特色实践 | 数字经纬守护万里沧溟——浅海岛礁空间信息融合分析技术研发应用实录

为破解事关国家海洋安全与长远发展的技术难题，自然资源部南海海域海岛中心牵头，联合山东科技大学、武汉大学等高校院所与多家海洋地理信息龙头企业，十五载沉心深耕、接续攻坚，成功研发“浅海岛礁空间信息融合分析关键技术及应用”成套体系，斩获2025年度地理信息科技进步奖一等奖。整套完全自主可控的数字海洋方案，扎根南海场景、立足本土科研创新，以精密数字经纬描摹水下山河全貌，以硬核自主科技筑牢蓝色国土安全防线，书写了一曲矢志向海图强的科研奋进长歌。

时代催征，陆海之间亟待突围的技术困局

海洋空间信息是摸清海洋资源家底、拓展海上发展空间、保障海洋国土安全的基础支撑。浅海岛礁水陆特征兼顾，珊瑚礁、河口、基岩海岸等地貌交错共生，天然成为多源观测数据冲突叠加的复杂场域，各类探测设备标准互不兼容，催生三大行业痛点。

其一，多源观测数据割裂分散，陆海基准无法统一。机载激光、卫星遥感、船载多波束、水下机器人、历史海图、实地采样等多源监测渠道并行，各类设备高程、水深基准不一，存在空间分辨率差异、系统误差突出等问题，传统处理方式极易生成失真地形模型，难以实现全域无缝一体化三维建模。

其二，海底要素智能解译瓶颈突出，小样本场景大幅拉低识别精度。海底实地勘测成本高昂、有效样本存量稀缺，单一声学、光学探测手段特征维度单薄。彼时国际主流技术仅能区分4至6类海底底质，珊瑚礁监测产品分辨率仅达10米，无法捕捉岛礁生态细微演变，难以支撑精细化生态评估工作。

其三，核心处理软件长期受制于海外，海洋数据暗藏安全隐患。全球海洋测绘市场长期被国外商业软件垄断，数据处理、三维渲染、空间分析核心算法大多掌握在外企手中，不仅使用成本居高不下，更存在核心海洋地理数据外泄的风险。

此外，现实治理场景中的各类难题，进一步放大技术短板带来的掣肘。海上风电、海底管线等重大海洋工程选址规划，受制于部分精细化海底地形、底质数据缺失，潜藏地质冲刷、桩基失稳等安全隐患；风暴潮、赤潮等海洋灾害预警，缺少实景三维仿真技术底座，灾害推演、应急指挥缺少直观的工具支撑。在此背景下，攻克具有国产化、一体化、高精度特色的“浅海岛礁空间信息融合技术”的设想萌发，15年的漫长攻关之路自此启程。

十五载同心求索，产学研协同共筑数字海疆

这项跨越十五春秋的科研工程，搭建起“业务单位牵头统筹、科研院所理论赋能、市场企业落地实现”的完整产学研协同创新链条。南海海域海岛中心作为第一完成单位统筹全局，联合各大高校、科研院所开展基础理论模型研发，组织行业龙头企业推进技术成果落地，多方力量同心同向，深耕浅海岛礁空间信息领域“无人区”。

项目团队自立项之初便明晰了递进的研发主线，分3条路径逐层拆解核心难题：打通多源海陆地形一体化融合与质量评估体系、攻坚海洋空间信息智能提取与多维度精准识别、搭建陆海一体海洋大数据智能管理与综合应用平台，完整构建“原始观测数据-智能算法处理-标准化专题产品-全场景业务应用”全链路闭环体系。

十五载寒来暑往，无数次海上勘测试验、算法迭代优化，沉淀下厚重扎实的自主科研成果。项目团队累计编制行业标准规范9项，获发明专利授权23项、登记软件著作权29项；在国内外发表高水平论文120篇，出版专著7部；建成覆盖南海的综合数据库与样本集，整体存储规模高达1.2PB。

科研人员立足南海海域浅海、岛礁等多类型场景，于潮起潮落间反复校准算法、打磨模型，研发形成三大具备国际核心竞争力的原创关键技术。经院士领衔的权威专家组鉴定，相关创新成果达国际先进水平，其中海底底质分类技术位居国际领先行列。

技术人员进行数据处理

三重原创突破，自主核心技术瞄准国际前沿

一是多源海陆地形一体化融合技术。过去南海岛礁融合地形模型精度难以匹配精细化监测管控需求。项目团队从基础理论、计算模型、工程应用3个方面实现跨越式创新。原创多源地形数据融合误差传播理论，创新虚拟同归模型优化波束归位算法，大幅提升数据处理准确度。同时融合卫星定位与潮汐动态模型，搭建海陆无缝垂直基准转换体系，打通陆地高程、海洋水深两套独立基准的转换壁垒。依托整套技术体系，岛礁融合地形模型分辨率提升至2米，融合精度提升了54.5%，解决了多源测深数据利用率低的难题，为珊瑚礁生态监测、海洋工程勘察、海底管线巡检筑牢高精度数据基底。

二是声光多模态智能解译。团队融合多波束测深声呐、侧扫声呐、水下相机、激光雷达多模态探测信息，搭建多源异构目标特征库。针对浅海小样本识别困境，研发专用样本增强算法，搭配深度学习模型，将海底底质分类精度稳定提升至90%以上，可精准识别砂质、岩礁、珊瑚、海草等10类海底底质，解决了海底采样稀缺、单一探测手段分类精度不足的行业痛点。

依托这套解译技术，项目产出7000余平方千米海域2米分辨率的珊瑚礁底质分类产品。结合长时序遥感反演模型，可逐年追踪珊瑚礁生长、白化、退化完整演变过程，为生态调查报告提供定量、可视、可溯源的权威科学依据。在此基础上，团队迭代优化深度学习检测框架，搭建海洋地理实体目标智能识别提取系统，实现海底管道、风电桩基、人工鱼礁、水下礁石等人工与自然目标自动识别，识别精度突破85%，广泛支撑海底管线常态化巡检、海上工程冲刷演变监测等业务场景。

三是海陆一体化大数据智能管理与应用平台。项目团队自主研发全套海洋空间数据智能处理、分析与可视化系统，完成国外软件国产化等效替代，以三大核心优势——支撑1.2PB南海海量异构数据高效调度、攻克CPU/GPU协同海量点云三维实时重建算法、实现海洋测绘全流程自主可控操作，重构国内海洋数据处理产业格局。平台可稳定承载南海长时序观测数据的存储、调取与复杂运算，可支撑水下漫游、风暴潮漫滩淹没仿真等多类场景模拟，覆盖原始数据处理、海底底质自动分类、水下目标智能识别、全域三维建模、专题地理信息产品自动出图的完整链条，牢牢守住南海海洋核心地理数据安全防线。

海岛倾斜摄影测量成果

技术落地，兴业惠民两相辉映

十五载实验室技术攻关，最终走出试验海域，落地万里蓝海实现产业化转化。项目形成了标准化软件、高精度专题数据集、一体化业务平台等系列成果，在全国沿海多家涉海单位常态化业务运行，支撑自然资源管理、重大海洋工程实施、防灾减灾、生态保护修复等多个领域。一组组落地数据、一份份应用证明，直观印证技术转化实效，同步释放可观经济价值与深远社会效益，持续赋能海洋强国建设。

促进海洋生态保护。依托项目高精度珊瑚礁长时序遥感分类模型，完成南海岛礁精细化动态监测，相关成果为南海岛礁地形地貌和珊瑚礁调查报告的编制提供科学依据，以科技助力海洋生态保护。

赋能海洋资源监管。项目搭建的海洋大数据智能管理与应用平台已覆盖全国沿海省市海洋管理机构。依托多源海陆一体化建模、多要素海洋环境场表达、实景三维可视化技术，实现海量异构立体海洋观测数据集成解析与常态化业务落地，有力支撑海洋督察、海底管线全周期管控、海洋观测预报等重点工作，全面提升海洋资源监管精准度与智能化水平。

护航海洋工程建设。高精度海底地形融合、底质智能分类、水下目标建模技术体系深度服务国内头部海洋勘察单位，广泛应用于海上风电、国家级海洋牧场等重大涉海工程，为项目选址论证、海域冲刷演变监测、全周期安全运维提供专业空间信息成果，破解复杂近海环境监测技术难题，保障各类海洋工程安全高效建设运营。

推进陆海数字基建。成套技术方法与一体化平台持续支撑海岸带、岛礁实景三维数字化建设，先后落地山东、广东、海南沿海陆海三维融合工程，在粤港澳大湾区、青岛胶州湾等项目中发挥核心支撑作用，提升多源数据建模精度与自动化程度，削减人工作业成本，显著增强陆海空间数字化治理效能。

潮涌南海，数字作帆；经纬织海，科技为盾。从实验室无数次模型迭代演算，到万里海疆遍地开花的业务落地，15年坚守求索，让一套完全自主可控的海洋地理信息技术扎根蓝色国土。“浅海岛礁空间信息融合分析关键技术及应用”项目，以数字经纬丈量水下万里山河，以原创硬核科技守护祖国沧溟海疆，持续为海洋强国、陆海统筹、实景三维中国建设注入强劲科技动能，在向海图强的时代浪潮中，书写中国海洋测绘人砥砺奋进的璀璨篇章。