在當今信息技術與海洋科學深度融合的時代背景下,大數據與遙感技術正以前所未有的力量,驅動著海洋科學研究與應用邁向新的高度。浙江大學劉仁義教授及其團隊在海洋大數據創新技術領域,特別是在遙感信息系統的研發與應用方面,取得了令人矚目的成就,為我國的海洋觀測、資源開發、環境保護與災害預警提供了強有力的科技支撐。
一、海洋大數據:挑戰與機遇并存的新領域
海洋覆蓋了地球表面約71%的面積,其物理、化學、生物過程復雜多變,數據具有海量、多源、異構、實時性要求高等顯著特點。傳統的海洋觀測與數據處理方法已難以滿足精準認知和高效利用海洋的需求。海洋大數據技術的興起,旨在通過對海量、多維度海洋數據的采集、存儲、管理、分析與可視化,挖掘其內在規律與價值,從而服務于海洋科研、經濟與國防建設。
二、劉仁義教授團隊的核心創新:遙感信息系統
在眾多海洋數據來源中,遙感技術以其覆蓋范圍廣、信息獲取快、監測成本相對較低等優勢,成為海洋動態監測不可或缺的手段。劉仁義教授領銜的浙江大學研究團隊,聚焦于海洋遙感大數據的處理與應用瓶頸,構建了先進的海洋遙感信息系統。該系統集成了多項創新技術:
- 高效能數據同化與融合技術:針對多源衛星遙感數據(如光學、紅外、微波、高光譜等)以及海洋實測數據(浮標、船舶、Argo剖面浮標等),開發了先進的數據同化算法與融合模型。這不僅提高了數據的時空一致性與精度,還能有效填補觀測空白,生成高分辨率、高精度的海洋環境參數產品,如海面溫度、葉綠素濃度、海面高度、海浪場、海流場等。
- 智能信息提取與知識發現:利用機器學習、深度學習等人工智能方法,對海量遙感影像進行自動化解譯與分析。例如,實現對赤潮、溢油、海冰、臺風引起的海面變化等海洋現象的自動識別、監測與動態追蹤,極大提升了海洋環境監測與災害應急響應的效率與準確性。
- 高性能計算與云平臺支撐:面對遙感數據巨大的計算與存儲需求,團隊構建了基于高性能計算和云計算架構的數據處理與服務平臺。該平臺能夠實現遙感數據的快速處理、產品的在線生成與發布,為用戶提供便捷、高效的“數據-信息-知識”服務。
- 可視化與決策支持系統:將處理分析后的海洋大數據,通過先進的三維、動態可視化技術進行直觀呈現,并結合海洋動力模型、生態模型等,構建了面向特定應用場景(如漁業資源評估、航運路線規劃、近海污染監測、海岸帶管理等)的決策支持系統,將數據價值直接轉化為應用效能。
三、創新技術的廣泛應用
劉仁義教授團隊研發的海洋遙感信息系統及相關技術,已在多個領域展現出廣闊的應用前景和實際價值:
- 海洋環境監測與保護:實時監控我國近海及全球重點海域的水質狀況、生態變化,為海洋污染防治、生態系統健康評估提供科學依據。
- 海洋防災減災:提升對臺風、風暴潮、海嘯、赤潮等海洋災害的監測預警能力,為防災減災決策提供及時、準確的信息支持。
- 海洋資源開發與管理:服務于海上風電場選址、漁業資源探測與養護、海上交通安全保障等,促進海洋藍色經濟的可持續發展。
- 全球變化研究:通過長時序的遙感大數據分析,深入研究海洋在氣候變化中的作用,如海平面變化、海洋熱含量變化等,為應對全球氣候變化提供關鍵數據。
- 極地與深遠海探索:為極地冰情監測、深遠海環境調查等前沿探索任務提供重要的遙感數據支持與信息產品。
四、與展望
劉仁義教授及其團隊在浙江大學的工作,是推動海洋科學與大數據、人工智能交叉融合的典范。他們構建的海洋遙感信息系統,不僅是一套技術工具,更是一個開放的、不斷進化的知識創新平臺。隨著我國“海洋強國”戰略的深入實施和全球對海洋認知需求的不斷提升,此類創新技術將持續發揮關鍵作用。期待通過更廣泛的學科交叉、更緊密的國際合作,進一步深化海洋大數據的挖掘與應用,為人類更好地認識海洋、經略海洋、保護海洋貢獻中國智慧與浙大力量。