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电子技术与软件工程
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1 引言
在海洋生态文明和生态物联网建设实践中，现有的管理体系与全面深化改革、生态文明建设、海岛治理体系和治理能力现代化的要求尚有一定差距：海洋生态文明建设布局规划不合理或执行力度不足，导致沿海地区涉海生态工程项目建设散乱、数量虽多但往往规模偏小；海洋生态监测网络建设完成后，海洋生态环境的变化如何，是否达到建设的目的，管理部门缺乏大量数据支撑，无法精细化管理、缺乏信息服务和应用创新等问题依然存在。 本文以地理空间信息资源库为依托，充分考虑海域开发以及大数据应用，实现“监测-分析-展示-管理决策”一体化的系统集成，可及时掌握和分析生态环境数量与质量、动态变化，实现“海陆一张图”辅助决策
支持，加强海洋环境管理的科学性与及时性，提高海洋管理和海洋生态文明示范区域建设水平，为海岸带、海岛、海湾环境和综合调控提供信息化技术保障，全面提高海洋环境监控信息为管理和决策服务的效能。2 浅海区立体监测与生态物联网
本项目搭建海洋环境监测领域中的物联网，将传感网与互联网基于观测平台综合运用到海岸带环境监测中，通过在监测海岸带和海域搭建无线传感器网络采集海洋环境信息，经互联网实时传输采集数据，在数据接收端完成数据的接收与处理并具有管理整个系统的功能，从而构建一种基于物联网的海岸带、海岛及近海海洋生态环境监测系统（图1）。
2.1 海岸带、海岛及其近海海域监测内容
汕头市海岸带与海岛部分需要监测的对象包括“海陆统筹”中的陆地地理实体及其变迁特征：
（1）海岸线的位置、长度、类型和岸线变迁等；
（2）海岸带的滩涂、植被、滨海湿地、海洋保护区、旅游区、港口、航道、海岸带围填海等的类型、面积和分布等及其动态变化；
（3）海岸带围填海、海岸（洋）工程等对海岸线、海岛、及海岸带资源和土地利用的影响；
（4）海岛及其滩礁的潮间带、植被、湿地、土地利用、地形地貌等位置、类型、面积和分布及其动态变化等景观特征；
（5）海岸带的地下水水质、咸潮入侵、海岸侵蚀等。
粤东浅海区立体监测与生态物联网业务架构dvd不完全手册
聂旭清1 凌玉荣2 段炼3* 温小婷2 梁伟坚1
（1.广东邦鑫数据科技股份有限公司 广东省广州市 510000）
（2.南宁师范大学地理科学与规划学院 广西壮族自治区南宁市 530001）（3.南宁师范大学自然资源与测绘学院 广西壮族自治区南宁市 530001）
海洋和气象实时观测和水体生态物联网监测主要针对流体对象（水、气）及其实时动态变化，主要包括：
（1）各海湾、河口等区域的水质（污染物、叶绿素、赤潮、溢油、悬浮泥沙、pH 、DO 浓度等）、浊度、生物种等，海洋生态环境参数；
（2）海流、海温、盐度、海表面高度、海面风场等海洋动力环境参数；
（3）台风、海岸带与海岛及近海的天气状况、气象七要素（温度、气压、湿度、风速、风向、降水量和大气能见度）等海洋气象环境参数；
（4）海洋内波、中尺度漩涡、上升流、海洋锋、海洋藻华、赤潮等海洋现象与过程及其动态变化。
陆上生态系统的现场补充调查内容，主要包括：（1）陆源污染源的分布；
（2）海岸带海岛生态落的分布、结构和类型等；
（3）开展海岸带海岛和海洋生态受损评估状况调查与评估，推进海洋生态修复。2.2 海洋立体观测网
“陆-海-空-天”立体观测网由以下3种观测平台组成。
摘 要：本文研究搭建粤东地区“陆-海-空-天”多级海洋立体感知网、海岸带海岛生态物联网，实现全方位、自动化的监控，实现在线监测数据的实时刷新、临界提示、超标报警，实时掌握海域环境状态，全面提升海域生态环境监管水平，实现对突发海洋灾害提前预警的能力，及时发布应急措施，减少海洋灾害带来的经济损失。
关键词：
海洋监测；物联网；立体监测
●项目名称：国家自然科学基金项目（41961062）；广东省促进经济高质量发展专项资金海洋经济发展项目（GDOE[2019]A49）；广西自
政党文化然科学基金项目（2018JJA150089）；广西研究生教育创新计划项目（JGY2020121）；南宁师范大学新工科研究与实践项目；南宁师范大学大学生创新创业训练计划项目。
图1：立体监测与生态物联网框架图
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固定观测站台：
（1）海洋固定式观测平台：这类平台可以集成海洋和气象两类观测设备，实现海洋、气象多种要素的立体同步观测。其他类型的固定式观测平台还包括适用于较深海域的海床基观测系统和潜标观测系统等。
（2）岸基固定式观测：包括岸基观测站或石油平台观测站，对沿岸海域的水文气象环境进行观测，或对生态环境进行监测，本项目选用高频雷达观测系统，利用高频辐射电波，从雷达回波中提取波浪场、表面流程、风场等海洋环境信息。
（3）岸基台站观测主要靠海洋观测仪器设备来实现，观测仪器设备主要包括压力式无井验潮仪、浮子式有井验潮仪、水位计、声学测波仪、波浪仪、自动气象仪、感应式盐度计、电极式盐度计、pH 计、DO 测定仪等组成的海洋水文气象自动观测系统。
移动式观测平台：海面移动式观测平台包括各种类型的无人船（艇），可以完成海洋生态监测、海洋调查和海洋测绘等任务。本项目拟采用通用型船体，由碳纤维、玻璃钢、凯夫拉复合材料等构成的船体，结合上下隔舱设计，使得全船水密、防沉、防颠覆；无人船的通用型数据接口、供电系统及机械结构设计，适宜搭载多种测量、测绘传感器，船体吃水更浅，可抵达有人船、观测站等无法企及的测量区域，使得应用更灵活。
“空-天”基观测平台：天基观测平台包括各类对地观测卫星，空基观测平台包括普通航空器（飞机、飞
针织圆机艇、热气球等）及各类无人机。主要监测陆地地理实体及其变迁特征：海岸线；海岸带的滩涂、植被、滨海湿地、海洋保护区、旅游区、港口、航道、海岸带围填海等。2.3 生态物联网
项目采用具有智能特征的数据采集与控制模块构建的集成式传感器系统，并在汕头市海岸带、近海海域的重点区域内合理布局数据采集网，组建浅海区生态物联网，主要模块有：
海面监测模块：通过布放在海面的移动平台和固定平台，形成结构灵活的观测网，观测水温、盐度、酸碱度（pH 值）、电导率、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝绿藻等参数。
气象观测模块：采集风速、风向、温度、气压、相对湿度、雨量等6个参数，可布放在海岸带、海岛及其近海海域的重点区域，形成监测网络。
咸潮入侵自动监测模块：由微功耗测控终端、水位监测记录仪、通信网络等组成，主要监测要素是水位、水温、水质等，水体中卤族元素（氟、氯、溴、碘等）的监测结果能够客观反映咸潮入侵的程度。
大气质量在线监测模块：包括分析仪模块、校准模块、采样系统、数据记录器、无纸表格记录器、通讯系统等，通过数据传输网络和接收平台即可远程获取空气质量数据。
视频监测模块：包括海岛重点区域视频监控设备、海岸线监控设备，及视频灯光辅助设备和数据传输
网络等，实现海岸带海岛重点区域的视频信息获取。
能源供应模块：主要包括光伏阵列、水密控制箱、太阳能充电控制器。
通信模块：采用数字图传、4G 移动互联网和VPN 专网等方式，将收集的视频、水质、水文等数据传输至沿岸和系统。
防雷模块：高频地波雷达观测站、岸基海洋气象观测站、海岸带视频监控设备、大数据管理/遥感资料中心综合机房、岸基控制
与管理站（或设备机柜）等需进行防雷保护。3 立体监测与生态物联网业务架构的应用3.1 海陆生态环境质量服务
将海洋立体观测网、海岸带生态物联网和遥感等的监测结果制作为专题产品和公众化产品，公众通过WebGIS 、移动端APP 和小程序等访问查看公众化产品，实时了解汕头市海岸带、海岛及近海的生态环境质量信息，包括海岸带水体、土壤、土地利用、空气质量等陆地环境信息；海面风、浪、流、潮、水质等海洋环境信息等。
3.2 海洋预警报和海洋防灾减灾信息服务
公众可以实时获取海岸带风、降水、温度、湿度等气象信息和台风、风暴潮、海浪、裂流、赤潮、海岸侵蚀、咸潮入侵等海洋灾害的预警报信息、有效防灾措施和减灾应急方法等。此外，公众还能了解到与海洋灾害有关的专业知识，认识并掌握防灾减灾的基本常识和技巧，提高公众个体防灾减灾措施的科学性、有效性和及时性，降低灾害损失。4 结束语
本文基于GIS 技术及大数据平台，结合监控、监测设备实现对海岸带、海岛及其近海海洋生态环境质量在线监控数据的实时接入，管理人员可及时掌握岛屿及周边生态环境质量状况，真正实现自动监控数据实时、直观、动态、可视化管理和展示。实现全方位、自动化的监控，实现在线监测数据的实时刷新、临界提示、超标报警，实时掌握海域环境状态，同时根据监测数据异常显示，利用GIS 空间分析技术进行相关分析，完善海洋预警体系，全面提升预警能力。
以地理空间信息资源库为依托，充分考虑海域开发以及大数据应用，实现“监测-分析-展示-管理决策”一体化的系统集成，可及时掌握和分析生态环境数量与质量、动态变化，实现“海陆一张图”辅助决策支持，加强海洋环境管理的科学性与及时性，提高海洋管理和海洋生态文明示范区域建设水平，为海岸带、海岛、海湾环境和综合调控提供信息化技术保障，全面提高海洋环境监控信息为管理和决策服务的效能。参考文献
[1]祝康华.海洋环境监测信息化体系协同运行实践与思考[J].
美士灵
信息与电脑(理论版),2020,32(08):207-208.
[2]化娜丽，陈小刚，陈萍，宋文恩，何琬.海洋环境监测立体感
知体系[J].中国海洋平台,2021,36(01):78-83.作者简介
聂旭清（1979-)，男，江西省宜春市人。副总工程师，高级工程师。研究方向为海洋、渔业、港口大数据挖掘及行业解决方案。凌玉荣（1989-)，男，壮族，广西壮族自治区博白县人。硕士研究生学历。研究方向为数据挖掘与分析、计算机视觉等人工智能技术在海洋渔业数字化上的应用。
段炼（1981-）（通讯作者），男，湖南省祁阳县人。博士，副院长，教授，硕士生导师。研究方向为时空数据挖掘及测绘地理信息。温小婷（2000-），女，广西壮族自治区玉林市人。大学本科学历。研究方向为地理信息系统平台研发。
梁伟坚（1992-），男，广东省湛江市人。大学本科学历，工程师。研究方向为大数据架构、人工智能。
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