【摘要】黨中央、國務(wù)院就加快推進(jìn)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略做出了一系列戰(zhàn)略部署，其中智慧海洋建設(shè)是構(gòu)建海洋強(qiáng)國的重要任務(wù)。圍繞黨的二十大提出的新使命、新要求和重大部署，堅持需求導(dǎo)向，發(fā)揮福建農(nóng)林大學(xué)科研優(yōu)勢，福建農(nóng)林大學(xué)智慧海洋生態(tài)振興實踐隊前往福州市羅源縣羅源灣開展三下鄉(xiāng)實踐，實地調(diào)研當(dāng)?shù)刂腔酆Ｑ蠼ㄔO(shè)情況，針對當(dāng)?shù)睾Ｆ卫憩F(xiàn)狀，結(jié)合Citespace分析當(dāng)今研究前沿，發(fā)揮福建農(nóng)林大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院師生專業(yè)知識，從物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)等角度，提出一系列建議。
【關(guān)鍵詞】智慧海洋；海漂垃圾；Citespace；物聯(lián)網(wǎng)
一、研究背景
海洋約占整個地球表面的2/3，是全球探索新型資源、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、維護(hù)生態(tài)環(huán)境平衡的重要發(fā)展方向，21世紀(jì)更是海洋的世紀(jì)。黨的二十大提出“保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”習(xí)近平總書記對海洋事業(yè)發(fā)展寄予厚望，早在總書記任福州市委書記時就提出了建設(shè)“海上福州”的戰(zhàn)略構(gòu)想。
羅源縣東面臨海，地形特殊，口窄腹大，當(dāng)?shù)睾硨儆诔绷骰匦齾^(qū)，又毗鄰海洋漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)，在季風(fēng)和潮水的作用下，灣外的海漂垃圾不斷涌入灣內(nèi)，垃圾數(shù)量大大超出規(guī)模，治理難度極大。近年來，隨著智慧海洋建設(shè)的推進(jìn)，羅源縣在海漂垃圾治理理念、路徑、模式、手段進(jìn)行了一系列的探索，取得了一定的成效。
二、研究目的
為全面貫徹落實黨的二十大精神，緊緊圍繞“四個更大”重要要求，深入實施“深學(xué)爭優(yōu)、敢為爭先、實干爭效”行動，加快海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，做大做強(qiáng)智慧海洋生態(tài)保護(hù)體系，以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，大興調(diào)查研究之風(fēng)，助力我省海洋生態(tài)保護(hù)數(shù)字化、智能化發(fā)展。福建農(nóng)林大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院“智慧海洋生態(tài)振興實踐隊”前往福州市羅源縣開展“三下鄉(xiāng)”實踐活動，了解羅源縣海洋環(huán)境監(jiān)測的數(shù)字化、智能化建設(shè)情況，發(fā)揮福建農(nóng)林大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院師生專業(yè)知識，為羅源縣海洋可持續(xù)發(fā)展提出合理建議。
三、研究方法
(一)實地調(diào)研法
在實地調(diào)研中，團(tuán)隊選取了羅源縣生態(tài)環(huán)境局大氣監(jiān)測點和吉壁村海漂垃圾檢測點等地進(jìn)行實地調(diào)研，了解羅源縣的智慧海洋建設(shè)現(xiàn)狀。
(二)訪談?wù){(diào)研法
在探究羅源縣智慧海洋建設(shè)情況的過程中，我們通過對該縣生態(tài)環(huán)境局的相關(guān)負(fù)責(zé)人采訪，對羅源縣海漂垃圾治理的數(shù)字化智慧化程度有了更全面的認(rèn)識。
(三)文獻(xiàn)分析法
實踐團(tuán)隊通過搜集國內(nèi)外智慧海洋建設(shè)的相關(guān)資料，聚焦國際、國內(nèi)高水平學(xué)術(shù)期刊中與本調(diào)研主題相關(guān)的文獻(xiàn)，深入研讀和分析該縣智慧海洋發(fā)展情況，為當(dāng)?shù)睾Ｑ髷?shù)字化智慧發(fā)展模式的改進(jìn)提供理論保障。
四、文獻(xiàn)分析
(一) 國內(nèi)外智慧海洋研究與發(fā)展現(xiàn)狀
世界范圍內(nèi)，海洋發(fā)達(dá)國家積極推動海洋信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，高度重視新一代信息技術(shù)和裝備在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用，大力實施國家級海洋專項，持續(xù)提升海洋信息領(lǐng)域整體能力，不斷拓展戰(zhàn)略利益空間。美國于2007年制定了《美國海洋行動計劃》，提出對各類海洋觀測點進(jìn)行整合，建成綜合海洋觀測系統(tǒng)（IOOS），收集、整合和發(fā)布近海水體和海洋數(shù)據(jù)。歐盟提出MarineKnowledge2020計劃，提升不同層級決策的質(zhì)量和可靠性。俄羅斯在2016年開發(fā)出一種可以將通信信息與聲波相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，連接水下潛艇、深海載人潛水器、無人潛航器和潛水員，構(gòu)筑水下“互聯(lián)網(wǎng)”[1]。
在國內(nèi)，隨著國家不斷加大對海洋的投入，海洋的信息化建設(shè)也進(jìn)入快速發(fā)展的黃金時期。國家和沿海省市等先后出臺一系列海洋信息化建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，從海洋觀測、環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多個方面為海洋信息化建設(shè)提供政策支持。歷經(jīng)多年的發(fā)展，我國海洋信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)初顯成效，海洋環(huán)境觀測已逐步建成，海洋資源綜合調(diào)查方法不斷豐富，范圍不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)采集能力和數(shù)據(jù)量大大提高。目前，我國已成功發(fā)射HY-1A、HY-1B、HY-1C、HY-2A、HY-2B等5顆HY系列衛(wèi)星[2]，“蛟龍?zhí)枴薄ⅰ吧詈Ｓ率俊薄ⅰ昂Ｒ硖枴薄ⅰ昂６诽枴薄ⅰ把?號”、“藍(lán)鯨1 號”等一系列海洋裝備不斷成功海試，岸基觀測臺站、高頻地波雷達(dá)、北斗通信、 水下光纖等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備不斷取得突破并逐步投入使用，為我國海洋信息化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)[3]。
(二)文獻(xiàn)計量分析
為系統(tǒng)了解國內(nèi)外智慧海洋研究現(xiàn)狀，利用CiteSpace文獻(xiàn)計量分析工具的關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和突顯分析方法探究整理智慧海洋的熱點研究領(lǐng)域。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)總庫，檢索日期為2023年7月23日。設(shè)置發(fā)表時間限定范圍為2003-2023年，更新時間不限，最終得到412篇文獻(xiàn)樣本。人工對學(xué)術(shù)無關(guān)或報道不明顯的文獻(xiàn)進(jìn)行甄別和剔除，保留具有學(xué)術(shù)研究價值的文獻(xiàn)后，選擇導(dǎo)出，設(shè)置導(dǎo)出格式為Refworks，使用CiteSpace 6.2.R4將格式轉(zhuǎn)換為WOS統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式，并對具有較大重復(fù)內(nèi)容的文獻(xiàn)進(jìn)行去除，最終獲得381篇文獻(xiàn)樣本。
關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析能夠直觀地顯示該研究的熱點內(nèi)容。將CiteSpace設(shè)置時間跨度為2003-2023，時間切片為1，節(jié)點格式設(shè)置為關(guān)鍵詞；剪枝方式設(shè)置為修剪切片網(wǎng)絡(luò)，探究“智慧海洋”主題下的熱點關(guān)鍵詞，了解該領(lǐng)域下的具體研究情況。為了減少重復(fù)性，去除檢索詞和重復(fù)關(guān)鍵詞進(jìn)行排序，可以得出“智慧海洋”研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞排名前十位分別為： “云計算”、“海洋強(qiáng)國”、“人民政府”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“大數(shù)據(jù)”、“信息系統(tǒng)”、“人工智能”、“無人船”、“衛(wèi)星通信”、“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”。可見對基于數(shù)字化和信息化的智慧海洋建設(shè)探究是當(dāng)前海洋可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的研究熱點，同時人民政府的參與以及現(xiàn)代化海洋管理措施也是該研究領(lǐng)域的重要方向。
圖為CiteSpace“智慧海洋”關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜
關(guān)鍵詞突顯分析可以直觀地顯示各個研究項目出現(xiàn)的時間和受關(guān)注程度，有利于研究者跟蹤學(xué)術(shù)熱點趨勢。利用CiteSpace進(jìn)行分析，按照凸顯強(qiáng)度排序，顯示前十個突顯關(guān)鍵詞分別為：“衛(wèi)星通信”、“人工智能”、“海洋產(chǎn)業(yè)”、“數(shù)字海洋”、“無人船”、“產(chǎn)業(yè)園區(qū)”、“人工降雨”、“信息化”、“軍民融合”、“海洋強(qiáng)國”。可以看出，關(guān)鍵詞“衛(wèi)星通信”具有較高的突顯強(qiáng)度，說明以衛(wèi)星通信為代表的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸手段是智慧海洋整體構(gòu)建的難點；大部分關(guān)于智慧海洋的研究都是在2016年左右出現(xiàn)，其中人工智能和信息化起步較晚，在2020年初次出現(xiàn)，但相關(guān)研究的熱度一直持續(xù)至今，說明基于人工智能和信息化的智慧海洋建設(shè)探究仍是當(dāng)前的研究熱點。
圖為CiteSpace“智慧海洋”關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜
五、現(xiàn)狀與建議
目前羅源全縣已經(jīng)初步建設(shè)了海漂垃圾預(yù)警體系，目前設(shè)置海漂垃圾易堆積點監(jiān)測站7個，配備360°全向高清攝像頭，能夠?qū)崟r察看監(jiān)控區(qū)域垃圾清理情況，基本覆蓋轄區(qū)海漂垃圾重點區(qū)域。同時也組建了一支較為專業(yè)化的“海上環(huán)衛(wèi)”隊伍，負(fù)責(zé)清理海漂垃圾，年清理海漂垃圾約2000噸，基本實現(xiàn)了半自動化的海漂垃圾治理，但在數(shù)字化和智慧化程度上仍有一定的提升空間，同時當(dāng)?shù)氐貏葺^為復(fù)雜，對調(diào)研形成了一定的阻礙，因此，實踐隊員以羅源縣海漂垃圾治理實踐情況為支撐，結(jié)合目前研究前沿并根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)展成就與不足、優(yōu)勢與困難進(jìn)行總結(jié)并提出了一系列建議。
圖為福建農(nóng)林大學(xué)連海峰教授與羅源縣生態(tài)環(huán)境局副局長吳隆炳交流羅源縣海漂垃圾治理經(jīng)驗
(一)物聯(lián)網(wǎng)+無人檢測站，構(gòu)建環(huán)衛(wèi)“千里眼”
基于物聯(lián)網(wǎng)+無人檢測站的數(shù)字化檢測模式，能夠讓工作人員不需要每天前往山路險阻，情況復(fù)雜的檢測地點進(jìn)行檢測和記錄，將人力從環(huán)境惡劣、勞動強(qiáng)度大的任務(wù)中解脫出來，把精力投入更高附加值的環(huán)節(jié)，提高有關(guān)部門的工作效率以及人員安全系數(shù)[4]。
針對目前羅源全縣已有的7個海漂垃圾易堆積點監(jiān)測站，可以基于物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行升級改造，將數(shù)據(jù)實時上傳給可視化指揮調(diào)度中心，指揮人員可以通過可視化大屏調(diào)度實時信息，形成“海漂垃圾第一時間發(fā)現(xiàn)——調(diào)度人員第一時間預(yù)警——環(huán)衛(wèi)力量第一時間清理”管理模式[5]，預(yù)期能夠有效解決海漂垃圾監(jiān)管海域范圍廣，監(jiān)管人力不足、清理不及時等問題。
圖為生態(tài)環(huán)境局工作人員帶領(lǐng)實踐隊隊員參觀大氣監(jiān)測點
(一)云平臺+人工智能，提升事態(tài)感知能力
數(shù)據(jù)上“云”，工作人員能夠通過云平臺及時查看相關(guān)數(shù)據(jù)[6]，確保了有關(guān)部門能夠第一時間掌握情況，并及時制定相關(guān)對策解決問題，實現(xiàn)云端“一張網(wǎng)”調(diào)度防控。
在將海漂垃圾易堆積點監(jiān)測站進(jìn)行升級改造的基礎(chǔ)上，羅源縣可以將數(shù)據(jù)上傳到云平臺上，結(jié)合當(dāng)?shù)匮罅鲝?fù)雜的實際情況，可以在大氣仿真的基礎(chǔ)上建立一套海況模型，分析垃圾漂移軌跡及可能登陸的岸灘分布，預(yù)測這些垃圾的漂浮軌跡和最佳攔截點，為海上攔截及岸灘清掃提供日常預(yù)報支持[7]。同時，也可以結(jié)合機(jī)器視覺和人工智能技術(shù)對收集的無人機(jī)航拍或無人檢測站傳來的實時監(jiān)控畫面進(jìn)行處理和識別，分析出海漂垃圾的類型、數(shù)量、位置等信息，自動截屏記錄在系統(tǒng)里形成臺賬方便記錄。云平臺也可將處理要求和相關(guān)信息通過短信及移動客戶端派發(fā)給相應(yīng)的岸段責(zé)任單位及責(zé)任人，及時指導(dǎo)調(diào)度海上環(huán)衛(wèi)隊伍進(jìn)行精準(zhǔn)治理，形成“岸上管、流域攔、海面清”的全鏈條治理機(jī)制。
圖為工作人員向?qū)嵺`隊員展示云平臺建設(shè)情況
(三)航拍器+打撈船，海空協(xié)同打造優(yōu)美海岸帶
無人機(jī)以靈活機(jī)動的優(yōu)勢，可以通過遙控器和地面控制基站進(jìn)行操控，并實時回傳圖像到云平臺進(jìn)行分析[8]，方便海上環(huán)衛(wèi)遠(yuǎn)程查看和實時調(diào)用被監(jiān)測水域的相關(guān)數(shù)據(jù)和影像，擴(kuò)大與強(qiáng)化對重要控制斷面水文水資源信息的監(jiān)測范圍和動態(tài)感知能力。依托現(xiàn)有海漂垃圾治理隊伍配備打撈船舶和海上打撈工具，配套相應(yīng)的環(huán)衛(wèi)船舶靠泊點和上岸垃圾集中堆場，能夠建立有效的岸線保潔，垃圾收集和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，有效提高監(jiān)測效率,并能更加規(guī)范采樣程序，實現(xiàn)海面漂浮垃圾“無人機(jī)檢測——云平臺預(yù)警——打撈船舶打撈——船舶靠泊點轉(zhuǎn)運(yùn)上岸——垃圾集中堆場臨時存放——垃圾焚燒發(fā)電廠處置”[9]的閉環(huán)治理，進(jìn)一步推動“海上環(huán)衛(wèi)”工作常態(tài)化、專業(yè)化、精細(xì)化發(fā)展，有效整治沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)海漂垃圾，實現(xiàn)垃圾及時發(fā)現(xiàn)，不入河、不出界、不下海，確保海岸及海面干凈清潔，無垃圾污染物。打造環(huán)境整潔、景觀優(yōu)美海岸帶。
圖為實踐隊員在吉壁村海灘實地調(diào)查當(dāng)?shù)睾┲卫砬闆r
六、結(jié)語
“十四五”規(guī)劃指出，要協(xié)調(diào)推進(jìn)海洋資源保護(hù)開發(fā)，高質(zhì)量建設(shè)海洋強(qiáng)國。智慧海洋的建設(shè)則是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重中之重，有著重要的意義。實踐隊員以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，大興調(diào)查研究之風(fēng)，走訪了羅源縣生態(tài)環(huán)境局，大氣監(jiān)測站，吉壁村海漂垃圾監(jiān)測點，親身了解了當(dāng)?shù)刂腔酆Ｑ蟀l(fā)展新模式。通過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，羅源縣結(jié)合自身海況特點，推進(jìn)智慧海洋建設(shè)，在海漂垃圾治理上取得了一定的成效，但在物聯(lián)網(wǎng)和云平臺的運(yùn)用上仍有一定的提升空間。
為此，我們從物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合無人監(jiān)測站的應(yīng)用，云平臺的搭建以及海空協(xié)調(diào)的海上環(huán)衛(wèi)隊伍的建設(shè)三個角度出發(fā)給出了我們的思考與對策，以中國特色社會主義高校學(xué)生社團(tuán)力量推動海洋生態(tài)振興數(shù)字化智慧化新發(fā)展，促進(jìn)海洋振興蓬勃發(fā)展，助力羅源縣智慧海洋建設(shè)和生態(tài)振興高質(zhì)量發(fā)展。
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