海洋资源分类及调查监测关键技术 -海洋资源种类及其开发前景

恋娃娃 · 发表于海洋技术专业 2024-4-6 12:50:50

作者信息

陈广泉1, 2，李兵2，王尔林2，王硕2, 3，杜军1，夏鹏1，李培英1

1.自然资源部第一海洋研究所，山东青岛 266061；2.自然资源部调查监测司，北京 100812；3.自然资源部测绘发展研究中心，北京 100036

“

【摘要】海洋资源是海洋经济发展的基础，其分类体系是海洋资源资产核算及管理的基本准则。本文基于海洋资源的空间、物质和生态属性，兼顾资产属性与自然属性相统一原则，以我国海洋资源资产管理和调查监测需求为导向，初步建立由4个一级类、13个二级类、36个三级类构成的海洋资源分类体系。在此基础上，系统总结我国海洋资源调查监测发展历程及特点，提出海洋资源各一级类调查监测关键技术及体系构成，为今后我国海洋资源调查监测、保护与利用，尤其是自然资源资产精细化管控，提供理论依据和技术支撑。

【关键词】海洋资源；分类体系；调查监测技术

【中图分类号】P71

【文献标识码】A

【文章编号】1672-1586（2022）05-0054-07

”

引文格式：陈广泉，李兵，王尔林，等.海洋资源分类及调查监测关键技术[J].地理信息世界,2022,29(5):54-60.

正文

0 引言

全球超过70%的面积被海洋覆盖，拥有极其广泛的海洋空间和重要的海洋矿产、海洋能、海洋生物和海洋化学物质等自然资源。我国拥有1.8万余km的大陆海岸线、1.4万余km的海岛岸线，300多万km²的主张管辖海域；全国50%以上的大中城市、40%以上的人口和60% 以上的国民生产总值，集中在沿海地区。海洋资源作为重要的自然资源和国土空间，是沿海经济社会发展的核心基础，同时也是国家海洋权益保障和海上丝绸之路建设的重要支撑。然而，在全球快速变化和人类社会经济大发展背景下，海洋面临着严峻的压力，自然资源和生态环境风险凸显，需要系统掌握海洋资源状况和海洋生态环境演化规律，以服务海洋资源管理，支撑陆海统筹，推动沿海经济社会可持续健康发展。

统一各类自然资源的内涵、构建统一的自然资源分类体系，是实现自然资源统一管理的前提。为满足统一管理需求，国内学术界对自然资源分类体系进行了探讨，对构建我国自然资源分类体系提供了参考。自然资源部调查司根据自然资源调查监测工作实际需求，将自然资源分为5个基本大类，即气候资源、水资源、土地资源、生物资源、矿产资源，单列海洋资源和空间资源，构成 “5+2”的自然资源基本分类；同时，以规范性附录形式，列出当前自然资源管理的森林资源、草原资源、湿地资源、荒漠资源、遗迹资源等，构建形成“5+2+N”的自然资源分类框架。本文在此基础上，以学理为基础、以法理为依据、以管理为目标，建立基于自然属性和资产属性相统一原则的海洋资源分类，以满足海洋资源调查监测与评价的实际需求。

1 海洋资源分类体系

海洋资源是指海岸带和海洋中，一切能供人类利用的自然状态的天然物质、能量和空间的统称。各国专家学者们从不同角度，依据不同分类标准对海洋资源进行了分类。目前，依据海洋资源的自然本质属性、特征及存在状态进行分类已成为主流，存在三分法、四分法、五分法和六分法等不同的分类标准。然而，海洋资源形态、属性、特征、来源各异，随着经济社会发展和科技手段的进步，能够开发和利用的海洋资源种类也会不断变化。因此，提出适用于新时期海洋资源管理要求的分类方案，成为目前海洋资源管理与开发利用研究的热点。

自然资源分类应兼顾科学性和逻辑性，在实际调查与管理工作中，需整体刻画自然资源物质、能量、空间属性特征，尽可能实现数据可测量、功能可评估、领域可指导。目前的海洋资源分类多以自然属性为依据，在空间、物质、能量三分法基础上进行拓展，其中，三分法虽然涵盖了海洋资源的全部要素，但忽略了海洋资源的流动性和陆海性特点；四分法将海洋资源分为海洋生物资源、海洋化学资源、海洋矿产资源和海洋动力资源，未能体现海洋资源的空间属性；五分法是在三分法基础上，细化了海洋物质资源的二级类目，导致与海洋空间资源的分类标准不同，不利于资源资产属性的管理；六分法是在五分法基础上增加了海洋旅游资源的一级类目，在分类体系上与海洋空间资源重复，影响分类系统的整体性和严密性。

海洋空间的分布，由陆向海依次为潮上带、潮间带、潮下带和浅海、边缘海、深海海床或底土及其上覆海水体。以空间为载体的海洋资源，涵盖了海面、海水、海床、底土以及海岛所蕴藏的各类自然资源。同时，沿海岸线还分布着各类岸滩（砂砾滩、粉砂淤泥滩和岩滩）、海湾、河口与三角洲、典型生态系统（红树林、珊瑚礁、海草床和碱蓬-芦苇-柽柳）。按照海洋资源可测量、可调查、可量化原则，对海洋资源的空间、物质、能量和生态资源进行逐层划分，划分出不同的下位类，每一个类目连同它的下位类共同构成一个子系统，层层深入的子系统最终构成海洋资源分类体系。

海洋空间资源依据海洋空间分布特征，分为海岸线、岸滩、河口、海湾、海岛、海域；海洋物质资源依据自然属性，分为生物资源、海水与化学资源、海底矿产资源；海洋能源资源根据开发利用属性，分为潮汐能、波浪能、海流能、温差能和其他能源等；为体现海洋资源的陆海统筹属性、海洋蓝碳作用，将滨海湿地和典型生态系统作为海洋特殊生态资源纳入分类。由此，海洋资源共分为4类（表1），图1为分类体系示意图。

图 1 海洋资源分类体系示意图

Fig.1 Classification system of marine natural resources

表 1 海洋资源分类体系

Tab.1 Classification system of marine natural resources

海洋调查是开发海洋资源、保护海洋生态环境、维护国家海洋权益和发展海洋科技的先导性工作，在经济社会发展中发挥着不可替代的作用。1949年新中国成立以来，我国的海洋调查工作取得了显著成就，发展历程可以划为分3个阶段。

2.1 海洋调查起步阶段

1953―1976年，属于我国海洋调查发展的第一阶段，也就是海洋调查的起步阶段。新中国成立后，国家十分重视海洋事业的发展，恢复传统的海洋产业，建立海洋管理、科研和教育机构，与此同时陆续开展了一些海洋调查研究工作。

1953年，农业部的水产管理部门、中国科学院和山东大学等单位，开展烟台、威海渔场及其附近浮游生物及理化环境等项目的调查。此项工作主要是调查鱼类资源，一直持续到20世纪50年代末期。

1956年10月，国务院科学规划委员会制定《1956―1967年国家重要科学技术任务规划及基础科学规划》，将《中国海洋的综合调查及其开发方案》列入规划中的第七项（简称海洋普查）。这是我国第一次将海洋调查研究纳入国家科学技术发展的轨道。1958年，开始了全国海洋普查，开创了我国综合调查的先河。海洋普查结束后，从1960年开始，在近海开展了长期的海洋断面监测，又称为海洋水文标准断面调查，文革期间中断， 1976年又恢复了这项工作。

1964年，国家海洋局成立，奠定了我国海洋调查事业的组织基础。20世纪70年代，建造向阳红系列调查船，为开展海洋调查奠定了基础。总体上看，我国这个时期的海洋调查活动还比较局限，调查船和调查仪器设备也比较落后。

2.2 海洋调查发展阶段

1976年至20世纪末，可视为我国海洋调查发展的第二阶段，也就是海洋调查的发展阶段。文革结束后，我国海洋调查研究工作逐步走向正轨。1976―1978 年，国家海洋局组织实施黄、东海陆架调查，包括地形、地貌、底质、地球物理和生物、化学等调查项目。

1978年10月，国家海洋局提出 “查清中国海、进军三大洋、登上南极洲”的目标，标志着我国的海洋调查活动进入到一个新的阶段。这个时期，海洋调查活动快速发展，各类海洋调查相继开展，不仅开展了我国管辖海域、大陆架、海岸带和海岛调查，而且开展了极地和大洋考察，同时进行一些国际合作调查，如中美热带西太平洋海气相互作用合作调查和中日黑潮合作调查等。这些调查既有专项性调查，也有常规性调查，既有为摸清某海洋资源状况的专项调查，也有以科研为目的调查。

1983年，国家海洋局组织第一次大洋考察；1984年，首次派出南极科学考察编队；1998年，组织北极考察团，考察北极点的北冰洋航线和自然环境。至20世纪末，国家海洋局已组织实施16次极地考察，19次大洋考察。

1986―1993年，为了科学有效地开发和利用海湾，国家海洋局在全国海岸带和海涂资源综合调查结束后，开展中国海湾调查研究并编纂《中国海湾志》，对我国150多个海湾和河口的自然条件、社会经济、资源状况、开发利用历史和存在问题等做了全面阐述，为海湾规划、开发利用和管理及科研提供了翔实资料的科学依据。

1988―1995年，我国首次开展海岛综合调查专项全国海岛资源综合调查和开发实验。调查目标主要是面积不小于500m²的海岛。调查方式分综合调查、专项调查和概查。调查范围包括周围20m或30m等深线海域，调查内容亦较为全面，基本查清了我国海岛的数量（面积大于500m²）、面积、位置、岸线长度、海岛及附近海域自然资源与环境特征等基本情况。

1991―1995年，开展国家科技攻关项目大陆架及邻近海域勘查与资源远景评价，调查范围主要为黄海、东海和南海的若干海洋权益敏感区，调查方式为船载走航式和定点调查，评价我国大陆及邻近海域的生物资源和矿产资源，建立中国大陆架及邻近海域环境与资源数据库。

1996―2001年，开展我国专属经济区和大陆架勘测，调查我国管辖海域的海底地形、海洋生物资源、海洋地质地球物理和海洋环境。

2.3 海洋调查成熟阶段

本世纪初以来，随着《海洋环境保护法》《海域使用管理法》和《海岛法》的颁布实施，以及国民经济的快速发展需求，我国的海洋调查研究得到全面发展，进入到成熟阶段。大批先进探测仪器、定位和取样设备以及分析测试仪器等得到应用，大大提高了我国海洋调查研究的水平。在此期间，实施大量规模型海洋调查项目，包括我国专属经济区和大陆架勘测以及西北太平洋环境综合调查等。

2005―2012年，开展我国规模和调查范围最大、调查内容最全的我国近海海洋综合调查与评价专项（简称908专项），包括近海海洋综合调查、近海海洋综合评价及数字海洋信息基础框架构建3项任务。

2008―2011年，“927工程”重点开展部分海岛岛陆测绘，为建立陆海一致的大地坐标系统服务。2009―2012年，开展全国海域海岛地名普查，隶属于第二次全国地名普查试点，主要调查海岛名称、数量和位置，服务于国家地名管理。2019―2020年，开展全国海岸线修测工作，明确海岸线位置、类型、长度、用途等。2019―2021年，开展海域海岛专项调查规范编制、局部试点调查以及海岸带自然资源监测等工作，全面系统地掌握我国大陆沿岸（包括海南岛本岛，不含其他海岛和港、澳、台地区）的滨海湿地类型、面积、范围与分布等基本情况，为生态文明建设和自然资源管理等提供基础数据。

虽历经数十年的海洋调查，在我国管辖的300多万km²海洋国土资源中，仍存在数据空白区和稀疏区，现有海洋资料数据以中小比例尺为主，时空密度小，除部分海洋工程建设区域外大部分区域已有10年未调查更新，无法准确反映当前海洋资源本底状况，远不能满足海洋国土空间管制职责和海洋生态文明建设的需要。因此，定期组织实施海洋资源基础调查、专项调查和监测评价，可为我国海洋资源管理和海洋经济建设提供支撑和保障。

3 海洋资源调查监测关键技术

海洋资源调查监测是指在选定的调查区域内布设和使用适当的仪器设备，获取海洋资源要素（包括海洋空间资源、海洋物质资源、海洋能资源和特殊生态系统资源等各种资源要素）资料，揭示并阐明时空分布特征和组成规律，是对海洋资源要素进行观测测量、采样分析和数据初步处理的全过程。海洋资源类型多样且复杂，涉及空间、物质、能量以及特殊生态系统等资源类型以及海洋地质、地形地貌、物理海洋与海洋气象、海洋化学、海洋生物生态等学科，调查监测要素多，调查监测技术手段多样。

随着现代化高新技术的发展，海洋资源调查监测技术已从船基平台，转变为依托空基、天基、岸基、海床基、潜基等平台的立体智能观测平台。海洋资源调查监测技术的发展大致可分为3个阶段，第一阶段为20世纪70年代以前，主要以机械式装备技术为主，这类装备普遍体积较大、操作使用比较复杂、作业时需要大量人力物力、测量精度和稳定性较差，如颠倒采水器、闭端颠倒温度表、手摇绞车等；第二阶段为20世纪70年代至今，随着电子计算机技术、声学技术和传感器技术的快速发展，逐渐形成以电子计算机和自动化为主的装备，此类装备已经实现小型化和模块化、外业操作使用较为简单、能够自动测量和采集数据、人工大为减少、精度和稳定性较高，目前已得到普及应用，如温盐深仪（CTD）、多普勒流速仪（ADCP）、多波束、侧扫声呐、浅地层剖面仪等；第三阶段为从现在开始到未来，随着网络技术、通信技术和遥感技术的快速发展和广泛应用，今后海洋调查监测装备将主要在第二阶段的基础上，逐步发展成为以远程监控、实时传输为主的智能化网络化装备。

依据各类资源侧重点和所赋存的部位差异，海洋资源多采用实地调查和遥感调查相结合的方式来开展资源调查监测，调查监测方式多以定点、走航和实时调查监测的手段组合开展。实地调查方面，充分利用岸基调查设备、海洋综合考察船舶、无人船、潜水器、水下滑翔器、电视抓斗等先进设备，搭载定位测量工具、地球物理调查仪器设备、物理海洋调查设备、海洋生物生态调查设备、化学调查设备、岸滩调查仪器设备、样品采集设备、检验检测仪器、照（摄）相机等设备，利用实地调查、样点监测、定点观测、走航观测等调查模式，进行实地调查和现场监测。遥感方面，航天遥感是充分利用卫星遥感搭载的可见光、红外、高光谱、微波、雷达等探测器，获取广域的定期影像覆盖和数据，支持周期性的海洋资源调查监测。航空遥感方面，利用飞机、浮空器等航空飞行平台，搭载各类专业探测器，实现快捷机动的区域高精度调查监测。另外，利用“互联网+”等手段，有效集成各类调查监测设备和资料，提升调查监测工作效率。

3.1 海洋空间资源调查监测关键技术

海岸线、岸滩、浅海大陆架等海洋空间资源，采用实地调查和遥感调查一体化调查方式，利用航天遥感获取海岸线大面变化数据，对海岸线开展高精遥感（航空、无人机）和地面实地调查（GNSS RTK、激光扫描等）验证，对重要岸线资源可采用实时观测方式进行连续监测。海岛资源调查范围涉及陆域，潮间带和海岛周边海域，调查方法上可采用空天地海调查监测的所有手段，依据海岛资源的细分进行调查监测手段的具体划分。河口、海湾资源调查范围涉及岸滩、岸线和浅海水域。岸滩、岸线资源调查上述已涉及，浅海水域主要采用船载定点、走航式和海床基观测的组合调查监测手段。浅海大陆架资源主要采用船载定点、走航式和海床基观测的组合调查监测手段。

3.2 海洋物质资源调查监测关键技术

海洋物质资源包括海水本身及溶解于其中的各种化学物质、沉积于海底的各种矿物资源以及生活在海洋中的各种生物体。明确海洋物质资源调查的仪器、方法、对象与监测技术，是实现自然资源持续利用的重要内容。

海洋生物资源调查监测项目包括叶绿素、初级生产力和新生产力，微生物，微微型、微型、小型浮游生物，大、中型浮游生物，鱼类浮游生物，大型底栖生物，小型底栖生物，潮间带生物，污损生物和游泳动物。海洋生物调查监测方式包括大面观测，断面观测和连续观测。采样方法包括脱网采样、底质采样，挂板和水面或水中设施上采样等。调查监测和分析的主要仪器设备有采水器、网口流量计、各种网具及附件底质采样器、漩涡分选装置、照相与摄影设备、探鱼仪，生物分类鉴定、计数、测定和称量的器械，离心、干燥、冷藏和烘干的设备，分光光度计、荧光剂、液闪计数仪、质谱仪和高效液相色谱仪等仪器。

海洋矿产资源包括滨海沙矿、石油与天然气、多金属软泥，多金属结核、富钴结壳、热液硫化物以及天然气水合物等。海洋矿产资源调查监测要素包括矿区丰度、覆盖率、品位、区域地质背景、矿床特征、成矿条件、成矿环境、成因机制、富集规律、储量及经济评价、调查技术开采方法、选冶技术、开发环境及对环境的影响等。调查方法包括钻探取样、磁力和重力勘探、电法测量、地震法、放射性剖面测量、磁法和重力测量等。供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要有人工岛、固定式采油气平台、浮式采油气平台与海底采油装置。调查监测仪器包括采矿机、观测声纳、地震仪，地磁仪，重力探测仪、导航仪GPS、回声测深仪，采泥器、钻探仪等。

海洋化学资源调查监测要素一般包括pH值、溶解氧、饱和度、总碱度、活性硅酸盐、活性磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐。对较大规模的海水化学要素调查监测应进行风险分析，指出可能遇到的困难和拟采用的应对措施。在调查监测之前应进行技术方案设计，收集分析调查海区已有的水文、气象、地质、地貌生物和海水化学资料，采样站位的布设应考虑调查监测目的、调查海区、地理位置、地形水动力条件、物质来源、人力物力资源和采样的可能条件等，调查监测时间和频次应根据水环境条件和特定目的确定，调查监测和分析的仪器包括烧杯、广口瓶、锥形瓶、容量瓶、反应瓶、采水器、电磁搅拌器、PH 计、分光光度计等。

3.3 海洋能量资源调查关键技术

我国的海洋可再生能源总量极其丰富，但是海洋可再生能源的强度也比常规能源低，且各种海洋可再生能源的能量又随海域、时间变化，各有其统计规律等特点，明确海洋能量资源调查监测方法是开采利用资源的重要前提。

潮汐能的调查监测要素为潮位（含潮高及对应的潮时）、海湾地形。需要先通过收集区域地形资料、查阅有关文献，在初步了解海湾概况的基础上确定调查区域。调查仪器主要有声学式水位计、压力式水位计、浮子式水位计和地形测量仪器等。

全球波浪能分布是不均匀的，具有区域性和季节性特征。调查波浪能的要素包括：波浪、风、海流和水深。选取的调查站能代表该海域的波浪特征，还应避开影响波浪的障碍物，布放地点便于维护。调查采用的仪器为重力测波仪或声学测波仪。

海流能资源调查首先要在关注海流能高值区块的前提下，确定调查海域区块，然后确定调查断面及调查站位，制定观测计划。调查监测内容主要包括：流速和流向、水深、水温、波浪和风速等。可选取船只定点调查、锚碇浮标调查、走航调查和岸边高频地波雷达调查等方法。

温差能调查监测主要包括：海水温度、盐度、水深。温差能一般采用断面观测或走航观测的方式，调查前根据站位水深确定观测层次，按层次的划分，测量断面上海水水温、盐度及其性相对深度分布。

盐差能调查监测主要包括：淡水径流量（由获取的流速、流向、断面的深度和长度数据计算得出）、水温、盐度。淡水径流量采用走航连续或断面连续观测，使用单船或多船携带声学多普勒海流剖面仪（ADCP）采集数据；断面连续观测是观测断面上设计多个观测点，使用ADCP、流速仪或浮标测流仪器测流。水温和盐度采用同步连续观测。

3.4 特殊生态系统资源调查监测关键技术

特殊生态资源主要是指负载于岸滩、河口海湾以及近浅海的滨海湿地、珊瑚礁和海草床等资源。这类资源的数量、类型、分布等特征依据其赋存部位采用实地调查监测和遥感调查监测组合方法开展，其质量变化监测多采用周期性定点观测和剖面观测为主，主要是生物生态取样分析测试技术。

上升流在上升过程中会将底层二氧化碳和营养物质带到海洋表层，给浮游植物提供了良好的生活环境。以往上升流的研究主要采用实测数据进行观测，近年来，遥感数据精度不断提高，上升流的分析测试方法逐渐变为卫星遥感与船舶观测相结合。目前，人工上升流可以模拟出自然上升流的作用效果，对于人工上升流的观测现在最多采用的是浮标观测网络，主要用于监测温度。还有利用相关传感器进行定点布放观测。针对小尺度小范围环境下的人工上升流监测可采用沿海声层析技术。

深海拥有丰富的物种资源。深海观测监测装备技术包括：深海运载器装备技术(移动观测平台)、深海拖曳探测装备技术(半移动调查平台)、深海原位监测技术(固定观测平台)、深海精细采样系统和深海原位监测传感器技术等。新型传感器技术包括：原位生物化学传感器、原位芯片海洋观测技术以及传感器主动防污技术等。

4 结论

进入21世纪以来，海洋国土空间开发与保护在世界经济可持续发展中扮演着越来越重要的角色。世界经济趋海发展的趋势日益明显，产业布局从内陆向沿海加速推进，进军海洋已成为主要沿海国家的重大战略选择。海洋资源作为我国重要的自然资源和国土空间的组成部分，既是沿海经济社会发展的基础，也是国家海洋权益保障和海上丝绸之路建设的重要支撑。因此，按照自然资源管理需求对海洋资源进行分类，建立“可测量、可调查、可量化”的海洋资源分类体系，是有效实施自然资源管理的前提。我国已开展了多年的海洋调查监测，实现了从近海到深海的跨越。随着调查监测技术的发展，高分辨率遥感监测、智能化原位探测技术等技术的应用，基于智能网联的多平台协同立体化作业将是今后海洋调查监测的趋势。

作者简介：陈广泉（1984―），男，山东青岛人，正高级工程师，博士，主要从事海洋环境与资源调查监测相关研究工作

E-mail：chenguangquan@fio.org.cn

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