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论文专区▏海洋测绘专业教育的发展现状

2017-04-11 阳凡林等 溪流的海洋人生

【编者按】沿海经济建设、舰船通航安全、国土权益维护和海洋科学研究等各方面均需要海洋测绘提供保障或支撑,海洋测绘人才需求广泛。海洋测绘学科和专业主要培养海洋测绘地理信息获取、分析、处理、表达和应用服务各方面各层次人才,核心课程主要涉及海洋测量、海图制图、海洋地理信息工程等方向的内容。本文主要从海洋测绘需求、专业教育的意义、国内外相关专业设置及比较与分析等方面介绍了国内外海洋测绘专业教育的发展现状,并针对当前我国面临的海洋测绘研究生层次培养的人才数量偏少、民用海洋测绘工程技术人才严重缺乏的问题,提出了加快民用海洋测绘本科教育的发展的建议。本文发表在《海洋测绘》2017年第2期上,现编发给朋友们阅读了解。阳凡林,男,1974年出生,湖北荆州人,山东科技大学测绘科学与工程学院,教授,博士,博士生导师,主要从事海底地形测量和海洋定位导航的研究。

文/阳凡林 卢秀山 于胜文 刘国林 王瑞富

一、引言

海洋测绘是对海洋、江河、湖泊及其毗邻陆地区域空间地理信息获取、处理、管理、表达和应用服务的理论与技术。随着卫星定位技术、遥感技术、声探测技术、电子技术、计算机等技术的发展,海洋测绘技术发生了巨大转变,突破了传统海洋测绘的时空局限,以自动化及智能化技术为支撑、进入以数字式测量为主体、以4S(3S+Acoustics)技术为典型代表的现代海洋测绘新阶段。

我国海洋测绘方面的工作发展较快,为沿海经济建设、舰船通航安全、国土权益维护和海洋科学研究提供了强有力的测绘保障。海军、交通运输部和国家海洋局等部门所属的海洋测绘队伍,在海洋基础测绘、海道测量和海洋调查等方面取得了丰硕的成果,覆盖了我国18000多千米的大陆岸线、14000千米的岛屿岸线、6500多个岛屿和300多万平方千米的管辖海域[1]。此外,在长江口深水航道整治、大小洋山开发、杭州湾东海大桥建设、粤港地铁建设和渤海海峡火车轮渡建设等国家重点工程的建设过程中,海洋测绘为其提供了优质测绘服务。多种海洋基础测绘信息系统及大量专题电子海图,充分满足了船舶引航、船舶监控、航道整治、海上大桥设计施工、渔业开发等方面的需要。

相对于陆地测绘来说,我国海洋测绘技术对于满足国民经济和国防建设需求均有较大的差距,存在诸多待解决的科学问题与技术难点;相比于发达国家,还有很多工作要做。随着海洋活动的急剧增加,迫切需要大量的海洋测绘各层次人才。

海洋测绘学科和专业主要培养海洋测绘地理信息获取、分析、处理、表达和应用服务各方面各层次人才。海洋测绘学科是测绘科学与技术学科的一个重要组成部分,属于测绘、海洋、地质、地球物理、水声、水文、天文学、地理学、计算机科学与技术等交叉学科,测绘学科和海洋学科是海洋测绘学科的基础,但从主体内容来说,海洋测绘学科应属于测绘类范畴。海洋测绘专业核心课程主要涉及海洋测量、海图制图、海洋地理信息工程等方向的内容。随着海洋测绘技术的快速发展,海洋测绘专业的内涵、形式、内容等都有大的变化和拓展,它不像陆地测绘学科分支那样分明,而是一个内容丰富的、体系完整的、相对独立的专业系统[2]

二、海洋测绘需求和专业教育的意义

现代科学技术的成就已使海洋测绘步入了一个崭新的时代,相继出现了许多前所未有的测量手段。在高新技术的支撑下,海洋测绘已成为一个重要的研究领域,在探测海底地形地貌、建设海洋工程、开发海洋资源、发展海洋科学、全球系统科学研究以及维护海洋权益等方面发挥着极其重要的作用。高精度海洋定位导航是开展精密海洋测量、进行海底形变监测的前提;精确的海洋垂直基准面是海洋测量的基础和支撑,也是海平面监测的必要条件;准确的海岛(礁)和大陆架海底信息是确定我国领海、专属经济区的重要依据,同时也是铺设海底光缆、建设海洋工程的基础数据,更是编制海图的基本数据源;高分辨率重力测量是海底滑坡监测、工程灾害地质监测、大陆架划界等方面的基础数据之一。因此,各方面的海洋活动均对海洋测绘科技发展和人才培养有着迫切的需求。

⒈国家海洋经济发展的需要

十八大以来,我国高度重视海洋经济建设和发展,山东半岛蓝色经济区、浙江海洋经济发展示范区、广东海洋经济综合试验区建设先后正式上升为国家战略。

海洋经济活动涉及港口疏浚、码头建设、桥梁建设、管线铺设、海底找矿、海底石油探测、海底多金属结核探测、目标探测、海底底质探测等,对海洋测绘技术具有迫切需求。面对海洋经济建设的诸多挑战,海洋测绘需要解决较多的科学问题与技术难点。

⒉国家海洋权益维护的需要

我国拥有约300万平方公里海洋国土面积。然而,我国对相当一部分海洋国土并没有实际控制,与周边国家存在争议。保护我国的海洋权益、防止海上冲突、大力发展海洋经济,需要制定海洋新战略。海洋新战略涉及诸多要素和海图,如海岛(礁)数量、位置和分布,近海和大陆架海底地形地貌图,这些都要求发展海洋测绘技术。

⒊防灾减灾研究和环境保护的需要

海洋是全球气候系统中的一个重要影响环节,在调节和稳定气候上发挥着决定性作用,但气候变化对海洋也造成了巨大影响,使海洋的气候模式与洋流发生了变化,从而加大了海洋灾害的程度。在突发海难事故和灾害预报研究方面,海洋测绘具有重要任务和作用。通过建立海底观测系统,进行海底地震的短期预测,并为地震长期预测模式做准备;通过开展海洋监测技术和海洋遥感技术的研究,为强化防灾减灾机制,提供技术支撑。

⒋地球科学研究的需要

离开了海洋,我们不可能正确认识地球,无法完整地确定地球的外部形状、地质构造、内部重力场,很难弄清地球的内部结构、深入了解海—冰—气相互作用过程及其对气候的影响。

准确的海底地形是了解地球外部形状、海底构造运动、海底演化的直接依据;海洋重力测量数据,是精确确定大地水准面的形状的必要条件;通过测量各种海气要素,才能弥补人们对气候变暖认识上的不足;通过发展多种海平面监测技术,研究海平面变化的规律,对于研究新构造运动、探索气候变化规律,以及对于人类生活和生产都具有极大意义。

随着海洋经济建设的迅速深入发展,各类涉海工程建设对海洋测绘工程、管理人才具有迫切需求。当前,世界航运中心正在从西方转移到东方,在新的历史机遇期,必须大量培养不同层次的海洋测绘专业人才,为我国海洋经济建设、海洋科学研究和海洋军事应用提供海洋测绘保障。

三、国内外海洋测绘专业教育发展

我国的海洋测绘专业教育自新中国成立之初在军方就开始设立,从20世纪90年代开始,陆续有地方高校和科研院所依托相近学科为研究生层次的人才培养设立了海洋测绘研究方向,2014年,国家正式设立海洋测绘二级学科方向,代表着海洋测绘专业教育发展的新阶段。国外的海洋测绘学历教育发展得更早,但专业称谓并未以“海洋测绘”名称体现。

⒈军事海洋测绘专业教育发展

根据《中华人民共和国测绘法》、《中国人民解放军测绘条例》和国务院中央军委有关文件规定,海军负责规划和组织实施我国的海洋基础测绘工作,拥有完备的教学、科研、生产和管理体系。

1953年,哈尔滨军事工程学院设立海道测量科,这是我国有史以来在高等院校设置海道测量专业的开端,也是海军大连舰艇学院海道测量专业的前身[1]。1959年,哈尔滨军事工程学院停办后,在解放军测绘学院设立了海道测量系。1963年,海道测量系迁至浙江省江山县。1966年划归海军建制,并改称“海军海道测量系”。1970年该系由浙江江山迁至大连海军学校(现海军大连舰艇学院)。海军大连舰艇学院是一所培养海军舰艇指挥军官、海军政治指挥军官和海洋测绘工程技术军官的全军重点建设高等院校,1978年恢复设立海道测量系(后改为海洋测绘系)至今,为本科生开设海道测量、海图制图等专业,1987年开始招收硕士研究生,2004年开始招收博士研究生,形成了自本科到博士研究生层次的完整人才培养体系,成为全军唯一担负海洋测绘学历教育和技术培训任务的教学单位。该学院主要为海军培养海道测量和海图制图专业人才,不对民用开放学历教育。

⒉民用海洋测绘专业教育发展

海洋测绘是一项保障性基础工作,按照国际惯例,通常由各国海军代表其官方组织实施。由于各种历史原因,过去很长一段时间内民用海洋测绘工作一直发展缓慢[3]。20世纪90年代以来,随着现代科学技术的发展、人类开发海洋的进程加快,海洋测绘技术也飞速发展,海洋测绘的地位也愈发重要,民用海洋测绘教育事业也逐渐发展并壮大。

为了适应民用海洋经济建设对海洋测绘高层次人才的需要,武汉大学、山东科技大学、中国海洋大学、东华理工大学、上海海洋大学、淮海工学院、中科院海洋研究所、国家海洋局所属的海洋研究所等单位依托相近学科设立了海洋测绘研究生专业或方向,其中山东科技大学2012年自设了海洋测绘二级学科,以专业的形式培养博硕士研究生层次的海洋测绘人才。河海大学在江河湖泊测绘方面具有一定的优势,是较早从事海洋与江河湖泊测绘教学和研究的院校之一。

2014年,国务院学位委员会、教育部批准正式设立海洋测绘学科为测绘科学与技术学科下的二级学科方向,它是建立在大地测量学、海道测量学、海洋工程测量学、海洋地球物理学、海洋遥感、水声学、海洋动力学、物理海洋学、航海学、计算机科学、海图制图学与地理信息工程学等多学科交叉基础上的较为完整的专业体系。海洋测绘二级学科的正式设立,标志着我国民用海洋测绘的人才培养发展到一个新的阶段。

在海洋测绘本科教育培养上,由于本科教育需要根据教育部制定的专业目录进行招生、培养,目前海洋测绘专业尚未列入《普通高等学校本科专业目录》,因此国内高校均未直接开办海洋测绘本科专业,但不少高校以设立方向的名义实质上从事海洋测绘本科教育,这些高校主要有山东科技大学、中国海洋大学、上海海洋大学、东华理工大学、淮海工学院,等等,分别依托测绘工程、地球信息科学与技术、海洋技术等专业设置海洋测绘方向来培养海洋测绘本科专业人才。

山东科技大学通过单独招生的模式实施海洋测绘本科教育,具有独立的专业培养方案,其主干课与测绘工程专业有近70%不同。本专业要求毕业生熟悉海底地形测量、海洋工程测量、海洋地球物理、海洋地质、海洋水文、潮汐学、水声学、海洋遥感、海洋地理信息系统和海图制图等方面的技能,能在测绘、海洋、水运、水利、石油等领域从事海洋测绘相关的生产、设计、技术开发、管理、科学研究与教学等方面工作,具有海洋测绘相关的工程设计与实测、数据处理与分析能力;具有创新意识与具备团队协作,以及从事工程职业素养和终身学习的能力。

⒊国际海洋测绘专业教育发展

美国、加拿大、英国、德国、法国、澳大利亚、日本和俄罗斯等海洋科技发达国家,海洋测绘教育水平相对较强,尤其美国最强。国外的学历教育通常采用宽口径的模式,类似于我国目前高校的专业大类的培养模式,因此并没有直接的海洋测绘专业,但从大类上有与海洋测绘相近或基本涵盖海洋测绘主干课的专业,相关的主要有海道测量(Hydrography或Hydrographic Surveying)、海道科学(Hydrographic Science)、地理信息工程(Geomatics Engineering)、海洋地理(Marine Geography)、海洋科学(Marine science)、海洋工程(Ocean Engineering)、海洋技术(Marine Technology)、海洋学(Oceanography)、地球科学(Earth Science)等学科或专业。

国际上海洋测绘学历教育比较知名的院所有美国新罕布什尔大学(University of New Hampshire)、加拿大新布伦瑞克大学(University of New Brunswick)、美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego)、美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)联合伍兹霍尔海洋研究所(The Woods Hole Oceanographic Institution)[4]、美国夏威夷大学(The University of Hawaii at Manoa)、英国普利茅斯大学(University of Plymouth)、英国伦敦大学学院(University College London)、英国南安普顿大学(The University of Southampton)联合国家海洋中心(National Oceanography Centre)、英国班戈大学(School of Ocean Sciences, Bangor University)、德国汉堡港口城市大学(HafenCity University Hamburg)、德国不来梅大学海洋环境科学中心(Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen)、日本东京大学海洋研究所(Japan Agency forMarine-Earth Science and Technology)等院校,以及美国加州蒙特雷湾水族馆研究所(Monterey Bay Aquarium Research Institute)[5]、德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR)、法国海洋开发研究院(French ResearchInstitute for Exploitation of the Sea)、俄罗斯P.P.希尔绍夫海洋研究所(P.P.Shirshov Institute of Oceanology)、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation)[6]、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)等一些知名的研究机构或其下设的研究部门。它们有些仅培养本科,有些可培养博、硕士研究生。虽然专业名称并不是海洋测绘,实际上需要主修大量的海洋测绘专业主干课程。比如美国新罕布什尔大学[7]、加拿大新布伦瑞克大学[8]、英国普利茅斯大学[9]、英国伦敦大学学院[10]、德国汉堡港口城市大学[11]等设有海洋学、海洋工程、地理信息工程、海道测量、地理信息科学等专业,主干课程有海洋学概论、海道测量实践、海洋绘图、海洋GIS、海洋地质等,要求学生掌握、利用测绘学、海洋学的知识来获取、处理、分析海洋地理信息数据,实质上就是我国的海洋测绘专业。

除了学历教育以外,国际上海道测量师和海图制图师的培训也是海洋测绘人才培养的重要组成部分,具有重要的影响和地位。按照国际惯例,只有获得国际海道测量师和国际海图制图师培训证书的人,才有资格在全球范围内从事海洋测绘任务的投标承包和施工等工作。国际海道测量教育始于20世纪70年代后期,由国际测量师联合会(FIG)、国际海道测量组织(IHO)和国际制图协会(ICA)联合组建的国际咨询委员会具体负责海道测量师和海图制图师培训资格认证、教学大纲和各种教育标准的制定等。海道测量组织成员国由1921年的19个已经发展到今天的85个(其中3个成员国资格暂停)[12],各国海洋测绘领域的广泛合作以及技术规范和成果形式标准化的不断出现,对海洋测绘教育提出了新的要求,海洋测绘在人才培训和教育方面的标准化也成为测绘领域中相关国际组织优先考虑的问题[13]。国际海道测量组织委托海道测量师和海图制图师资格认证标准国际委员会(IBSC)根据学科发展和测绘技术发展情况,不断更新教学内容,逐步完善“海道测量师和海图制图师资格标准”,每隔几年就公布出版新的培训大纲。近期新的大纲重点突出了海洋遥感测绘和海洋专题制图方面的内容[14]。我国海军大连舰艇学院及香港理工大学已经得到IHO授权,能够为世界各国培训国际海道测量师和国际海图制图师专门人才[3]

四、国内外相近专业比较分析

与海洋测绘相近的名称有海洋测量、海道测量。海洋测绘包含海洋测量和海图制图。海道测量,又称水道测量或水域测量,以保证航海安全为主要目的,为获取海底地貌、底质、助航物和障碍物等资料,对海洋(包括内陆水域)和海岸特征进行的测量,主要包括控制测量、水深测量、海岸地形测量等;而海洋测量是以海洋为研究对象,在海洋区域及邻近陆地开展的各种测量工作的统称,包括水深测量、海岸地形测量、海底地形测量、海洋大地测量、海洋重力测量、海洋磁力测量和海洋工程测量等内容。海洋测量泛指在海洋中进行的所有测量工作,因此,海洋测量包含了海道测量,海道测量仅仅是海洋测量的一部分。两个概念各有所指,不能互相取代[14]。因此,学历教育上,专业名称为“海洋测绘”更宽泛、更规范。

由于研究生学科或专业的研究方向覆盖宽泛,这里主要对国内外相近的本科专业进行比较分析。测绘工程专业与海洋测绘专业有一定的相似度,而测绘类另外3个本科专业:遥感科学与技术、导航工程、地理国情监测,其与海洋测绘专业交叉点甚少;此外,海洋类的海洋科学、海洋技术专业与海洋测绘专业也有一定的相似度。

测绘工程专业主要培养掌握利用电磁波的手段进行地面、航空、航天等方面的测绘理论与技术,目前的测绘工程专业课程设置上对海洋测绘技术涉及不多,与海洋相关的课程通常仅有海洋测绘这一门课,学生不可能通过这一门课完成系统、专业化的海洋测绘知识的学习。而海洋测绘专业属于测绘、海洋、水声、水文、地质、地球物理等交叉学科,重点培养掌握利用声波的手段进行水中、海底表层等方面的测绘及制图理论与技术,与测绘工程专业的主干课大部分不同,因此,测绘工程专业远不能满足海洋测绘专门技术的需要,不能替代海洋测绘专业。

海洋测绘和海洋科学或海洋技术相互依存,海洋技术专业侧重于培养学生掌握海洋声学、海洋光学、海洋遥感和海洋信息等海洋调查技术和信息处理技术,海洋测绘专业侧重于海洋空间信息获取、处理及表达,通常测量范围比前者窄或小,但精度要求更高。海洋测绘精度或使用条件多与海洋的海水声速、温度、密度、潮汐、潮流等因素相关,需要海洋科学的研究成果与技术方法的支持。但同时,海洋测量在工作中所得到的海水声速、温度、密度、潮汐、潮流等数据信息,以及最终的海图产品、海洋地理空间信息,又是海洋科学研究的重要基础信息之一[3]

根据对国家海洋局、交通运输部、长江水利委员会,以及涉海单位的大量调研,早期我国从事海洋测绘的工程技术人员主要来自于测绘工程、海洋地质、海洋技术等专业。前面已分析,由于测绘工程专业与海洋测绘专业区别较大,主干课程有大量不同,测绘工程专业毕业生往往需要适应3年以上才能独立从事海洋测绘相关工作;后两类专业与海洋测绘专业区别更大,由于没有系统的测绘知识背景,往往只能从事一些海洋测绘外业数据采集和简单的分析工作,难以对海洋测绘地理数据进行精细处理、成果深层次加工与利用。因此,目前相关或相近本科专业无法取代海洋测绘专业。

五、结束语

海洋测绘是一切海洋开发活动的基础性、先行性的工作,随着我国海洋经济建设的快速发展、海洋战略的逐步实施,在海洋专项测绘、工程建设、基础科学研究、国防建设等多方面对海洋测绘人才具有迫切需求。

相比于陆地测绘技术,海洋测绘技术具有其特殊性、综合性,海洋测绘人才需要具有测绘学科以及海洋学科和水声学等交叉学科的扎实专业背景知识。海洋测绘专业是我国人才培养的重要组成部分,目前军方海洋测绘人才不对地方服务,而民用上研究生层次培养主要适应高层次人才需求,培养数量偏少。在本科教育层次上,还没有设立海洋测绘本科专业,相近专业设置并不能满足海洋测绘专业人才培养要求,造成我国民用海洋测绘工程技术人才严重缺乏。教育的根本目的是为了适应国家和社会发展需求,在我国海洋战略新形势下,培养海洋测绘各层次人才是教育的责任和义务,在地方大学开办民用海洋测绘本科专业迫在眉睫。

参考文献:

[1]翟国君,黄谟涛.我国海洋测绘发展历程[J].海洋测绘,2009,29(4):74-81.

[2]梁开龙.面向21世纪的海洋测绘专业实施通科教育的探讨[J].海洋测绘,1999,19(1):2-4.

[3]郭立新,沈蔚,邱振戈. 海洋测绘学科体系及其专业建设的探讨[J].测绘通报,2015(4):129-132.

[4]高峰,王辉,李超伦.世界主要海洋研究机构概况[M].北京:科学出版社,2015.

[5]周怀阳,王虎.一所独特而令人深省的海洋研究机构:蒙特利海湾研究所[J].地球科学进展. 2011,26(06):662-668.

[6]王淑玲,管泉,王云飞,等.全球著名海洋研究机构分布初探 [J].中国科技信息.2012,(16):56-58.

[7]http://marine.unh.edu/oe/.

[8]http://www2.unb.ca/gge/Study/Graduate/WelcomeDOGS.html.

[9]https://www.plymouth.ac.uk/courses/postgraduate/msc-hydrography.

[10]http://www.cege.ucl.ac.uk/teaching/Pages/Postgraduate/Hydro-Surv.aspx.

[11]Andree P.,Böder V.,Bruns P.,et al.New developments for the professional education in hydrography at HafenCity University Hamburg [C]. XXⅢ FIG Congress, Munich, Germany, October 8-13.

[12]http://www.iho.int/.

[13]殷晓冬,刘雁春,张立华,等.海洋测绘专业通科人才培养模式的探讨[J].海洋测绘,2004,24(2):59-62.

[14]李树军,郑义东,殷晓冬.国际海洋测绘教育培训特点及发展对策[J].海洋测绘,2012,32(4):74-77.

[15]翟国君,黄谟涛,欧阳永忠,等.关于海道测量与海洋测量的定义问题[J].海洋测绘,2012,32(3):65-72.

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