海洋数字孪生技术发展与实践——CCDT&CCVE2024专题论坛

中国海洋大学教授、博士生导师。中国虚拟现实与可视化产业技术创新战略联盟常务理事、青岛市混合现实与虚拟海洋重点实验室主任。主要研究方向为虚拟地理信息系统、时空数据挖掘及数字孪生技术的理论研究和产业化应用。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、工信部产业化项目、山东省重点研发计划等国家、省部级科研项目30多项，产业化应用项目50余项。发表学术论文70余篇，获教育部自然科学一等奖2项、山东省自然科学2等奖1项。研究成果在智慧城市、智能制造和数字海洋等领域得到广泛应用。

中国海洋大学副教授。长期从事海洋数字孪生研究，开发了具有完全自主知识产权的i4Ocean透明海洋可视化原型系统，填补了国内在时空连续高感知度三维透明海洋可视化方向的空白，处于国内领先、国际一流水平。研究成果发表论文20余篇，专利10余项，软著20余项，先后主持了崂山实验室 “新一代海洋科学卫星系统集成与仿真应用研究”“Ku/Ka双频合成孔径雷达高度计和海洋激光雷达的反演与科学应用”等重大科研课题10余项。作为创始人开发了i4Eddy欧拉及拉格朗日涡旋识别与追踪系统，发布了多种海洋涡旋数据集，访问及下载次数达到两万余次。

报告一：i4Ocean：海洋数字孪生可视化方法研究

报告简介：基于大数据的孪生海洋技术与应用是海洋领域的下一个风口，是数据科学与海洋科学深度融合的必然产物，是数字海洋-透明海洋-智慧海洋基础上发展的更高级阶段。i4Ocean系统基于海量异构海洋数据，实现海洋环境中地形、水体、海底场景的3D虚拟，以及各种真实海洋数据在虚拟环境下的可视化方法。系统主要实现了以下功能：以第一人称的视角观察海洋内部海洋现象，从而实现高感知度海洋二维/三维标量场可视化；利用交互式传输函数实时提取并展示了基于速度和深度的三维海洋流场可视化效果；有机结合VR头盔硬件，高时空分辨率地形数据,搭建了融合OpenVR的可视化交互框架。

个人简介：中国海洋大学副教授。长期从事海洋数字孪生研究，开发了具有完全自主知识产权的i4Ocean透明海洋可视化原型系统，填补了国内在时空连续高感知度三维透明海洋可视化方向的空白，处于国内领先、国际一流水平。研究成果发表论文20余篇，专利10余项，软著20余项，先后主持了崂山实验室 “新一代海洋科学卫星系统集成与仿真应用研究”“Ku/Ka双频合成孔径雷达高度计和海洋激光雷达的反演与科学应用”等重大科研课题10余项。作为创始人开发了i4Eddy欧拉及拉格朗日涡旋识别与追踪系统，发布了多种海洋涡旋数据集，访问及下载次数达到两万余次。

报告二：海洋数字孪生发展现状与前景

报告简介：在各类海洋数据爆发式增长的时代背景下，智能化程度不高的传统海洋环境预测系统已经远远不能满足国家战略布局以及日益增长的海洋环境保障应用需求。海洋数字孪生是一个多学科交叉领域，依赖丰富完善的海洋实测数据、准确轻便的海洋预报系统和先进可靠的海洋数字孪生技术框架构建海洋的数字化镜像，以模拟和预测海洋动力过程，为海洋科研和涉海产业的发展提供坚实支持。目前，国内外在海洋数字孪生方面已经开展了大量研究，并取得了一系列阶段性进展。未来利用新一代信息技术深度挖掘海洋数据，加快“海洋数字孪生”系统建设，提升海洋观测、监测和预报能力，有望实现海洋防灾减灾水平的进一步提升。

个人简介：于1997年和2002年分别获中国科学院海洋研究所和哥伦比亚大学博士学位，2022年获批国家基金委“海外资深学者”人才项目、科技部重点研发专项首席科学家，中国海洋学会人工智能海洋学专业委员会主任委员。现任南京信息工程大学海洋科学学院院长，人工智能海洋联合研究院院长、国际地球流体研究中心主任。主要研究方向包括海洋多尺度动力学、区域海洋数值模拟、实验地球流体力学和人工智能海洋学等。发表学术论文180余篇，其中SCI论文150多篇，出版专著六部。

报告三：海洋数字孪生赋能海洋科技创新的实践与思考

报告简介：海洋数字孪生是海洋人机物三元世界中各实体对象及其行为，以及相互作用与机理的综合表达，是当前海洋科技创新的关键技术支撑。本报告在系统研究海洋数字孪生技术框架体系的基础上，报告如何开展海洋数字孪生支撑平台与数据底座构建、海洋全空间多要集成仿真等关键技术研究；研发覆盖近岸近海、深海大洋、重点岛礁通道等区域的多维、多学科、多尺度、精细化海洋三维立体模型，支撑了海洋综合监管、电子沙盘、极地综合分析、海上目标态势分析等的场景建设与应用；并从海洋数字孪生赋能科学认知、开发利用、装备研发、治理决策等方面，给出全面推动海洋数字孪生理论、方法、技术与场景应用的意见建议。

个人简介：主要从事海洋信息化、数字海洋/智慧海洋、海洋数据共享服务等工作。任中心海洋信息化部主任、国家海洋科学数据中心副主任，全国科技平台标准化技术委员会委员。主持或作为主要参加人完成国家海洋重大专项、国家重点研发计划、横向项目等25项，合作制定3项国标和2项行标。作为主要参加人，在数字海洋、国家智慧海洋工程论证、国家海洋科学数据中心建设运行、海洋信息化体系设计与项目实施等领域开展了大量研究与实践工作。近年来，先后承担浙江、海南、厦门、深圳等智慧海洋体系设计与实施工作，支撑了我国数字/智慧海洋的发展与应用。

报告四：关于海洋数据可视化与数字孪生的思考

报告简介：近年来我国启动了一系列海洋重大研究计划，在海洋基础数据积累、模型研发、理论认知等方面取得了跨越式发展，但是在可视化系统建设、决策支撑方面尚有诸多不足。针对这一问题，项目团队打通数据平台、计算平台、可视化平台链路，集成多源数据、产品和数值模型，构建了海洋数据可视化决策支持平台CASEarth-Ocean。报告将介绍平台整体建设情况，以及在海洋环境变化、灾害预警、健康评估等方面的应用。报告还将探讨海洋数据可视化平台对数字孪生的贡献，及下一步发展方向。

个人简介：中国科学院海洋研究所海洋大数据中心副主任，中国科学院青年创新促进会会员。长期从事海洋大数据管理，数据质量控制和可视化系统研发等工作。主持构建了自动化的海洋温盐数据质控系统CODC-QC、海洋数据可视化决策服务平台CASEarth-Ocean等。主持、参与科技部、基金委、中国科学院等科研项目近十项，发表学术论文二十余篇，获批软件著作权十余个。

报告五：数字孪生：水色卫星遥感数据服务海洋产业发展的路径探讨

报告简介：随着观测技术的进步，目前国内外海洋水色遥感卫星已经具备米级-十米级-公里级、小时-单天-多天的多时空尺度观测能力。借助数字孪生，可以将遥感卫星获取的海洋大数据转化为详细的数值模型，不仅能精确反映海洋的实时状态，还能通过历史数据的叠加，预测未来变化趋势。然而，与陆地观测卫星相比，目前水色卫星在服务海洋经济发展方面尚存欠缺。围绕上述问题，报告将从海洋水色遥感应用能力、海洋产业的数据需求、数据再加工等方面，探讨基于数字孪生的海洋水色遥感数据的产业化应用路径。

个人简介：长期从事海洋区域的水环境遥感研究，包括水体固有光学量应用、海洋生物泵关键参数及过程的遥感观测等，参与开发国内水色卫星遥感在线分析平台SatCO2。相关研究获国家自然科学基金青年、面上基金和专项项目支持，成果发表二十余篇学术论文，获批十余个发明专利。

报告六：海洋渔业数字孪生探索与实践

报告简介：针对目前海洋渔业养殖模式粗放、养殖病害爆发频繁、养殖风险高等难题，研发海洋渔业数字孪生、海洋渔业国产化装备、海洋渔业人工智能算法以及产业互联网平台等关键智慧渔业产业化技术，实现海洋渔业环境的智能监测、渔业病害的智能诊断、养殖饵料的智能投喂、养殖设备的智能化控制、养殖决策的智能生成等功能，助推海洋渔业高质量发展、助推海洋强国战略实施。

个人简介：兼任中国渔业协会副会长、山东省智慧海洋水产养殖大数据工程技术协同创新中心主任、青岛海洋信息服务产业联盟秘书长。长期从事智慧海洋、智慧渔业关键技术研发与产业化推广。主持农业农村部、工信部和地方智慧海洋、智慧渔业项目数十项，先后荣获过国家海洋科技技术奖、山东省科技进步奖，获授权发明专利20余项，软件著作权100余项，发表期刊论文30余篇，出版著作5部。主持行标1项、团标1项。