器達數(shù)百類。海洋傳感器根據(jù)應用領(lǐng)域大致分為海洋生態(tài)環(huán)境保護應用、海洋資源勘探開發(fā)應用、國防安全應用和科學研究應用等。在不同的應用領(lǐng)域，觀測目標和參數(shù)各有不同，同一參數(shù)的觀測方法和原理也多種多樣。

海洋傳感器根據(jù)檢測參數(shù)類別可大致劃分為水質(zhì)類、水文類、地質(zhì)地震類、聲學探測類、光學探測類等，每一類檢測參數(shù)大則包含上百項檢測目標，少則數(shù)十項檢測目標，且根據(jù)應用領(lǐng)域和應用環(huán)境的不同，每一項檢測參數(shù)的工作原理和技術(shù)實現(xiàn)手段各有不同。

我國海洋傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

目前的海洋溫、鹽、深、流速等物理傳感器技術(shù)已經(jīng)近20年沒有更新?lián)Q代，其響應時間慢、體積大、功耗大、重量大、成本高、非環(huán)保等缺點已經(jīng)阻礙了海洋觀測的需求和許多新的應用開展。

海洋化學傳感器、海洋微生物傳感器也都存在不能與時俱進的問題，我國目前尚不具備全面、完整的微生物數(shù)據(jù)庫，適合長期海洋監(jiān)測的便攜、低功耗、原位、實時、快速、精確的海洋微生物傳感器也未有相關(guān)產(chǎn)品。

中國90%的傳感器依賴進口，只有通過國產(chǎn)化來降低成本，國內(nèi)海工裝備才用得起傳感器。國外的海洋傳感器已經(jīng)近二十年沒有更新?lián)Q代了，但是在過去二十年，材料技術(shù)、信息技術(shù)、集成電路技術(shù)等都取得了很大的進步，當這些新技術(shù)滲透到海洋傳感器領(lǐng)域的時候，就會有大的突破。

預計2年—5年內(nèi)國產(chǎn)傳感器將實現(xiàn)量產(chǎn)，基于這些新的技術(shù)未來將實現(xiàn)傳感器領(lǐng)域的彎道超車。傳感器的應用普及，將會對多個領(lǐng)域帶來突破性的發(fā)展。未來國產(chǎn)傳感器將實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測，云端傳送信息，由中心處理器來掌握實時信息，隨時進行檢測校對。

我國海洋觀測的未來趨勢

經(jīng)過多年的發(fā)展我國已建成了包括海洋站、浮標、調(diào)查觀測船、海監(jiān)飛機，以及利用國外遙感衛(wèi)星資料的海洋環(huán)境初級監(jiān)測網(wǎng)。

①大力發(fā)展基于衛(wèi)星的全球海洋環(huán)境探測體系，同時發(fā)展基于無人機的區(qū)域海洋環(huán)境機動探測系統(tǒng)，兩者相輔相成，優(yōu)勢互補。

②建立高密度立體觀測網(wǎng)絡，從總體上看，國際海洋觀測的目標是建立全球聯(lián)網(wǎng)的立體觀測系統(tǒng)，目前已發(fā)展起包括衛(wèi)星遙感、浮標陣列、海洋觀測站、水下剖面、海底有纜網(wǎng)絡和科學考察船的全球化觀測網(wǎng)絡。有針對性地在關(guān)鍵海區(qū)建立多參數(shù)長期、立體、實時監(jiān)測網(wǎng)，有效、連續(xù)地獲取和傳遞海洋長時間序列綜合參數(shù)。

③發(fā)揮各行業(yè)優(yōu)勢提升科技創(chuàng)新水平，由于海洋監(jiān)測技術(shù)涉及的學科繁多，且一個單位或一個團體又不可能在海洋監(jiān)測技術(shù)各學科都處于領(lǐng)先地位，因此就必須先梳理海洋觀測技術(shù)核心技術(shù)，緊跟該領(lǐng)域世界發(fā)展潮流，提出一批極具核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)。

市場空間大技術(shù)有待提高

據(jù)統(tǒng)計，2017年中國的傳感器市場為2070億元，預計到2021年可以達到5937億元。世界智能傳感器市場2015年已經(jīng)達到1萬億元，在2016-2020年間，可以達到20%的年復合增長率。因此，傳感器的需求量極大，在全球也具有廣闊的市場。

未來，我國將基于創(chuàng)新的光電集成芯片和光學傳感原理，基于光電集成芯片技術(shù)，依靠發(fā)展成熟的集成電路的制造設備與工藝水平和在中國國產(chǎn)化的集成電路芯片制造水平，結(jié)合我國已搭建起的芯片產(chǎn)業(yè)鏈，通過國內(nèi)外的密切合作，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片級海洋物理、化學和微生物傳感器，并且實現(xiàn)微型化與國產(chǎn)化，推進“兩用”研究，進一步將海洋傳感器開發(fā)應用到高端智能裝備的制造領(lǐng)域，加速實現(xiàn)“中國制造2025”所依托的高端智能傳感器芯片的國產(chǎn)化。

總結(jié)

要解決海洋領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人的問題，關(guān)鍵是增強科技攻關(guān)能力，強化自主創(chuàng)新成果的源頭供給。應在重點領(lǐng)域超前部署、大膽探索，通過任務目標的科學梳理、凝練與布局，加強技術(shù)團隊的學科交叉與協(xié)同攻關(guān)，強化新原理、新方法創(chuàng)新與已有技術(shù)的完善，多項并舉才能掌握海洋科技發(fā)展主動權(quán)，解決“卡脖子”問題。