特別是民用小型無人機發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于遙感測繪、影視拍攝、農(nóng)業(yè)植保、電力巡視、災(zāi)害觀測、緊急救援、物流運輸?shù)让裼妙I(lǐng)域。未來服務(wù)環(huán)節(jié)市場規(guī)模在260～400 億元?；ヂ?lián)網(wǎng)、人工智能、衛(wèi)星導(dǎo)航等技術(shù)的迅速發(fā)展給汽車制造工業(yè)帶來了革命性變革的機會，谷歌、蘋果、亞馬遜、百度、Uber、英特爾等耳熟能詳?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)公司都大力投入無人駕駛技術(shù)研發(fā), 無人駕駛汽車成為當(dāng)今和未來的熱詞。無人船雖然不及無人機和無人車的火熱程度，但是在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，卻已經(jīng)是非常普遍。無人船具有自動化、高效率、安全可靠、可操控性強等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境調(diào)查領(lǐng)域，必將成為未來海洋測繪的智能平臺。除此之外，從無人超市、無人餐廳到無人工廠、無人港口航運等各種形式如雨后春筍，層出不窮。在科技革命的潮流下，各行業(yè)和領(lǐng)域順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢，大力發(fā)展無人技術(shù)是保持行業(yè)生機與活力的必然要求，無人時代即將到來。
海洋測繪是謀劃、決策、規(guī)劃和實施一切國家海洋戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。無論是海洋權(quán)益維護、海洋經(jīng)濟發(fā)展還是海洋科學(xué)研究，都需要高精度、高可靠的海洋空間基礎(chǔ)地理信息，即海洋測繪是海洋保護開發(fā)的眼睛。在海洋測繪現(xiàn)代化進程中，仍然面臨諸多問題：首先現(xiàn)有的海洋船舶測繪平臺作業(yè)成本高、效益低；數(shù)據(jù)采集自動化程度低、實時性差；數(shù)據(jù)不能自動化、智能化處理，工作效率低。諸如視覺圖像、聲學(xué)圖像，對目標(biāo)物的判別尚需人工判讀，面對智慧化時代還任重道遠。如需改變現(xiàn)狀，必須在海洋測繪行業(yè)來一場顛覆式的革命，而無人化技術(shù)的潮流給海洋測繪帶來了新的發(fā)展機遇。
一、無人海洋平臺發(fā)展
⒈無人時代技術(shù)特征
從無人機、無人車等先行行業(yè)來看，無人時代具有以下技術(shù)特征：云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機各終端和其他設(shè)備?；ヂ?lián)網(wǎng)上的云計算服務(wù)特征與自然界的云、水循環(huán)具有一定的相似之處，因此，云是一個相當(dāng)貼切的比喻。云計算服務(wù)具有隨需應(yīng)變自主服務(wù)、隨時隨地可供任何 *** 設(shè)備訪問以及多人共享資源等優(yōu)點。通過云計算服務(wù)，可以將無人化中數(shù)據(jù)上傳云計算器，實現(xiàn)資源的聚合管理與利用。
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能行使獨立功能的普通物體實現(xiàn)互聯(lián)互通的 *** 。物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實世界數(shù)字化，應(yīng)用范圍十分廣泛，包括智能生態(tài)環(huán)境、物流運輸、健康醫(yī)療等領(lǐng)域。計算機不再需要借助人的幫助，就能獲取物質(zhì)世界中各種信息，能夠跟蹤監(jiān)測和計量信息變化，智能決策達到減少浪費、損失的目的。
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大數(shù)據(jù)指來自各種來源的大量非結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)類型多樣、流動速度快和價值密度低的特點。數(shù)據(jù)是社會最寶貴的資源，大數(shù)據(jù)分析在現(xiàn)代研究中越來越突出。隨著技術(shù)進步，大數(shù)據(jù)的大小經(jīng)常改變，截至2012年，單一數(shù)據(jù)集的大小從太字節(jié)（TB）至數(shù)十兆億字節(jié)（PB）不等。大數(shù)據(jù)已在包括大科學(xué)、交通運輸、社會數(shù)據(jù)分析、搜索引擎、金融數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)社交 *** 、電子商務(wù)等等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
人工智能是指使計算機模擬人的思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的技術(shù)。目前人工智能在機器人、控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)與經(jīng)濟政治決策系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。是無人時代最重要的智能決策工具。
移動互聯(lián)網(wǎng)是移動通信和互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，繼承了移動隨時隨地隨身和互聯(lián)網(wǎng)分享、開放、互動的優(yōu)勢，即運營商提供無線接入，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供各種成熟的應(yīng)用。是無人時代最重要的信息交互工具。
總之，無人時代是以智能平臺、物聯(lián)互通、智慧大腦支撐高科技時代。
⒉無人海洋平臺發(fā)展
海洋測繪裝備需要海洋平臺支撐。提到海洋無人平臺，人們首先想到的是無人船和無人水下機器人，除此之外，還包括波浪滑翔機、水下滑翔機、浮標(biāo)、潛標(biāo)等無人平臺。這些平臺是構(gòu)建無人海洋測繪系統(tǒng)的基礎(chǔ)。195年，美國研制了之一艘無人遙控水下機器人，并在西班牙海域成功地回收一枚氫彈，此舉引起了世界各國的重視。至1974年，世界各國共研制了20艘無人遙控水下機器人。由于海洋油氣資源開發(fā)，到1981年，無人遙控水下機器人數(shù)量達到400個之多。也是從這時候開始，中國開始研制水下機器人，并成功研制出“海人”1號(HR-1)水下機器人。無人無纜水下機器人發(fā)展相對較慢，到1988 年全球大概有26 艘。到目前為止，水下機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、水下工程、海洋測繪、搜救打撈、漁業(yè)養(yǎng)殖、環(huán)境監(jiān)測、管道檢測、休閑娛樂等領(lǐng)域。在海洋測繪應(yīng)用中，越來越多的無人無纜水下機器人（AUV）開始集成側(cè)掃聲吶進行測量，而無人有纜遙控水下機器人（ROV）一直以來都作為良好的傳感器搭載平臺服務(wù)于各個領(lǐng)域。
無人船的發(fā)展和許多技術(shù)一樣，最開始應(yīng)用于軍事，在第二次世界大戰(zhàn)后期，盟軍諾曼底登陸采用無人船施放煙霧彈為世界所知。20世紀(jì)90年代以后，隨著信息技術(shù)和遠程控制技術(shù)的發(fā)展，美國海軍開始在無人船上增加海上監(jiān)視等設(shè)備。自此，無人船上開始搭載傳感器進行目標(biāo)探測，世界各國也紛紛加入到無人船的研究當(dāng)中。如今，無人船在軍事、海上巡邏、海洋測繪、環(huán)境監(jiān)測、資源勘探、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著海洋測繪需求不斷增加，出現(xiàn)了無人船協(xié)同組網(wǎng)進行海洋測量等新技術(shù)。
其他無人平臺都有各自特點，波浪滑翔機憑借其強續(xù)航能力，可以長時間采集海洋環(huán)境數(shù)據(jù)；水下滑翔機無需動力便可在海中長時間工作，由我國研制的“海翼7000”滑翔機完成了6329m的水下無人滑翔機世界最深下潛紀(jì)錄；浮標(biāo)和潛標(biāo)都是獲取長周期海洋數(shù)據(jù)的重要調(diào)查手段。
二、無人海洋測繪新理念
“無人海洋測繪”是依托云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和地理空間信息技術(shù)等, 并與強大和先進的無線 *** 體系密切結(jié)合，在全海域范圍內(nèi)建立的一個以空間框架為支撐，自動化動態(tài)采集不同海域空間、時間、物質(zhì)和能量的多種分辨率的有關(guān)海洋資源、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟和自然災(zāi)害等海量大數(shù)據(jù)或信息。按地理坐標(biāo)，從局部到整體，從區(qū)域到全球進行整合、融合及多維可視化描述,數(shù)據(jù)分析和知識挖掘。作為新的智能化海洋測繪技術(shù)，它提供了一種前所未有的測繪海洋的方式，用大數(shù)據(jù)、 *** 化的手段來處理整個海洋的自然和社會活動諸方面信息，它將為人類開發(fā)利用海洋保駕護航。
無人海洋測繪的技術(shù)體系涵蓋了海洋空間大數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應(yīng)用等一系列技術(shù) *** ，將“3S”技術(shù)與最新發(fā)展的云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)構(gòu)成一套完整的智能技術(shù) *** 。無人海洋測繪需要構(gòu)建新的技術(shù)體系，包括內(nèi)業(yè)與外業(yè)、測量與制圖，從數(shù)據(jù)源獲取、數(shù)據(jù)處理到產(chǎn)品制作、信息應(yīng)用形成了一個完整業(yè)務(wù)鏈路，所以，無人海洋測繪體系建設(shè)包括技術(shù)、裝備、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品和隊伍等多個方面。
無人海洋測繪技術(shù)體系由數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)兩大環(huán)節(jié)組成。數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要包括遙感/激光測深、單/多波束測深和側(cè)掃聲吶測量等技術(shù)。數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要包括實時數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。
無人海洋測繪裝備體系由空基平臺、岸基平臺、水面平臺和水下平臺四大類型構(gòu)成?？栈脚_主要有遙感衛(wèi)星和無人機；岸基平臺主要有CORS/驗潮站；水面平臺主要包括無人艇、波浪滑翔器和浮標(biāo)；水下平臺主要有有纜水下航行器和無纜水下航行器兩類，有纜水下航行器可以是水下機器人ROV、DT拖曳平臺等。無纜水下航行器可以是自主航行水下機器人（AUV）、水下滑翔機（UG）和水下直升機等。
無人海洋測繪標(biāo)準(zhǔn)體系由裝備檢測、數(shù)據(jù)測量和產(chǎn)品生產(chǎn)三大類構(gòu)成。對接保障無人海洋測繪全產(chǎn)業(yè)鏈達到行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。無人海洋測繪產(chǎn)品體系應(yīng)該開發(fā)新一代海岸帶4D產(chǎn)品、海底4D產(chǎn)品和海圖產(chǎn)品。隨著裝備體系的更新?lián)Q代，除專業(yè)海圖產(chǎn)品外，應(yīng)該充分發(fā)揮無人海洋測繪裝備平臺移動測量空間大、經(jīng)濟性強的優(yōu)勢，應(yīng)用合成孔徑圖像聲吶、3D側(cè)掃聲吶和激光水下掃描等新技術(shù)，開發(fā)影像海圖新產(chǎn)品。提供更加透明的海洋測繪成果，以滿足人們不斷增長的感知認(rèn)識海洋的需求。
三、無人海洋測繪新領(lǐng)域
在互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)發(fā)展的推動下，信息不斷的匯聚成“數(shù)字海洋”、“透明海洋”和“智慧海洋”，數(shù)據(jù)即將成為當(dāng)今和未來海洋經(jīng)濟增長最快的資源之一。
海洋測繪必然從當(dāng)今數(shù)字化時代向信息化、智能化發(fā)展，以無人技術(shù)為特點的泛在測繪、 *** 測繪和協(xié)同測繪等全新業(yè)態(tài)發(fā)展，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對海洋空間大數(shù)據(jù)的迫切需求。研究無人海洋測繪新模式和新的應(yīng)用領(lǐng)域。
⒈海洋泛在測繪
大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，更加強調(diào)人作為主體或客體與物、與環(huán)境的關(guān)系，這種關(guān)系是動態(tài)和實時的。泛在測繪時代，用戶可以在任何地點和任何時間為認(rèn)知環(huán)境與人關(guān)系而使用和建的地圖，可以隨時隨地創(chuàng)建和使用地圖來解決空間問題。無人海洋測繪突破了傳統(tǒng)海洋測繪的范疇，亟待建立完備精確的海洋時空基準(zhǔn)、海洋環(huán)境探測與地理信息服務(wù)的泛在智能感知 *** 。未來將以遙感衛(wèi)星、海運船舶、海上航空器和海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)等為泛在海洋測繪平臺，結(jié)合北斗定位系統(tǒng)、聲學(xué)連續(xù)運行參考站系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建陸?？找惑w化的時空基準(zhǔn)，逐步建立起資源、事件和目標(biāo)的使用位置信息感知 *** ，實現(xiàn)近海到遠海的全球海洋位置服務(wù)。
圖1 海洋泛在測繪示意圖
⒉海洋區(qū)塊鏈空間服務(wù)
區(qū)塊鏈?zhǔn)墙栌擅艽a學(xué)串接并保護內(nèi)容的串聯(lián)交易記錄，具有區(qū)塊內(nèi)容難以篡改的特性。這種串接的分布式賬本能存放兩方有效記錄交易，并且可以永久查驗。當(dāng)前海洋生態(tài)體系中，海洋漁業(yè)領(lǐng)域最早應(yīng)用區(qū)塊鏈，稱之為“海洋鏈”、“大洋鏈”、“海源鏈”等。海洋鏈作為海洋漁業(yè)消費市場的跨域流通工具，為海上各類消費、海產(chǎn)品交易、漁業(yè)征信提供了可信穩(wěn)定的流通介質(zhì)，無人海洋測繪提供實時透明可視的海洋漁業(yè)生態(tài)場景，建立以養(yǎng)殖、娛樂、電商、交易清結(jié)算、生態(tài)價值補償、金融服務(wù)為核心的行業(yè)創(chuàng)新服務(wù)體系。這種去中心化的全域透明海洋漁業(yè)交易模式，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、效率高、互聯(lián)互通等優(yōu)點，未來區(qū)塊鏈空間服務(wù)將由海洋漁業(yè)領(lǐng)域走向全海洋生態(tài)服務(wù)體系。
圖2 海洋漁業(yè)區(qū)塊鏈體系示意圖
⒊海洋物聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)
近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，越來越多的智能設(shè)備實現(xiàn)了萬物互聯(lián)，但這一技術(shù)此前局限于陸地。隨著人類對海洋認(rèn)知和環(huán)境感知需求的不斷增加，多個海洋大國先后投入海洋信息技術(shù)研究。當(dāng)前，國際上已經(jīng)通過Argo計劃投放大約4000個浮標(biāo)組成了全球?qū)崟r海洋觀測網(wǎng)，美國、歐洲、日本也相繼構(gòu)建了本國的海底觀測 *** ，中國在2017年正式實施國家海底科學(xué)觀測網(wǎng)建設(shè)，計劃用5年時間在東海和南海分別建立海底觀測系統(tǒng)。而海洋物聯(lián)網(wǎng)是通過數(shù)字實體將水下物體智能互聯(lián)的全球范圍 *** ，屬于更高層次的海洋設(shè)備和信息的互聯(lián)互通。融合通信技術(shù)、跟蹤技術(shù)以及嵌入式傳感器技術(shù)，能實時對水下環(huán)境進行感知、監(jiān)測和反應(yīng)，并將水下設(shè)備和陸地設(shè)備之間達成互聯(lián)互通（如圖3）。未來，海洋物聯(lián)網(wǎng)將在海洋科學(xué)數(shù)據(jù)采集、海洋資源開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報、軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
圖3 海洋物聯(lián)網(wǎng)示意圖
基于物聯(lián)網(wǎng)的透明海洋需要海洋時-空地理信息支撐，無人海洋測繪技術(shù)必然是未來海洋物聯(lián)網(wǎng)的信息基礎(chǔ)設(shè)施：海洋時-空地理信息框架維護的關(guān)鍵技術(shù)。
⒋海洋牧場生物導(dǎo)航
海洋牧場是基于海洋生態(tài)學(xué)原理和現(xiàn)代海洋工程技術(shù)，充分利用自然生產(chǎn)力，在特定海域科學(xué)培育和管理漁業(yè)資源而形成的人工漁場。海洋牧場不同于陸地牧場，由于其處于水中不易觀察地理環(huán)境變化，安全生產(chǎn)過程和權(quán)屬、產(chǎn)量管理等更加需要海量時空地理信息決策支持。因此，對于海洋牧場來說，智能化的無人測繪技術(shù)勢在必行。海洋牧場無人測繪嶄新的服務(wù)領(lǐng)域包括生物鏈觀測、生物導(dǎo)航等方面，可為管理提供豐富的海洋牧場生物和環(huán)境信息。生物導(dǎo)航由引導(dǎo)漁群遷徙和尋路兩部分組成，可通過生物機器人實現(xiàn)。生物機器人與海洋生物相同的感知和共生習(xí)性，利用生物機器人能夠引導(dǎo)漁群遷徙到更佳的生殖環(huán)境；能夠觀測到海洋牧場任何人類不能到達的復(fù)雜環(huán)境，可實現(xiàn)“零距離”對海洋牧場全方位的觀察測量。海洋牧場的生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，生物多種多樣，其生物鏈結(jié)構(gòu)不易掌握，但無人裝置測繪為其提供了可能性。利用無人海洋測繪技術(shù)可進行海洋牧場生物多樣性、優(yōu)勢物種觀測、海洋牧場健康程度觀測和生物活動導(dǎo)航等。
⒌海洋保險風(fēng)險預(yù)測
海洋災(zāi)害等各類海洋風(fēng)險帶來的問題對海洋經(jīng)濟發(fā)展的影響不可避免，海水養(yǎng)殖和海洋工程都是高風(fēng)險項目。在此背景下發(fā)展起來的海洋保險開始助力海洋經(jīng)濟發(fā)展。一方面，海洋經(jīng)濟具有風(fēng)險性高、資金需求量大、投資周期長、門檻相對更高的獨特性，使得我國的海洋保險仍然面臨許多難題；另一方面，我國在海洋方面的現(xiàn)有法律體系建設(shè)并不能滿足海洋保險產(chǎn)業(yè)的要求，海洋保險體系和制度的確立和完善時不可待。在現(xiàn)有經(jīng)驗的總結(jié)基礎(chǔ)上，海洋保險向精準(zhǔn)化和信息化發(fā)展，并推動生態(tài)化和全球化經(jīng)濟，發(fā)揮 *** 在海洋經(jīng)濟發(fā)展中起的主導(dǎo)作用，轉(zhuǎn)變自身的職能促進保險業(yè)的完善和發(fā)展，以法律手段支持海洋漁業(yè)保險的長期穩(wěn)定發(fā)展。提高海洋科學(xué)技術(shù)，培養(yǎng)相關(guān)海洋測繪人才隊伍，推動海洋保險不斷改革，完善海洋經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進海洋經(jīng)濟的發(fā)展。
圖4 海洋保險主要業(yè)務(wù)
無人海洋測繪技術(shù)為海洋災(zāi)害引起的財產(chǎn)損失保險等的科學(xué)定損、理賠提供必要的快速高效的先進災(zāi)情調(diào)查技術(shù)手段。通過綜合利用無人海洋測繪和地理空間信息技術(shù)提供的災(zāi)情地理環(huán)境數(shù)據(jù)與空間分析決策支持，研究并實現(xiàn)科學(xué)、高效的災(zāi)害保險、財產(chǎn)損失定損理賠方式，建立海洋災(zāi)害預(yù)測模型，為科學(xué)合理動態(tài)評估年度保險費用提供決策支撐。
例如，在水災(zāi)養(yǎng)殖損失定損中，需根據(jù)每個養(yǎng)殖戶圍欄的進水高度進行合理的受災(zāi)評估，因此需要在水災(zāi)發(fā)生的高風(fēng)險時段進行水深測量，并保障所測數(shù)據(jù)的精確性與有效性，為災(zāi)后合理定損、理賠管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。這樣的高風(fēng)險、高效率、高成本的海洋測量工作期待無人海洋測繪技術(shù)。
四、結(jié)束語與建議
發(fā)展我國的無人海洋測繪技術(shù)是十分迫切的，它們是未來海洋開發(fā)保護和保障海洋權(quán)益重要的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性技術(shù)。也是各國都十分重視和致力研究的領(lǐng)域，隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海洋測繪領(lǐng)域也將迎來無人化的技術(shù)革新潮流，并產(chǎn)生一系列無人海洋測繪新模式和新領(lǐng)域。目前，無人海洋測繪技術(shù)正處于飛速發(fā)展的關(guān)鍵階段，為此提出如下建議:
⑴制定中國的無人海洋測繪技術(shù)發(fā)展計劃。根據(jù)國家物聯(lián)網(wǎng)等智能無人關(guān)鍵核心技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，制定我國無人海洋測繪技術(shù)的發(fā)展計劃，充分發(fā)揮 *** 、科研院所和企業(yè)各自的優(yōu)勢與能力，有計劃地加快該領(lǐng)域的發(fā)展，引領(lǐng)無人海洋測繪技術(shù)世界先進水平。
⑵制定無人海洋測繪需要的專用微型智能化傳感器與專用智能無人平臺裝備的研制規(guī)劃。目前符合需求的傳感器與專用智能無人平臺很少，相當(dāng)多的傳感器靠國外進口，而進口這些專用傳感器與專用設(shè)備因技術(shù)封鎖困難重重。該項工作至關(guān)重要，直接影響無人海洋測繪技術(shù)的發(fā)展。
⑶充分利用與發(fā)揮現(xiàn)有智能無人技術(shù)基礎(chǔ)與技術(shù)成果，開展應(yīng)用試驗示范。避免低水平的重復(fù)，避免造成人力、物力的浪費。
