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新京报讯（记者张建林）2月6日，记者从自然资源部第一海洋研究所（以下简称“海洋一所”）获悉，在联合国“海洋十年”海洋与气候无缝预测（OSF）大科学计划支持下，该所科研团队成功研制出低成本、高精度、智能型的新一代全球导航卫星系统（GNSS）海洋表层漂流浮标，为大幅提升海洋观测和监测能力提供了新的重大契机。
据介绍，OSF项目首席科学家、海洋一所乔方利研究员带领团队自主研制的新一代GNSS表层漂流浮标，利用GNSS卫星信号，可以精准获取浮标的空间位置、时间、波高、周期、波向、表层流速、表层流向、表层海洋温度、表层海洋盐度、大气水汽含量等10个参数。
新一代全球导航卫星系统（GNSS）海洋表层漂流浮标。自然资源部第一海洋研究所供图
海洋一所表示，这一成果得益于联合国“海洋十年”咨询委员会成员——乔方利研究员团队多年的原创性研究。其研究表明，小尺度海浪通过调制上层海洋混合和海气通量，在大尺度海洋环流以及全球气候变化中扮演着重要角色。因此，海浪观测不仅本身具有重要意义，其对大尺度海洋环流和全球气候变化精准预测也至关重要。
自2016年开始，通过海洋多学科深度合作，利用北斗、GPS、GLONASS、Galileo等GNSS卫星，该团队攻克了浮标硬件设计和数据处理系列关键技术，包括低成本GNSS单站实时在线高精度测速定位、波浪要素和水汽含量等多要素实时在线反演、波浪谱宽谱拓展捕获、融合北斗短报文通信的多要素编码回传与控制、低功耗高性能算法优化、浮标小型化随波性优化等，这些自主技术突破极大提高了海浪与大气水汽含量的反演精度，不但避免了精密差分定位的服务成本，而且大幅度降低了卫星通讯负担。
截至目前，该团队已开展了十余次现场观测实验，并与目前通用的海洋经典观测设备进行了多次比对。结果显示，该浮标的观测精度与精密测浪设备如“波浪骑士”的差别仅厘米量级，但观测成本却大幅降低，新一代GNSS浮标的成本只有国际通用观测设备的10%。
据介绍，该团队研发了多个型号的GNSS浮标。基础型浮标为基本配置，可以同时获得上述10个参数；通过增加观测海面大气的风温湿压等参数，可以实现全球大范围海气通量的实时监测，并且在计算海气通量中能够考虑波浪的贡献，从而获得更准确的海气通量数据；通过增配温盐链，可测量上层海洋的温度和盐度结构，再结合人工智能技术则能精准捕获海洋内波；还可以测量水声，用于海洋哺乳动物的监测与海洋生态系统的保护等。
海洋一所表示，研发的新型GNSS浮标具有智能性，可以根据客观需求（比如大浪区、内波、海洋灾害等）随时自主加密观测。未来通过进一步技术攻关，还可能探测涡旋以及精密测量全球的潮位等，从而加强对全球沿海地区的保护。
编辑 陈静
校对 李立军
关键词： GNSS
