智慧监测助力提升海洋生态环境治理现代化水平

文｜ 许自舟 陶冠峰

《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》要求建立完善现代化生态环境监测体系，构建智慧高效的生态环境管理信息化体系，提高生态环境治理现代化水平。《“十四五”生态环境监测规划》（环监测〔2021〕117号）也明确提出“开展全国生态环境智慧监测试点，打造国家—省—市—县交互贯通的会商系统和智慧监测平台”。海洋生态环境监测是构建生态环境“大监测”格局的重要组成部分，需要进一步加强现代化信息技术的应用，实现监测感知高效化、数据集成化、分析关联化、应用智能化、测管一体化、服务社会化，提升海洋生态环境治理现代化水平。

海洋智慧监测现状与形势

智慧监测是提升海洋生态环境治理现代化水平的重要手段

生态环境监测是生态环境保护的基础，是生态文明建设的重要支撑。监测能力现代化是生态环境治理现代化的重要组成部分。生态环境智慧监测应用物联网、区块链、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，智能感知生态环境，深入挖掘大数据资源价值，高效提升服务能力，最能体现生态环境监测现代化水平，引领环境监测未来发展趋势。海洋是协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护的战略要地，相较于陆域环境治理，海洋生态环境治理难度较大，基础能力薄弱。通过开展生态环境智慧监测，构建陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，进一步加强政府主导、部门协同、企业履责、社会参与、公众监督的监测格局，充分发挥生态环境监测对生态环境保护的支撑、引领和服务作用，是落实“监测先行、监测灵敏、监测准确”的重要举措。以“数”为“核”建立陆海联动的创新应用场景，赋能减污降碳协同增效，带动海洋生态环境治理体系完善和治理能力提升，以生态环境监测信息化、数字化、智慧化促进海洋生态环境治理现代化。

智慧监测在海洋生态环境治理中的应用和发展

我国海洋生态环境监测起始于二十世纪七十年代，从最初污染监测为主发展到现阶段环境质量监测、生态监测和专项监测相结合，监测项目不断增加，监测空间范围从近岸、近海向大洋、极地和深海拓展，为统筹污染治理、生态保护和应对气候变化，深入打好污染防治攻坚战，改善生态环境质量提供了重要支撑保障。伴随海洋生态环境治理的逐渐深入，智慧监测得到日益发展和应用，卫星、飞机、雷达、浮标自动监测站等先进监测手段越来越多地应用到海洋生态环境监测工作中。目前，我国海洋卫星在轨7颗、环境卫星在轨6颗，生态环境系统内海浮标自动监测站70余套，充分发挥了卫星遥感大范围、大信息量、速度快及海洋浮标实时、连续的优势。海洋监测船舶总吨位、续航能力和抗风浪性能不断加强，海洋水文气象、海洋物理等现场监测仪器设备率先达到自动化水平，色谱质谱联用仪、流式细胞分析仪、浮游生物智能鉴定计数仪等精密仪器设备广泛应用于实验室分析。形成了以“船舶采样+实验室分析检测”为主，卫星遥感、浮标自动监测站等先进监测手段为辅的监测能力布局。

随着智慧监测的发展，海洋监测大数据治理和创新应用水平稳步提升。国家层面建立了全海域生态环境综合数据库和海洋生态环境监督管理系统，实现了国家事权和部分沿海地方事权监测数据的集中管理和统一评价，为生态环境质量会商、海洋生态环境监管及应急管理等提供决策支撑。基于采样加密编码技术，推进了海水水质采测分离工作，应用大数据技术开展监测数据质量核查，保障监测数据真、准、全。公开发布国控点位海水水质监测信息和部分沿海城市海水浴场水质周报信息，努力满足公众的环境知情权、参与权、监督权。创新应用船舶自动识别系统（AIS）航迹数据、海洋倾倒区监测数据等，及时发现倾废船舶疑似违规倾倒活动线索，实现了废弃物海洋倾倒活动的非现场监管，系统被遴选为典型应用案例接入了国家“互联网+监管”平台，监管成效显著。沿海地方也积极探索海洋大数据创新应用场景，出现一大批优秀应用案例，如福建省在海漂垃圾综合治理方面，综合应用卫星遥感、无人机、人工智能、生态云等现代科技和信息化手段，构建海漂垃圾“查、测、溯、治”全链条“云”管控，探索出一套具有福建特色的智慧治理模式。

智慧监测是“十四五”海洋生态环境监测发展的方向和目标

为落实《“十四五”生态环境监测规划》提出的开展全国生态环境智慧监测试点，2022年2月，生态环境部印发了《生态环境智慧监测创新应用试点工作方案》（环办监测函〔2022〕 63号），在13个试点省份和16个试点地级市（含雄安新区）开展试点任务。其中，江苏省通过在海洋监测执法船上搭载自动化监测设备，试点构建走航式海洋生态环境大数据集成“智慧大脑”，实现“透明海洋、数字生态、智慧监测”，“加强海洋生态环境监测能力建设，完善生态环境监测技术体系，实现海洋生态环境数字化智能化监测监管”，已成为沿海11个省（区、市）“十四五”生态环境监测规划和海洋生态环境保护规划的标配。广东将实施粤港澳大湾区“智慧海洋”工程，建设海洋生态环境信息系统；广西将建成 “生态云”海洋生态环境智慧监管平台，汇聚现有在线监测监控平台数据及常规海洋环境质量监测数据，探索北部湾流域、海洋动力、污染扩散等模型的建立和集成应用。

海洋智慧监测的短板

智慧监测核心技术和设备供给不足

传感器技术是智慧监测的核心技术，我国自主研发的海洋传感器产品少，产业化规模小，产品长期稳定性和可靠性不高，市场竞争力低。新原理、新方法、新技术的研究力度不够，自主创新力不强，研、产、用联合机制尚未形成。传感器关键材料、器件支撑配套能力不足，微加工工艺水平不高。监测设备集成度、能源供给、数据传输、组网运维等方面，仍需进一步优化提升。

测管协同水平有待进一步提升

海洋环境监测体系有待进一步健全，现代化监测能力基础薄弱，监测任务的设计需围绕海洋环境质量管理、生态保护、环境监管等目标进一步优化完善。智慧监测水平较低，监测频率不高，数据资源开发利用不足，创新应用场景较少，对重点海域综合治理和美丽海湾建设的支撑和服务保障还需进一步加强。

数据共享等相关制度不健全

数据共享是推动智慧监测创新应用落地见效的重要举措，当前，政务信息资源共享虽取得了重要进展，但仍存在共享内容不全面、共享不及时、跨部门共享难度大等问题，数据资源价值尚未充分释放。安全问题是影响数据共享的关键，需要从政策法规、制度管理、标准规范和技术保障等方面统筹协调数据安全，深入推进数据共享。

发展海洋智慧监测的几点建议

加快构建“天空地海”一体化的海洋生态环境智慧监测网络

不断完善生态环境监测技术体系，加快推进新技术、新装备的研发与应用，全面提高监测自动化、标准化、信息化水平。在传统“船舶采样+实验室分析检测”的基础上，打造现代化海洋生态环境监测船，发展环境监测AI人工智能实验室，推动采样、运输、流转、仓储、检测等全流程的自动化和智能化，将实验室人员从复杂的样品处理和重复的分析检测工作中解放出来。由于海洋自然环境的复杂性和特殊性，对智能感知设备的研发提出了更高要求，需要各方加大资金投入，突破技术“瓶颈”和解决应用难题，重点发展海洋化学、生物生态、碳监测等关键核心部件和高端精密装备。按全国海洋生态环境监测工作部署，开展沿海地方浮标自动监测站监测数据的联网接入试点，逐步实现在线监测数据的集中管理和大数据应用。研究提升遥感卫星的时空分辨率，在海洋宏观要素分析、海洋自然保护地生态监测、碳汇监测中充分发挥卫星遥感范围广、速度快的优势。抓住国家发展新基建的重要机遇，组网集成卫星遥感、无人机、无人船、浮标、潜标等设备，构建覆盖近岸、近海、远海、大洋、极地和深海的“天空地海”一体化海洋生态环境智慧监测网络，实现科学、精准、全面、快速监测，为实现海洋生态环境治理现代化提供大数据支撑。

积极拓展海洋监测大数据创新应用场景

面向海洋生态环境监测、监管及应急管理需求，落实“五个精准”要求，构建海洋监测大数据创新应用场景，提升大数据资源挖掘与应用能力。在海洋监测领域：开展智能化数据通讯技术及精准定位技术的应用研究，解决远海自动监测数据传输的难题，确保监测全过程实时定位和全程追溯；加强环境DNA技术在海洋生物生态监测中的推广应用，基于AI图像识别技术监测滨海湿地海鸟种类和数量，应用卫星遥感技术反演海水养殖区域位置、入海河口悬浮物浓度、核电厂周边海域温度及盐度的空间分布，提升卫星遥感对海水营养盐等要素反演精度，实现海洋生态环境的数字化监测；运用大数据技术深入开展海洋生态环境质量综合评价及变化趋势分析，预测海洋低氧、赤潮的发生，提升海洋生态环境风险防控水平。在海洋环境监管领域：应用雷达、高空全景视频摄像头等监控手段，及时发现入海排污口水色异常、禁渔期违规捕捞、保护地人类非法活动等，实现智慧化监管；应用无人机、无人船、大数据技术及模型模拟技术，精确开展入海污染物溯源解析；探索数字孪生技术在海洋生态环境预警预测，海洋突发性污染事故应急管理工作中的融合应用，实现“用数据决策、用数据监管、用数据服务”的目标。

大力提升海洋生态环境信息资源社会化服务水平

研究基于长时序、广覆盖、多元异构监测数据整合和一体化管理技术，完善海洋监测大数据平台建设，建立“统分”结合的数据整合汇聚模式，进一步提升大数据综合治理能力，加强部门间信息共享，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的监测数据互联互通。坚持以人民为中心，依法依规开放监测数据，深入挖掘数据作为生产要素的价值和潜能，打造智慧便捷、公平普惠的数字化服务体系，建立多元化共享服务模式，满足不同用户共享需求，面向科研院所、涉海企业、社会公众等提供数据服务、算法服务和咨询服务，让数据多跑路、百姓少跑腿。建立完善的监测数据治理标准规范，编制海洋生态环境监测数据资源目录和数据共享服务目录，大力提升海洋生态环境信息资源社会化服务水平。研究出台监测数据相关管理制度，解决制约信息资源社会化服务过程中面临的数据所有权、管理权和使用权等问题，应用区块链技术构建数据流通监管框架，保障数据安全。

依托数字化转型协同推进海洋智慧监测创新应用落地见效

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，加快数字化发展，建设数字中国，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。在此背景下，各级生态环境部门加快推进生态环境治理数字化转型，智慧监测创新应用作为生态环境治理数字化转型的重要内容，应按照生态环境信息化“四统一、五集中”要求，一体谋划、一体部署、一体推进，打造统一的生态环境治理数字化“底座”，以支撑实现国家与地方平台数据对接和业务协同，以数字技术推动生态环境治理流程再造和模式优化，不断提高科学决策、智慧监管水平。依托数字化转型，以构建大数据创新应用场景为核心，以提升智慧感知能力和大数据治理能力为基础，以培养复合型创新人才、谋划重大信息化工程、引导社会资本参与为保障，推进海洋生态环境智慧监测创新应用落地见效。