0%

下面介绍:使用GMT和海岸线数据绘任意距离的海岸延伸线(如12海里线等);使用海岸线距离进行站点数据的筛选(如提取沿海50km以内的GNSS点位)。

根据离岸的距离对GNSS站点进行提取

在利用GNSS水汽对卫星高度计进行湿延迟评估时,需要提取距离海岸线小于50km的站点做比对。这里我们使用GMT快速分析提取数据并绘图展示。

绘图采用的数据主要是中国地震局陆态网、IGS和自然资源部沿海业务化GNSS系统,卫星数据主要是我国的海洋二号以及国外的Jason,绘图数据见文末链接。

中国陆态网数据和国际IGS数据为共享开放资料。由于政策原因,沿海业务化GNSS资料暂未公开。海洋二号高度计资料和国外高度计资料已全面开放共享。

绘图任务主要步骤总结为:

  • grdmathLDISTG计算网格点到GSHHG岸线的距离,生成网格文件;
  • grdlandmask分离陆海;
  • grdcontour提取某值的等值线;
  • select依据点位到某等值线的距离筛选站点。

Code

下面是windows下的代码:

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REM             GMT EXAMPLE xxxx
REM 2019-04-14 leiyang@fio.org.cn
REM Purpose: Using grdmath to show the distance from GSHHG coastline data
REM
gmt gmtset FORMAT_GEO_MAP = dddF MAP_FRAME_WIDTH=2p
gmt gmtset FONT_ANNOT_PRIMARY 7p,Helvetica,black FONT_LABEL 7p,Helvetica,black

set ps=wet.ps

gmt grdmath -R100/140/15/45 -A1000000/0/4 -Dc -I10m LDISTG = dist_to_gshhg.nc
gmt grdlandmask -R -Dl -I10m -N1/-1 -Gland_mask.nc -V
gmt grdmath dist_to_gshhg.nc land_mask.nc MUL = file.nc
gmt grdsample dist_to_gshhg.nc -R100/140/15/45 -I1m -Gfile2.nc
REM Outut 50km coordinates.
gmt grdcontour file2.nc -JM4.5i -R100/140/15/45 -C50, -D > out.d50
gmt makecpt -Ccopper -T-0/50/1> t.cpt

gmt grdimage file2.nc -JM4.5i -R100/130/15/45 -P -K -Ct.cpt -t80> %ps%
gmt psxy -R -J out.d50 -W0.4p,green -O -K >>%ps%
gmt pscoast -R -JM4.5i -Dl -A10000/0/1 -B5g5 --FONT_TITLE=10p -K -Swhite -W0.1p --MAP_ANNOT_OBLIQUE=45 -O -N1>> %ps%

REM Begin the sites selection.
gmt pscoast -R -M -W -Dc -A10000> coastal.txt
gmt select trc.dat -Lcoastal.txt+d50k -fg > subset.d2

REM satellite tracks
gmt psxy -R -J ja.dat -W1p,black -O -K -t80>>%ps%
gmt psxy -R -J hy2.dat -W1p,red -O -K -t80>>%ps%

REM All CMONOC sites
gmt psxy -R -J trc.dat -Sc0.1 -Gblack -O -K -t70 >>%ps%

REM tide sites
gawk "{print $3, $4, 4, 0, 1, 1, $1}" yh_tide.txt2 >temp.d
REM Coastal GNSS sites
gawk "{print $1, $2, 4, 0, 1, 1, $4}" gnss.txt >temp.d01
gmt psxy temp.d01 -R -J -K -O -Gblack -St0.05i -t70 >>%ps%

REM Plot the selected sites
gawk "{print $1, $2, 4, 0, 1, 1, $4}" gnss2.txt | gmt psxy -R -J -O -Gred -Sc0.08i -K>>%ps%
gmt psxy -R -J subset.d2 -Ss0.15 -GDEEPSKYBLUE1 -O -K>>%ps%
gmt psxy -R -J gnss3.txt -Ss0.2 -Gred -O -K>>%ps%
gmt psxy -R -J gnss3.txt -Ss0.12 -Gblue -O -K >>%ps%

echo 1.2116450e+02,2.4953600e+01 | gmt psxy -R -J -Sa0.2 -Gblue -O -K>>%ps%
echo 118.38,24.46 | gmt psxy -R -J -Sa0.2 -Gblue -O -K>>%ps%

gawk "!/SDYT/ && !/SDQD/ {print $1, $2, $3}" gnss3.txt | gmt pstext -R -J -F+f7p,black+jTL -O -K -Gwhite -D0.2/0.1>> %ps%
gawk "/SDYT/ || /SDQD/ {print $1, $2, $3}" gnss3.txt | gmt pstext -R -J -F+f7p,black+jTL -O -K -Gwhite -D-0.5/0.4>> %ps%
gawk "{print $1, $2, $4}" gnss2.txt | gmt pstext -R -J -F+f7p,black+jTL -O -K -Gwhite -D0.2/0.1>> %ps%
echo 1.2116450e+02,2.4953600e+01,TWTF | gmt pstext -R -J -F+f7p,black+jTL -O -K -Gwhite -D0.2/0.1>> %ps%

REM add legend
echo S 0.1i c 0.05c black 1p,black 0.3i Total CMONOC >le.d
echo S 0.1i s 0.15c DEEPSKYBLUE1 .7p,DEEPSKYBLUE1 0.3i Coastal CMONOC >>le.d
echo S 0.1i s 0.2c blue 0.7p,red 0.3i Selected CMONOC >>le.d
echo S 0.1i t 0.05i gray - 0.3i Costal CGN>>le.d
echo S 0.1i c 0.08i red - 0.3i Selected CGN >>le.d
echo S 0.1i a 0.15c blue 0.7p,blue 0.3i IGS >>le.d
gmt pslegend -D+w1.6i+jBL+o2.8i/0.2i -R -J -O -F+p1p+gwhite --FONT_ANNOT_PRIMARY=7p le.d >> %ps%

REM Creat kml file to be loaded in Google earth.
gmt 2kml subset.d2 -Gred+f -Fs > mypoints.kml

gmt psconvert %ps% -A -P -Tf

200公里线绘制

使用GMT岸线绘制领海线、专属经济区等政治界线比较危险,因为上面的数据分析使用了低分辨率的岸线,并忽略了很多海岛。这里选择绘制距离大陆200km的等值线。

具体做法是对grdcontour-C做修改,设置为-C200,。其他距离可以通过设定-C后面的数值实现。

Code

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gmt grdcontour file2.nc -JM4.5i -R100/140/15/45 -C200, -D > out.d50
gmt makecpt -Ccopper -T-0/200/10> t.cpt

gmt grdimage file2.nc -JM4.5i -R100/130/15/45 -P -K -Ct.cpt > %ps%
gmt psxy -R -J out.d50 -W0.4p,green -O -K >>%ps%
gmt pscoast -R -JM4.5i -Dl -A10000/0/1 -B5g5 --FONT_TITLE=10p -Gwhite -W0.1p --MAP_ANNOT_OBLIQUE=45 -O -N1>> %ps%

结果

距离岸线50km的GNSS站点分布

距离岸线200km的等值线

坐标文件

陆态网GNSS站点坐标trc.dathttps://www.jianguoyun.com/p/DZNDa0kQ2PCQBxih5ogE
HY-2高度计卫星轨迹hy2.dathttps://www.jianguoyun.com/p/DZvezRQQ2PCQBxim5ogE
Jason-2高度计轨迹ja.dathttps://www.jianguoyun.com/p/Dfulo24Q2PCQBxiq5ogE
沿海验潮站概略坐标yh_tide.txt2https://www.jianguoyun.com/p/DaYSJ8kQ2PCQBxis5ogE
沿海GNSS业务化系统概略坐标gnss.txthttps://www.jianguoyun.com/p/DWhRCEUQ2PCQBxiv5ogE
绘图用的个别GNSS站点:https://www.jianguoyun.com/p/DdUqCG4Q2PCQBxi05ogE; https://www.jianguoyun.com/p/DcBuNBsQ2PCQBxi15ogE

注意事项

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gmt grdmath -R100/140/15/45 -A1000000/0/4 -Dc -I10m LDISTG = dist_to_gshhg.nc

这一行代码中的-Dc表示低分辨率海岸线,如果计算的区域比较大,使用低分辨率岸线可以加快时间。不然,计算速度可能非常慢。

GMT的地图投影分成了4类,分别是圆锥投影、方位投影、圆柱投影和混合投影,共计有30多种投影方法。地球的极地区域多使用极地方位投影。

极地方位投影 Polar Stereographic Map

方位投影特点是保持角度无变形,面积和距离有变形,又称为等角投影。方位投影多用于单个半球以及极地区域地图,当用于极地时成为Polar Stereographic Map,一般区域则成为Stereographic Map

距离投影中心点越远,变形越大。

更多信息:

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https://manifold.net/doc/mfd9/polar_stereographic_projection.htm

下面使用一行代码绘制北极区域地图。如果需要叠加其他点、线等要素,则使用对应的命令追加即可。

投影中心在北极点,展示极地区域

这种地图特点是边界为圆形,以北极点为中心,各纬圈方向变形均匀对称。

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gmt pscoast -R0/360/60/90 -JS0/90/10c -Bag -Dl -A25000 -Groyalblue -Sseashell > GMT_stereographic_polar1.ps

投影中心点偏移,不在北极点

通过设置-JSlon/lat/size中的lon/lat调整投影中心点。地图仍旧是圆形边界,但是中心点已经不是北极点,投影的变形也不具备对称特点。

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gmt pscoast -R120/260/10/75 -JS190/70/10c -Bag -Dl -A25000 -Groyalblue -Sseashell > GMT_stereographic_polar2.ps

投影中心点偏移,非全极效果

设置-JSlon/lat/size中的lat为90。但是-R的坐标范围是扇形区域,绘制出的地图也是扇形。

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gmt pscoast -R100/260/10/75 -JS180/90/10c -Bag -Dl -A25000 -Groyalblue -Sseashell > GMT_stereographic_polar3.ps

矩形地图展示全极区

通过设置-R-45/50/135/50r,以左下角和右上角坐标为边界,并且加+r。这种地图也较为常用,但是GMT绘制技巧埋藏的比较深,同样是JS投影,改变的仅仅是坐标边界。

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gmt pscoast -R-45/50/135/50r -JS0/90/11c -Ba30g30 -Dl -A25000 -Wthinnest -Groyalblue -Sseashell > GMT_stereographic_rect.ps

竖版地图

竖版地图对我们的海洋观念影响很大,在国内也一度热炒。GMT中有一种通用墨卡托全球投影(Transverse Mercator projection),可以将南北极同时绘制。

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gmt pscoast -R0/360/-80/80 -JT180/-30/4i -A25000 -Groyalblue -Sseashell  -Bg30a30 >TMcontours.ps

文章来源:李振福, 李诗悦. 北极问题:治理进程、态势评估及应对之策[J]. 俄罗斯学刊, 2021, 11(03): 5–28.

作者简介:李振福,大连海事大学交通运输工程学院教授、博士生导师,大连海事大学极地海事研究中心主任,大连海事大学专业学位教育学院院长;李诗悦,吉林大学东北亚研究院博士研究生。

【内容摘要】北极问题在复杂多变的国际形势下愈发受到世界各主要相关国家的关注。面对日趋复杂的全球北极问题,以北极国家和北极理事会为主导的传统北极治理模式已显得捉襟见肘,该领域的全球治理也不免出现“失灵”的局面。北极问题治理分为治理初始阶段、治理过渡阶段和以2007 年俄罗斯“北冰洋底插旗事件”为起点至今的激烈角逐阶段。进而,北极问题治理完成了从封闭到开放、从区域向全球转变的发展过程。目前北极问题已从单纯的气候环境领域扩展到航线、资源、能源、主权、科考等更大范围的发展过程;既有航线主权争议、规则之争,也有北极理事会的作用等方面的问题。中国参与北极事务的深度治理可从以下方面展开:推动北极治理机制的完善、积极应对地缘政治威胁、以中俄合作为关键切入点、推动建设北极命运共同体等。

近年来,随着全球气候变暖的加剧,北冰洋海冰的融化速度和范围也在逐渐增大,致使北方海航道的商业化步伐逐渐加快,北极能源的大规模开发也逐渐成为可能。因此,北极国家陆续出台或更新本国与北极地区相关的国家战略,进一步加强对北极的争夺和控制。其他有关国家也积极出台北极相关政策,谋求在北极地区的存在。从战略位置来看,北极位于地球最北端,北方海航道是连接欧、亚、美三大洲的最短航线,也是连接北太平洋与北大西洋的重要交通通道,其军事价值和通道战略价值极其重要。从资源储量来看,北极地区蕴藏极其丰富的油气资源,被誉为“中东的继承者”。同时,北极煤炭资源总体储量也极其丰富,占全球煤炭总储量的四分之一。在世界资源日益短缺的形势下,北极在资源争夺中的重要性不言而喻。与此同时,北冰洋海冰逐渐消融,北极地区的航道价值也日益显现。

自然环境的不断变化和人类北极活动的增加导致北极问题越来越复杂,影响范围越来越广泛,日渐呈现全球化的发展态势。北极问题作为国际公共问题,具有公共性、全球性、综合性等特点,其有效治理对北极和全球发展来说都至关重要。以北极国家和北极理事会为主导的传统北极治理模式显得能力不足,全球北极问题治理时常出现“失灵”现象,对世界地缘政治和地缘经济方面带来不利影响。

一、北极问题治理的发展进程

严格讲,人类在北极活动的时间仅200 多年,而对于北极问题的治理,是从二战后才开始的。自第二次世界大战开始,北极地区的军事战略地位凸显,北极也成为二战的战场之一。冷战结束后,北极国家及其他相关国家在北极地区的开发、科考等活动不断增强,由此引发了北极资源、领土归属等问题,北极也逐渐从旧地缘政治的边缘踏入到全球治理的中心区域a。

(一)北极问题治理的发展阶段

北极问题治理是从冷战开始之后逐渐形成的,其演化过程大致可以分为以下几个阶段。

第一,北极问题治理初始阶段(冷战开始至20世纪80年代)。这一阶段,北极问题治理主要是作为一项地区性问题,更多被国际环境保护倡议运动所关注,不在国际地区争端的主要关注范围a。20 世纪50 年代,加拿大曾暂短宣布对北极拥有主权,但并未被国际社会接受,遭到其他国家的一致反对。另外,因为北极问题牵涉的利益冲突还不够敏感,在此后的相当长一段时间,北极问题治理的重点体现在安全领域,呈现一种相对平静的状态。

第二,北极问题治理的过渡阶段(20 世纪80 年代末至2007 年)。这一阶段的基调由苏联领导人戈尔巴乔夫1987 年的“摩尔曼斯克讲话”所奠定,讲话标志着北极问题治理范畴的重大转变——从单一的安全治理开始向内容更为广泛的多维利用和规制方向转变,重点为环境和原住民问题。这一阶段最重要的节点性事件是北极理事会的成立。开始时仅有北极圈内8 国和北极相关组织作为成员参与北极事务,其后,法国、荷兰、英国等国及多个国际组织进入北极理事会。越来越多的北极域外国家或地区以及国际组织获得参与北极事务的机会,并积极参与到北极事务处理的过程中,北极事务的参与者与北极治理主体不再局限于北极8 国,呈现多元化的发展趋势。此外,为约束和规范各参与者的行为,实现北极问题治理的规范化,大量有关北极治理的法律法规逐渐出现。这一阶段,在北极理事会的框架下,北极问题治理机制也在逐渐形成。

第三,以2007 年俄罗斯“北冰洋底插旗事件”为起点至今的激烈角逐阶段。“北冰洋底插旗事件”标志着北极问题治理的范围从上一个阶段的生态环境和原住民等单向度问题,转向更高层级、更加敏感的高政治议题b。“北冰洋海底插旗事件”之后,北极问题治理范围进一步扩大,但北极国家和北极理事会在北极问题治理中仍处于主导地位,北极域外国家和国际组织在北极地区的活动受到严格限制。伴随各国对北极的“暴风式”开发,北极问题日渐复杂,辐射范围日益广泛,北极治理对象也逐渐多样化,北极问题逐渐“出圈”,全球北极问题呈现出越来越强的跨区域性和国际公共性特征,有关北极问题治理的法律法规也更加具体规范,日渐形成了软硬法混合的合作治理模式。北极问题治理完成了从封闭到开放、从区域向全球转变的发展过程。

(二)北极问题治理的发展现状

北极问题治理的主要目的在于促进这一地区的可持续发展,并增进全人类的共同福祉。随着北极的冰雪消融,在北极航线航行商业化、能源及资源开发利用、渔业和旅游业不断兴起等经济发展的强烈刺激下,主权国家、国际组织、相关行业和跨国企业等对北极的兴趣愈加浓厚,这使得北极与世界主要地区的地缘经济及地缘政治联系逐渐加强a,也令北极问题治理的压力与日俱增,需要形成完善的有效治理机制。

面对越来越严重的北极问题治理挑战,相关国际组织、原住民组织、跨国企业、非政府组织以及行为体政府等扮演着越来越重要的角色,但毋庸置疑的是主权国家在目前北极问题治理中依然处于主导性地位。需要指出的是,北极问题治理是有一定机制基础的,包括《联合国海洋法公约》和《联合国气候变化框架公约》等全球性问题治理框架,北极理事会和巴伦支海欧洲北极理事会等组织的区域性框架协议,以及《北极冰封水域船只航行指南》等航行规范等。

现有机制安排在北极问题治理上存在着一些明显不足:

第一,《联合国海洋法公约》不是针对北极及北冰洋的特征和诉求制定的,更多体现的是国际海洋法的一般性规定,很难适用于北极地区的能源资源开采、航线开发利用、极地科学考察、渔业开发、生态环境保护和军事化冲突等特殊问题。《联合国海洋法公约》关于200 海里外大陆架的规定更是可能加剧北极争夺。

第二,多边环境与气候框架公约对北极特殊的环境和气候问题缺乏针对性。北极生态环境极其脆弱和敏感,一旦遭受损害,极难恢复,北极地区的气候和环境需要更为严格的预防和保护措施。

第三,美国并未参加《联合国海洋法公约》《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》《京都议定书》等国际公约,这使得北极问题治理的相关国际法在北极的适用性和权威性严重受损。国际海事组织、北极理事会所制定的没有法律约束力的“软法性”文件执行弹性较大,难以保证达到预期效果。

第四,北极理事会等现有区域治理机制主要解释和处理科研、环保及可持续发展问题,缺乏处理政治、军事问题的功能和机制。现有相关区域机制也无法解决跨区域的环境、气候问题以及航运、能源等具有全球特征的问题。

总之,北极地区目前严重缺乏一种具有更大适用性和支配性的政治和法律机制,现有法律机制不能满足北极区域总体可持续发展的需求,也无法协调各国在北极能源资源以及其他领域的冲突和矛盾。

(三)北极问题治理的发展趋势

从北极问题治理的各个发展阶段可以看出,北极问题治理总体围绕两方面展开:一是北极的经济性开发,其中包括北方海航道开发和北极资源开发;二是北极秩序维护,重点针对的是北极国家主权纠纷、军事部署和北极环境保护。而未来的北极问题治理也将以此为基础进行拓展补充,并根据各国北极发展战略体现出相应的侧重。

在北极地区的经济开发方面,首要的是北极航线的开发问题。从航运距离角度来看,北方海航道较传统航线具有更高的经济性,然而综合分析航行风险、航行成本等因素,目前北方海航道整体经济性远不如传统航线。若要实现其经济价值,只有实现班轮运输,需要进一步降低航道的航行风险。但从目前的发展状况来看,实现班轮运输还需很长一段时间的技术积累和设施供给。各国或地区均在开展北极资源开发,但到目前为止,北极的石油生产活动主要是在陆地或靠近陆地的近海,而实际上北极石油勘探重点应在远深海地区,因技术所限,北极远深海油井的开发难度较大,短时间内难以成行。因此,虽然潜力巨大,但是由于开发难度较大、开发时间较短等原因,北极经济性的实现还存在一定的不确定性,未来北极经济的开发也将在很长一段时间内继续以基础建设为主,以探索的姿态进行。

在北极秩序方面,尽管随着海冰融化,北极利益凸显,北极各国对北极的竞争将愈演愈烈,但是更多的非北极国家在北极问题上开始发出自己的声音,并积极参与进来,通过国际组织合作来维持北极的和平局面;而北极国家一方面需要与他国合作以实现更高效的北极开发,另一方面又担忧自身的固有利益受损。因此,北极的国际治理环境将长期处于一种矛盾状态。北极问题治理秩序环境是与北极经济开发相辅相成的,同时又先其一步,未来随着北极庞大的经济价值不断被确认,北极问题治理秩序将最先受到影响并产生效应。

二、北极问题态势评估

目前,北极问题已从单纯的气候环境领域扩展到航线、资源、能源、主权、科考等更大范围,立体化的北极问题构成需要从多角度来评估其发展态势。

(一)航线主权争议:俄美加三国的利益诉求和做法明显不同

北极问题的首要矛盾是北极海域的主权问题。北极海域分为公海和北极沿岸国管辖海域,北极航线贯穿其中,一旦进行商业航行便会牵扯到一系列主权问题,因此北极海域的主权问题也多以航线主权博弈的形式展开。

北极目前可利用的航线分为东北航线和西北航线两部分。关于东北航线,俄罗斯在本国的北方海航道管理上,政策不断开放,管制不断放松,总体来看开放态势良好,然而依旧具有较高的商业垄断性,无论从地理位置、历史发展还是国际法律规定方面看,俄罗斯对于整个北方海航道的主权把控都是毋庸置疑的,然而也正是这种绝对性,在某种程度上限制了东北航线的商业开发。在俄罗斯联邦成立初期,北方海航道主要作为俄罗斯国内的海运航线使用,仅限于能源资源运输和极地科学考察。直到1999 年4 月30 日俄罗斯颁布《俄罗斯商业航运法》,情况才有所改变,北方海航道的商业航行开始适度放开。2001年俄罗斯颁布的《俄罗斯联邦至2020年期间的海洋学说》提出,包括外国人的有关承运人,均可以平等地进入该航线并享受破冰服务a。2013 年1 月17 日俄罗斯联邦交通部批准的《北方海航道水域航行规则》,对在北方海航道海域航行的船舶提出了较详细的要求和规范,将破冰船强制引航制度改变为许可证制度,并制定了一系列的独立航行许可条件。要求独立航行船舶需向北方海航道管理局提交许可证申请书,管理部门要严格审查提交的船舶冰级等信息,检查船舶是否存在违反有关航行安全规定和污染海洋环境等方面的情况,船舶申请破冰船提供破冰服务后,仅能由悬挂俄罗斯国旗并在该海域被授权的破冰船执行援助业务;要求冰区引航员必须为俄罗斯公民等。尽管近10 年来俄罗斯在东北航线上对外寻求合作开发的诉求愈发强烈,但在其巨大商业价值下,俄罗斯一直采取非常谨慎的开放态度,希望为本国谋求更多的利益。在自相矛盾的发展战略下,俄罗斯北极沿岸落后的基础设施建设与强制交纳的高额破冰引航费用,成为影响东北航线发展的主要制约因素。

关于西北航线,加拿大一直认为属于其主权范围,但这一点在国际社会一直存有争议。由于北极环境变化带来的经济利益凸显,以及北极治理机制的缺失,加拿大早期宣称的在北极的主权和主权权利主张时常受到威胁。虽然多数国家也都默认遵循加拿大的管理制度,以求得顺利通行,但仍有以美国为主的国家利用加拿大传统内水的国际法律界定模糊对加拿大西北航线治理设置障碍。直至美加达成《极地合作协议》情况才有所好转,协议允许美国破冰船通航西北航线。但美国破冰船由隶属于国土安全部的美国海岸警卫队指挥,加拿大破冰船由国家渔业与海洋部管理,因此,加拿大认为自己的北极主权受到长期的潜在威胁。因为国家综合实力较弱,无法与美俄等大国抗争,加拿大在北极战略上采取从低政治领域涉入再逐渐成为该领域引领者的策略,扮演各种多边会谈的积极组织者和支持者,引导制定相关规范以提升话语权,同时对于北极主权问题保持高度的政治敏感性。另外,加拿大一直以保护自身海岸和北极环境为由,依照《北极水域污染防治法》对他国在北极航行的船舶规格进行严格限制。西北航线目前由于航行条件,航运安全尚不能得到保障,因此短时间内无法实现商业通航,而一旦满足通航条件,会极大缩减美国东部至东亚的航运距离,美国将成为最大受益方,届时美国难免会重新采取强硬措施对加拿大施压以谋求在西北航线上更多的经济利益,而未来有关北方海航道主权争议的问题也将主要围绕西北航线展开。

(二)规则之争:很难形成各方认同的规则和条约

北极地区的海洋争端问题通常涉及国际条约法、国际组织法以及国际法的其他部门法。一直以来,北极公海海域的专属法律制定存在众多难题。北方海航道涉及公海、沿岸国专属经济区、沿岸国领海等,加之北极资源与航线开发经济价值较大,影响全球的经济发展方向,因此各国始终没有制定如《南极条约》这种系统完整且适用性强的国际公约。目前,仅以北极理事会为主要平台,各类北极组织在各领域统筹和协调各国在北极地区的活动,并根据《联合国海洋法公约》和北极国家联合制定的多边层面的各类条约(如《国际北极科学委员会章程》等)对北极问题进行治理。《联合国海洋法公约》并不是专门针对北极地区而制定的特定区域国际公约,因而其中的相关规则很难适应北极地区的具体情况。虽如此,但因为没有其他国际法可以遵循,目前只能暂时参照《联合国海洋法公约》体系下的基本原则和规范来处置北极地区的海洋法律问题,迫切需要北极相关主体尽快制定出一整套具有北极地区特色并专门针对北极地区具体情况的规范性区域性国际法律体系。

《联合国海洋法公约》规定,主权国家将距其领海基线200海里的范围划为大陆架,并在此范围内行使主权;如果一个国家能提供200海里外的大陆架是其陆地领土的自然延伸的地理证据,大陆架可以延伸至200海里之外。但由于《联合国海洋法公约》相关法律机制存在一定滞后性,不能有效适应当前海洋勘测科技的发展,海床底部大陆架部分的生物性和非生物性资源的归属问题得不到解决,北极地区的利益规则之争不断激化,北极海域的外大陆架划界问题所涉利益冲突范围不断扩大,不再仅仅是个别国家间的利益博弈,而是需要从整个国际社会利益的角度去协调

此外,尽管《联合国海洋法公约》后续更改了一些规则希望美国加入,但遭美国拒绝。与此同时,美国又是国际海事组织的理事国和北极理事会的创始成员国,在享受国际法带来的利益的同时,又因自身没有加入《联合国海洋法公约》而无须受其限制。也正因为美国的这种行为,在《联合国海洋法公约》框架下制定的国际秩序的执行力和强制作用受限,一旦发生因规则不同而引发的矛盾,现有北极治理机制很难保护《联合国海洋法公约》缔约国的正当利益。

而若参考《南极条约》制定《北极条约》,同样存在许多难以解决的问题。《南极条约》制定于南极大规模开发之前,且南极处于孤立状态,不存在主权界限,而北极开发早已成为世界相关国家的战略发展方向,北极主权问题却一直未获共识,制定《北极条约》极易因影响他国的北极利益而遭反对。2008年丹麦、美国、俄罗斯、加拿大和挪威五国签署的《伊鲁利萨特宣言》声明,无须制定新条约来对北极环境进行管理。与此同时,北极是军事战略要地,从美苏冷战时起,北极海域的军事设施建设从未间断,以美国、俄罗斯和加拿大为主的北极国家长期在北极地区进行军事投入。在上述条件下制定新条约的可能性不大。

(三)北极理事会:充满权力博弈和不确定性

北极理事会,也称北极议会、北极委员会和北极协会等。北极理事会于1996年在加拿大渥太华成立,是由美国、加拿大、俄罗斯等领土处于北极圈以内的8个国家作为常任理事国的政府间论坛,其宗旨是保护北极地区的生态环境并促进该地区的经济、社会可持续发展。北极理事会主席国采取轮值制,由8 个常任理事国轮流担任,任期2年。北极理事会规定,轮值主席国在其任期内可以根据需要提出自己关注的议题和计划。北极理事会对于轮值主席国利益的迁就,使北极理事会提出的长期计划目标一般无法达成。

2011 年5 月,北极理事会召开努克会议,对非北极国家在北极理事会中的责任和权利进行了明确的规定:非北极国家只能申请北极理事会观察员国,并要交纳高额会费。即使这样,非北极国家在北极理事会中也只有提议权,没有投票权。这对非北极国家的北极事务参与是极大的限制,北极地区事务“私物化”倾向愈加显著。非北极国家多有自己的北极政策或北极定位,但北极国家在北极理事会中的一致排他性,令非北极国家的北极政策很难真正实施。然而,北极理事会作为处理北极事务的最重要机构,也是非北极国家参与北极事务的几乎唯一途径,因此,非北极国家只能通过获取观察员国身份得到北极国家的最大程度认可。2013 年5 月15 日,中国与意大利、印度、日本、韩国和新加坡等国一起成为北极理事会正式观察员国。

从治理成效来看,北极理事会对北极区域的治理有一定效果,如北极理事会获诺贝尔和平奖提名,体现了北极理事会的积极作用。获提名的主要原因在于,现阶段北极理事会的政策着力点是各国都能接受和认可的北极环境保护和可持续发展问题,并且采取的相关措施比较严格。面对北极问题的“强演化”趋势,北极理事会的“私物化”性质会越来越限制其处理北极事务的灵活性。对于非北极国家加入北极理事会等问题,北极8 国也反应不一:美国比较欢迎观察员国积极参与北极事务;瑞典、丹麦、芬兰、挪威和冰岛等国对于新成员的加入报以谨慎的欢迎态度c;俄罗斯在新增观察员国的问题上选择较为消极的态度,主要是不想让非北极国家对其北极地位带来负面影响,进而坚决否决印度的扩大观察员国权利提案;加拿大虽然欢迎合作,但对于非北极国家加入北极理事会等问题表现得更加谨慎。因此,北极理事会的作用有限,加上其固守“半闭关”政策,在北极问题的有效解决上,其价值和作用并不乐观。

(四)航运发展:航线利用和生态保护的两难处境

进入21 世纪以来,北极升温的幅度不断增大。北极的融冰季节一般从6 月份开始至8 月份结束。2019 年7 月30 日至8 月3 日,北极格陵兰岛90% 以上的表层融化,融冰达550 亿吨a,融冰规模超过以往。历史资料表明,北极冰川每年都会自然融化,但大多数科学家认为,2019年的这次大面积冰融应该为人类活动导致。因此,目前保护北极生态环境确实必要而又紧迫。与此同时,赫伯罗特、达飞、地中海航运等世界著名海运公司表示,拒绝将北极的西北航线或东北航线作为航运路线。这些公司的理由是,在海运过程中碳基化石燃料燃烧产生的颗粒会加剧全球变暖,危害全球生态系统。

这三家世界性海运公司的表态折射出两个问题:一是目前北方海航道运输的经济效益尚不显著,或者说还不具备经济可行性;二是北方海航道运输的经济价值和北极生态之间的矛盾是不争的事实。世界经济最发达的国家大多集中在北半球高纬度地区,北方海航道是连接这些经济发达区域的更为便捷的通道,其重要性不言而喻。北方海航道的进一步开通,会使地球中路战略地位下降,北极地区战略地位大大提升,最终致使世界航运重心向北极方向转移,世界格局也会因此而改变。中国海运公司虽然没有明确表示使用北方海航道,但2018 年1 月发布的《中国的北极政策》白皮书表示,中国将着力促进北极的可持续发展,愿依托北方海航道的开发利用,与相关各方共建“冰上丝绸之路”。赫伯罗特等海运公司拒绝使用北方海航道运输,可能会对中国北极航行产生负面影响。最令人担心的是,赫伯罗特等海运公司的表态可能会使北方海航线政治化,北极国家可能会以生态安全问题为由,阻止包括中国在内的各国航运公司使用北方海航道,北方海航道的开发利用受到的限制不可估量,北极问题的治理也会遭遇较大障碍。

(五)能源资源:北极地缘政治角逐的新领域

文章来源:安洪若, 董达飞. 俄罗斯第五军区的组建动因及战略任务[J]. 飞航导弹, 2021(05): 61–65.

摘要:2021年1月1日起,俄罗斯北方舰队升级为第五军区,旨在进一步强化俄罗斯的北极军事实力、维护其北极的战略利益。从北极地区竞争态势、北约东扩对俄影响、北极地区军事安全威胁、俄军优化指挥层级和强化海军建设的内在驱动共5个方面剖析了俄第五军区的组建动因。从常规军事力量、战略核力量、制定作战想定和开发北极航道4个方面分析了俄组建第五军区的主要战略任务。并结合其组建,给出几点启示。

引言

2020年6月,俄罗斯总统普京签署第374号总统令[1],正式宣布自2021年1月1日起,俄北方舰队独立为军事行政单位,正式成为继中央军区、西部军区、东部军区、南部军区后的第五军区,其辖区包括科米共和国、阿尔汉斯克州、摩尔曼斯克州以及原属于西部军区管辖的涅涅茨自治区共4个联邦主体。早在2014年12月1日,俄罗斯将其北方舰队从西部军区划分出来,并在此基础上成立了北极战略司令部,成为俄罗斯名义上的第五军区。此次总统令的签署是首次以官方形式确立第五军区的存在,是俄罗斯国家政策方针在北极战略方向军事领域全面实施的重要体现,反映了俄罗斯提升北极军事实力以维护北极战略利益的坚定决心[2]。

1 第五军区的组建动因

近年来,北极地区国家愈加重视北冰洋大陆架和岛屿的重要战略意义,并通过逐渐强化军事存在,不断扩大和提升本国对北极地区的控制权。因此,当前北极地区的军事政治形势表现出区域性矛盾增大和军事活跃度渐强的特点。第五军区的组建是俄军历史上首次正式将北方舰队提升至军区级别,是俄罗斯为应对上述问题所做出的有力回应。具体而言,其深层动因包括以下5个方面。

1. 1 北极地区争夺战日趋激烈

冷战结束后,随着全球气候变暖进一步加剧,北极因其丰富的自然资源和优越的地理位置逐渐被世界各国所关注,成为地缘政治竞争的桥头堡。

(1) 美俄两国对抗不断升级。一是美国在新版的《美国国家安全战略》和《美国国防战略》中不断提及“大国竞争”这一概念,并于2020年7月发布首份《空军北极战略》,意欲打压俄罗斯渴望在北极地区以传统军事大国身份谋求更大国际政治空间的想法;二是美国于2018 年重启于2011年撤编的第二舰队,规定辖区为美国东海岸、整个北极圈、白令海峡以及挪威和俄罗斯沿海,遏制俄罗斯的意图不言自明;三是随着美国退出《中导条约》,由于其所采用的导弹战略是飞跃北极的打击方式,直接导致俄罗斯北极上空的防空反导压力陡增。

(2) 世界多国表达对北极地区的利益诉求。这些国家在北极形成了代表各方利益的国际组织和国家团体,其中包括北极五国(俄罗斯、美国、加拿大、丹麦和挪威),亚北极国家(冰岛、瑞典和芬兰),北极理事会(俄罗斯、美国、加拿大、丹麦、挪威、冰岛、瑞典和芬兰),巴伦支海欧洲—北极理事会(俄罗斯、丹麦、冰岛、瑞典和芬兰),北欧部长理事会(丹麦、冰岛、瑞典和芬兰以及奥兰群岛),极地科学亚洲论坛(中国、日本、朝鲜、泰国和马来西亚)。这些主权国家、国家集团和国际组织通过宣誓主权、军事演习、构建极地军事设施等多元化的方式,积极参与北极地区政治、军事和经济等领域的竞争。

(3) 俄方持续推进北极发展战略。为在北极争夺战中取得优势,俄罗斯近年出台了多部国家级战略, 分别于2008、2013、2014 年发布了《2020年前俄罗斯联邦北极地区国家政策原则及远景规划》、《2020年前俄罗斯联邦北极地区发展和国家安全保障战略》和《2020年前俄罗斯联邦北极地区社会经济发展国家纲要》[3],并于2017年将纲要的时间节点延长至2035年[4],在2020年又出台了《俄罗斯2035年前国家北极政策基础》[5]。

综上所述,为了在北极地区争夺战中占据领先地位,俄罗斯不断调整北极战略政策,逐渐形成了以军事威慑为主,同步提升其在北极地缘政治经济影响力的独特模式。

1. 2 北约东扩压缩俄罗斯地缘战略空间

随着苏联解体,北约与华约的漫长对抗也随之宣告结束,但北约并未停止吸收新成员国以扩张自身势力范围的进程。事实上,为进一步压缩俄罗斯的战略生存空间,北约一直努力鼓动前苏联加盟国加入其组织,这导致俄罗斯的战略纵深大幅缩减,来自陆上、空中以及海洋的军事威胁陡增。在美国授意下,北约不断东扩,逼近俄罗斯边境,近年来又有继续深入巴伦支海的动作迹象。为此,俄罗斯从现实安全威胁出发,将北极作为新的战略支点,以求实现地缘战略空间突围。作为传统的北极大国,北极的战略地位关乎俄罗斯的国家核心利益。第五军区的组建,进一步表明了俄国防部已将北极地区视为国家安全战略和军事战略的优先关注方向,在未来很长一段时间内,北极都将被视为关键战略地区。俄国防部长绍伊古直言:“当前开发北极就是保障俄罗斯的未来”[6]。

1. 3 俄罗斯北极地区面临的军事安全威胁日益

严峻虽然北极地区当前的军事政治形势总体稳定可控,但俄罗斯仍面临来自北极战略方向复杂多变、严峻且充满不确定性的现实军事威胁。从作战空间来看,俄罗斯的北极安全主要源于空中和水下威胁。空中威胁包括战略轰炸机群、巡航导弹、战术和舰载飞机、美国和北约用于保障歼击机和远程无人预警机群的无人机;水下威胁包括美国和北约专门针对俄北方舰队和海上战略核力量的核潜艇,利用航空兵、潜艇以及水下机器人系统布置的雷区。《2035 前俄罗斯北极政策基础》中明确指出:一些国家正在强化北极地区军事存在,爆发军事冲突的可能性增加[5]。

首先,北约的海军作战能力有了大幅提升,海基反导预警系统得到了长足发展[7]。其次,外国针对北极地区的军事企图日益明显,2006年起,北约陆海空军和特种部队定期举行“寒冷反应”联合军演;2007年起,加拿大定期组织“北极熊行动”军事演习,目标对象直指俄罗斯;2013年,美国出台《北极地区国家战略》,明确指出华盛顿有权采取单方面行动捍卫其在北极地区的重要利益;2015年,美国、英国、荷兰、瑞士、德国和法国首次在瑞典、芬兰和挪威的北部地区举行“北极挑战” 联合军演;2018年,代号为“三叉戟”的北约多国联合军演拉开帷幕,此次演习是冷战结束以来规模最大的一次。最后,针对北极地区的侦察监视活动频繁。美国不断增加军事卫星数量,北约也不断加强对北极和俄罗斯边境地区的情报侦察活动。

1. 4 俄军指挥体制有待完善

根据俄罗斯武装力量军区条例[8],第五军区被赋予“跨军种战略领土军团”的地位。即从2021 年1 月起,上述四个联邦主体包括陆、海、空天军及其他军兵种在内的所有军事单位都将服从于第五军区的统一指挥。第五军区将直接对海军总参谋长、总参谋部和俄武装力量最高统帅负责。俄罗斯著名军事专家维克多• 穆拉霍夫斯基指出,第五军区的组建将理顺北极地区武装力量的指挥层级,确保各军种在北极地区的协作更加高效[9]。为了加强各军兵种的协作,俄罗斯之前在主要战略方向上组建了集团军,并将所有舰队划归军区管辖,作为俄海军中实力最强的北方舰队被划归到西部军区,这在军事战略专家和基层指挥官中引发了较大的争议。俄海军上校、军事专家维克托•马卡洛夫甚至直言:陆军的将领们永远不会去研究海军的作战战法[10]。此次将北方舰队独立出来并赋予其行政领导和作战指挥职能,有效解决了各军种之间“谁服从于谁”的矛盾。在北方舰队司令部中设置岸防部队、航空兵和防空反导部队的指挥官岗位,也将彻底解决此前俄北方舰队隶属关系与履行职能不匹配的矛盾,从而优化俄罗斯联邦武装力量的指挥管理体系。

1. 5 俄军强化海军建设的内在驱动

在北约加紧对俄罗斯实施制裁且俄罗斯实际可用海上通道有限的背景下,若战时以美国为首的北约对波罗的海、黑海和日本海实施封锁,俄罗斯将面临非常危险的局面。因此,为实施战略突围,俄军将视角转向北极,大力强化海军建设,尤其是计划对四大舰队之首的北方舰队的武器装备和人员军事素质进行大规模升级和提升,以巩固对北极航路的控制。2015年版《俄罗斯联邦海洋学说》中,俄罗斯将北大西洋和北极地区视为其海上战略的优先方向[3];2017年颁布《2030年前国家军事海洋活动政策基本原则》,将“以美国及其盟友为代表的一系列国家争夺海上霸权”看作俄罗斯国家安全的主要威胁之一,认为“对俄罗斯及其盟友具有重要意义的领土上的武装冲突渐增”趋势不容忽视,计划到2030年应拥有在各个战略方向实力均衡的舰队[11]。据此推断,在不远的将来,太平洋舰队、黑海舰队和波罗的海舰队的战略地位也将得到质的提升。

2 第五军区的主要战略任务

俄罗斯北方舰队始建于沙俄时期,初期即被命名为北极圈舰队,苏联成立后,被扩编命名为红军北方舰队,现在是俄海军的主力部队,拥有俄罗斯唯一的库兹涅佐夫号航空母舰,舰队战斗力强悍,行动区域遍及整个北极圈和北大西洋水域。截至2020年5月,俄北方舰队拥有44艘水面舰艇、41艘潜艇以及9支特种部队,分别驻扎在摩尔曼斯克、加季耶沃、波尔尼、维迪亚沃、佐泽尔斯克和塞维罗德文斯克[12]。升格为第五军区后,其所辖兵力、地位和权力大幅提升,所担负的战略任务也更加艰巨。

2. 1 依靠常规军事力量,确保俄在北极地区的家安全与发展利益

当前,世界主要国家对北极地区的关注度不断提升,并在经济和国家安全等领域不断强化军事存在。俄罗斯谋求确立并保持在北极地区的领导地位,但想在谈判中捍卫其对北极海域、部分
大陆架和自然资源的权利将变得愈发困难。

因此,俄罗斯计划将北方舰队由一个海军单位转型为一个由海军主导的跨军兵种的联合作战兵团,不断加强在北极地区的常规军事力量建设。
(1) 进攻兵力层面,俄罗斯在北极部署有第200独立电动步枪旅、第80独立电动步枪旅、第61海军陆战队独立旅、第45航空防空军等部队[13];
(2) 防御侦察层面,已部署了S-400 防空系统、共振和向日葵雷达站以及29B6集装箱超视距雷达系统等一批先进预警装备,可以对北极方向的敌人动向实施监控[14];
(3) 海军力量层面,作为第五军区主体的北方舰队,近年来不断增强自身作战能力。

据俄北方舰队司令亚历山大·莫伊谢耶夫称,俄罗斯在2020年底前将有超过180种武器装备在北极的严寒地区列装。同时,将继续对包括高超声速武器在内的新型武器进行试验,这些新技术将使北方舰队的作战潜力得到质的提升[15]。此外,俄罗斯还计划在北极构建对空中目标的梯次侦察体系和电子情报侦察的前沿预警阵地,以实现对北极地区及其周边军事态势实施全时段全天候监控,以便构建一座隐形的“防空穹顶”。

2. 2 依托海基战略核力量,确保俄对敌强大核威慑力

俄罗斯的海基战略核力量是其“三位一体”核力量的重要组成,其支柱是战略核潜艇。俄北方舰队目前拥有9艘战略核潜艇,其中包括1艘941型战略核潜艇、6艘667型战略核潜艇、1艘955型战略核潜艇和1艘955A型战略核潜艇。这4种核潜艇中前两种研发于苏联时期,941型最多可同时发射200枚核弹头,667型最多可携带16枚P-29PM潜射弹道导弹,955型北风之神系列弹道导弹核潜艇最为先进。官方数据显示,北风之神战略核潜艇最多可携带16枚布拉瓦(RSM-56) 潜射弹道导弹,射程超过8 000 km,每枚导弹有10个弹头,每艘潜艇共计携带72~196个核弹头[16],确保俄罗斯核武数量的绝对优势。

2. 3 制定完备的作战想定,确保俄有效应对任何形式的风险挑战

通过分析北极地区的军事政治形势,结合现代军事斗争经验,俄方专家认为未来北极地区可能爆发以下4种针对俄罗斯的军事冲突[17]:一是经济矛盾发展为局部武装冲突,但未进一步升级;二是经济矛盾演变为局部武装冲突,后升级为大规模战争;三是敌方使用常规武器对俄罗斯发起突然性大规模侵略;四是敌方使用核武器对俄罗斯发起突然性的大规模侵略。

面对北极地区现实军事安全威胁和未来可能爆发的军事冲突,第五军区组建后,其辖区内所有军事机构可以实现统一指挥调度,可以更加高效应对未来可能爆发的北极地区军事冲突。

首先,在经济矛盾发展为局部武装冲突,但未进一步升级的情况下,俄第五军区将使用雷达对空天方向进行实时监控,在空天军防区内施行空中交通管制;运用歼击航空兵拦截敌机以阻止其非法行为,并迫使其在专用机场降落,如若不遵守指令,便可开火予以击落;此外,还应根据实际情况,使用防空反导武器打击军事冲突区的敌方主要目标,或使用强击航空兵和轰炸航空兵摧毁军事冲突区的敌关键设施。

其次,在经济矛盾演变为局部武装冲突,后升级为大规模战争的情况下,俄第五军区除采取上述应对措施之外,还应确保各军兵种按照北方舰队指挥部的统一指挥行动,确保俄海上战略核威慑有效可靠,并做好使用一切防空反导兵力兵器保护第五军区所有设施目标的准备。

再次,在敌使用常规武器对俄罗斯发起突然性大规模侵略的情况下,俄第五军区应由防御转入进攻,对敌实施空天突袭,向俄军政高层通报大规模空天打击的情况,并按照俄军相关战略战役计划对敌实施大规模反击。

最后,在敌方使用核武器对俄罗斯发起突然性大规模侵略的情况下,俄第五军区应在对敌实施空天突袭和大规模反击的同时,确保海军战略核力量作战使用的稳定可靠,并确保空天军参与核战争后的作战行动直至战争完全结束。

2. 4 彰显强大军事实力,确保俄对北极航道的开发

随着北极冰川的融化,北极航道的战略意义逐渐显现。在俄罗斯北极战略回归的背景下,对北极航路的开发被提上议程,开发北极航道在俄罗斯历次颁布的北极战略中多次出现。为确保北极航道开发的顺利实施,对抗北约国家的抵近骚扰,北方舰队不断强化军事部署。目前,俄军正有序恢复北极航道上的军事基地,升级军事基础设施,增加北极战略方向的军事预算。此外,定期在北极地区举行两栖军事演习并对北极战略方向的部队进行突击战备检查,向外界展示了诸如DT-10PM双节运输车、T-80BVM坦克和ChaborzM-3轻型越野突击车等大量北极高寒地区的主战装备[13],充分彰显了俄军强悍的北极作战潜力,体现了俄军政高层对控制北极航道的坚定决心,这也是俄北极战略的具体体现。

3 俄罗斯组建第五军区的几点启示

俄罗斯为北方舰队配备各兵种并将其地位升级,突出了第五军区的战略地位,赋予了北方舰队更大自主权,提升了北极地区俄军兵种协同程度,反映了俄罗斯试图加强北极地区军事存在的决心

3. 1 突出第五军区战略地位是巩固俄北极防御的重要举措

近年来,以美国为首的国家、国家集团和国际组织加强了围绕北极地区的主权和利益争夺,相关国家有意增强了在北极地区的军事存在,对俄罗斯北极地区和北部战略方向构成了巨大的现实威胁。作为回应,俄罗斯历史上首次将北方舰队提升为第五军区,原属西部军区四个联邦主体的所有军事机构均划归北方舰队指挥部管辖,大幅提升了第五军区的联合作战能力,战略地位更加突出,保持并扩大了俄罗斯在北极地区的战略优势。

3. 2 完善第五军区职能范围是确保俄军高效专业的重要途径

俄罗斯以北方舰队为基础成立第五军区,赋予其行政和经费管理职能,将有助于北方舰队更加独立自主,更高效完成北极战略方向的军事任务,更好实现其在北极地区的军事存在。同时,为俄罗斯对北极地区与航道的开发提供了保障,震慑了以美国为首的北约国家,进而确保俄罗斯的国家安全与发展利益。

3. 3 强化第五军区军兵种协同是保障俄北极安全的重要方式

第五军区作为跨军种战略领土军团,其下辖包括陆军、海军、空天军在内的军区应有的所有军兵种,列装了包括S-400防空系统、铠甲-S弹炮合一防空系统、北风之神系列弹道导弹核潜艇、轰炸机、歼击机在内的全类型武器装备。随着第五军区的正式成立,在未来举行的军事演习中,实现各军兵种在司令部统一指挥下高效顺畅协同,确保各分队和作战要素在统一指挥链路中发挥最大化作用,进而保障俄罗斯北极地区的绝对安全。

4 结束语

综上所述,北极地区的争夺战日趋激烈,军事冲突风险极高。俄罗斯依托国家北极战略,积极推进本国在北极地区的军事化进程,将北方舰队独立并以此为基础组建单独的第五军区,弥补前期成立的北极联合战略司令部职能的不足,有效缓解俄军内部现存的一些指挥矛盾,进一步强化俄军兵种之间的战略协同,实现俄罗斯的国家利益和安全诉求。

参考文献(略)

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WOS全名是Web of Science,被WOS检索的文章具备唯一的WOS检索号,通常认为是SCI论文。WOS除了证明文章是SCI检索外,还可以导出详细的文献共被引信息,用于文献计量分析。WOS数据库由clarivate公司进行商业化维护,该账号一般研究所好像也没有购买,更不用说远程登录了。因此需要借助别的方法,比如万能的淘宝中检索web of science,得到许多结果:

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登录后可以看到里面有许多资源,除了WOS,还有常见的Wiley、Springer、IEEE、Science、Nature、Taylor等等:

选择WOS,以remote sensing期刊为例检索:

得到1万5千多篇SCI文章,然后简单的进行蚊香计量分析(点击右上角“分析检索结果”):

Remote Sensing 在2020年刊登4192篇SCI文章,并且还在指数式增加。

发文最多的国家是中国,高达6000多篇,按照一篇1万4千元人民币,则中国财政投资高达8千多万元,如果再考虑语言润色费,我国对《remote sensing》一个期刊的支出就超过1亿元。如果考虑文章资助项目在前期的数据采集、处理、人力物力等,我国的科研付出还得翻几倍。

自然,发文最多的作者基本都是中国学者,如张某最多发表了140篇(可能含有重名作者)。

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以IEEE为例,登录之后,发现小锁变成了绿色的开放状态,表明可以下载。

经过测试,Springer、elsevier等其他数据库同样可用,若结合文献管理工具Zotero可自动下载文献,可提高效率。
下一篇将介绍,如何结合坚果云实现不同电脑、不同操作系统的文献资料同步更新。

今天分享三个有用的程序,主要是海浪谱相关程序,分别是WAFO、WEC-Sim和P-M海浪谱模拟程序。

WAFO

WAFO是一个Matlab程序工具箱,主要用于海浪、负荷模拟以及统计分析。WAFO是开源软件,参照GNU通用公共许可证(GPL)。WAFO由隆德大学数学系开发,版本已经由2008版发展到2018版,程序托管在GitHub。WAFO也有对Octave以及Python版本。WAFO包含以下工具:

  • 疲劳分析
    随机载荷的疲劳寿命预测
    雨流循环的理论密度
  • 海洋建模
    线性和非线性的高斯和非高斯波的模拟
    海浪频谱的模拟:常见的PM、Jonswap、bi-modal Torsethaugen等。
    联合波高、波陡、波期分布
  • 统计学
    极值分析
    核心密度估计
    隐马尔科夫模型


代码:https://github.com/wafo-project
主页:http://www.maths.lth.se/matstat/wafo

Wave Energy Converter SIMulator(WEC-Sim)

WEC-Sim(波浪能转换模拟器)是一个用于模拟波浪能转换的开源程序。该代码是在MATLAB/SIMULINK中使用多体动力学求解器开发的。WEC-Sim有能力对由本体、连接、动力输出系统和系泊系统组成的设备进行建模。WEC-Sim可以对刚性体和具有广义体模式的柔性体进行建模。通过求解6个笛卡尔自由度的波浪能转换运动方程,加上任何数量的用户定义的模式,在时域内进行仿真计算。WEC-Sim应用库包含了WEC-Sim可用于建模的各种场景,包括海水淡化、系泊动力学、非线性水动力体、被动偏航、批量模拟和其他许多情况。该代码非常灵活,可以适应波浪能行业的许多场景。

WEC-Sim是美国国家可再生能源实验室(NREL)和桑迪亚国家实验室(Sandia)的合作项目,由美国能源部水电技术办公室资助。由于代码的开源性质,WEC-Sim也有许多外部贡献。

主页:https://wec-sim.github.io/WEC-Sim/
代码:https://github.com/WEC-Sim/WEC-Sim

P-M谱海浪模拟

这是一个简单的波浪模拟的小型MATLAB程序,可以获得P-M谱模拟的三维海面高度信息,也可以加入时间维度,得到四维信息,不过计算量巨大。

代码:https://www.smart-coding.net/irregular-waves/

海浪动态模拟


外国网友制作的海浪动画模拟程序,使用MATLAB编写,比较耗内存。

网页:https://stackoverflow.com/questions/28279337/matlab-cuda-ocean-wave-simulation
代码:https://www.dropbox.com/s/qow7cdf5z95t7hx/ocean_simulator.m?dl=0

文章来源:徐志平, 沈红. 过剩还是不足? 我国博士生培养规模适切性分析[J]. 研究生教育研究, 2018(06): 1–6.

作者:徐志平,沈红
华中科技大学教育科学研究院

本研究使用国际比较和需求预测的方法综合评判我国博士规模适切性。通过国际比较发现,我国博士培养规模虽然与GDP规模较为适当,但远低于人口规模需求,并且存在博士学位获得者存量过低,博士学位授予人数占总学位授予人数比例过低的问题。通过需求预测发现,我国现有的博士培养规模无法满足学术性岗位中持续存在的扩张性需求、逐步增长的替换性需求和大量存在的提升性需求。因此,我国应该适度扩大高校博士生培养规模,保证专任教师的在职提升需求,扩大中西部地区博士培养比例。

引 言

在知识经济时代,如果一个国家想要发展并维持其国际竞争力,必须不断加强其科学技术和研发系统的水平,而博士生教育恰恰是科技研发体系的核心推动力[1]。过去20年,各国政府都重视博士生教育的发展,世界经历了全球性博士培养规模大幅提升的阶段。21世纪的头十年,主要的OECD国家博士授予数量年均增长超过5%[2],我国更是达到年均20%的增长率[3]。然而与博士培养规模大幅扩大相伴随的是美国、欧洲和日本等国学者对博士供给过剩的担忧。2011年《自然》杂志关于全球博士就业的系列文章就是集中的体现。文章中指出,在美国、澳大利亚、日本等国家,学术性岗位无法满足大量博士毕业生的就业需求,越来越多的博士被迫逃离学术职业,即使选择学术岗位,获得终身教职也越来越难。[4]日本年度学校基础调查结果显示,日本博士毕业生初次就业率从1991-2003年持续下降,并且长期低于60%就业率水平[5]。

我国是学术性博士学位授予最多的国家,也是高等教育规模最大的国家。2016年我国拥有2596所普通高等学校,160万专任教师和2956万本科在校生,授予博士学位5.5万人[3]。同时我国依然是发展中国家,人均国内生产总值依然不高,经济发展过程中其他高新技术产业和公共服务部门产生博士需求有限。2006年度我国博士培养质量问题凸显,博士生导师资源严重不足的问题非常严重,因此在教育部关于做好2007年招收攻读博士学位研究生工作的通知中首次明确提出“切实将博士招生工作的重心转移到提高质量上来,稳定招生规模。”[6]受此影响,从2010年开始,我国博士毕业生授予数量已经维持了7年的低速增长阶段,年均博士学位授予规模稳定在5.5万人左右。

控制博士授予规模的初衷并非我国博士毕业生供给过剩,而是当时对博士培养质量的担忧。经过近十年的发展,我国高等教育进入内涵式发展阶段之后,博士培养质量已经明显提升,博士生培养的导师队伍、培养制度和经费支持已经大为改善。那么,当博士培养质量得到保障时,长期低速增长的博士培养规模是否满足我国经济社会发展对博士数量的需求?我国是否有条件支撑博士培养规模的进一步扩大?相对于我国的高等教育规模和经济发展水平,现有的博士培养规模是过剩还是不足?这些都是值得探讨的问题。本研究将采用国际比较和需求预测法对以上问题进行分析。

博士生培养规模适切度的判断方法

国际比较法和供求预测法是研究高等教育供给和需求问题常用的两种方法,但是专门对博士生供求状况的研究却非常缺乏。袁本涛等采用国际比较的方法对我国研究生培养规模的存量、增量、经济增长需求和支撑条件进行了分析,并得出我国研究生规模不足的结论[7]。其研究中涉及的主体是硕士生培养规模。牛梦虎同样通过国别比较和相关数据测算的方式得出,我国现有的博士培养规模既无法满足学术岗位的需求,也无法适应经济发展的需要[8]。在其研究中,将普通高校而非普通本科高校中的学生数和专任教师数作为数据测算的样本,过低估计了专任教师学历水平,过高估计了高等学校对博士毕业生的需求。本研究综合上述研究中学术岗位需求和非学术岗位需求的分析框架,探讨博士培养规模满足学术性岗位需求和非学术性岗位需求的程度,采用国际比较和需求预测相结合的方式,分析确定我国博士供求的状态,运用需求预测细化供求状况的程度。

(一)国际比较法

考虑到各国博士培养规模和资料的可获得程度,本研究将美国、加拿大、英国、德国、法国、澳大利亚、日本和韩国作为对比国家。而对比的框架则借鉴袁本涛分析我国研究生教育规模时所用的存量、增量和经济发展程度三个维度进行对比分析。具体对比各国已获得博士学位者的数量,各国博士教育发展的增速,博士教育在高等教育中的比例,博士教育占人口的比例以及博士教育与经济发展的比值关系。通过以上对比确定我国博士培养规模是否满足高等教育发展和经济社会发展的双重需求。

(二)需求预测法

要确定博士培养规模的适切性,必须对博士需求的情况进行有效预测才能准确的判断。在已有的研究中,美国学者艾伦·卡特,威廉姆斯·博文和罗纳德·伊兰伯格采用固定因素或者动态预测法对美国学术劳动力的需求进行了预测。牛梦虎将博士需求分解为学术劳动力需求和非学术劳动力需求,并分析影响博士需求各因素的变化趋势,预测我国博士供求的状况。考虑到美国和中国长期以来博士毕业生进入学术岗位就业的比例基本稳定,在已有的研究中都用固定因素的方式控制了博士毕业生进入非学术岗位就业的比例,只分析博士培养规模和学术性岗位需求之间的供求关系。美国2016年的博士毕业生就业调查结果显示,美国博士毕业生近二十年稳定在半数进入选择学术职业,1996年的比例为48.8%,2016年降低到44.6%[9]。北京大学中国博士质量报告研究课题组对我国历年博士毕业生就业去向的统计显示,2002-2008年我国博士毕业生选择进入高等学校和科研院所等学术性岗位就业的比例稳定在50%~55%之间[10]。本研究通过对2017年我国“双一流”大学博士毕业生就业去向的统计分析发现,与2006年相比,我国博士毕业生学术岗位就业的趋势稳定。双一流高校博士毕业生进入高等学校和科研院所就业的均值分别为50.27%和9.05%。

因此,本研究借鉴已有的研究成果,通过固定因素法假定博士毕业生进入学术性岗位就业的比例为55%,重点分析我国学术性岗位需求的情况。根据学术性岗位空缺的来源将其区分为扩张性需求和替换性需求两类。其中扩张性需求是指由于高等教育规模扩张或高等教育只能变更而产生的对额外教师的需求,替换性需求是指由于高校教师退休或者非正常退出而出现的职位空缺的需求[11]。考虑到我国高校教师整体的博士率依然很低,存在大量专任教师在职攻读博士学位的需求,这些博士毕业生虽然占用博士培养名额,却不进入学术供给市场,因此提出学术性岗位需求的第三种类型———提升性需求。

比较视角下的我国博士供求状况

(一)我国博士存量严重不足

无论是在世界经济论坛的《全球竞争力报告》还是我国西南财经大学发布的《国家竞争力报告》中,拥有高学历劳动力的数量和比例都是判断一个国家全球竞争力的重要指标。在高水平劳动力的存量方面,由于我国博士培养开展历史较短,已获得博士学位的总数并不高。我国自1978年恢复研究生教育以来,至2010年累计授予博士学位38.65万人,美国累计授予博士学位166.23万人,美国劳动力市场中的博士层次人力资本存量是我国的4.3倍[7]。如表1所示,我国劳动力人口中博士占比仅有0.2%,远低于欧洲的瑞士、英国、瑞典和德国的比例,与OECD国家平均水平的1.7%相距甚远。

为了弥补博士存量不足的问题,我国迫切需要通过跨越式发展博士生教育的方式,来缩小高端人才存量与高层次岗位需求之间的差距,以及与其他发达国家的差距。但是我国2010-2016年博士授予进入低速增长阶段,年均博士授予数量为5.5万人。如果将我国对应年份的小学生入学人数作为计算毛入学率的基数,那么可以估计2010-2019博士学位获得者对应的学龄人口的均值为2600万,从而计算得出博士教育的毛入学率仅为2.1%。现有的博士培养规模依然低于瑞士、英国、瑞典、德国等欧洲国家总体的平均水平,显然无法追赶发达国家的劳动力学历水平。随着我国经济体量的不断增加和高新技术产业的不断发展,大量非学术性的高技术劳动力需求岗位将会产生大量弥补性的博士学位需求,现有博士存量不足的矛盾将进一步放大。

(二)我国博士学位授予人数在学位授予总数中占比过低

在卡特和伊兰伯格的相关研究中本科生与博士生的比例都是预测高校教师供求均衡的重要指标。他们认为,当生师比确定的情况下,本科生数量变化决定着高校教师需求的数量,而博士学位授予的数量则决定了新增高校教师供给的水平。因此,不同学历水平之间合理的比例结构影响博士供求的均衡程度。如表2所示,其他国家博士学位占总学位比均超过了2%,其中比例最高的是德国的7.09%,最低的是美国的2.09%。相比于其他发达国家,我国博士占比和硕士占比都远低于其他国家。这意味着在国际比较的视角中,我国学历授予层次结构中,研究生占比,尤其是博士研究生占比明显不足。过低的研究生占比不仅意味着难以为本科毕业生提供充足的深造机会,更意味着博士培养规模无法满足本科培养规模所需的教师数量,最终导致博士供求之间失衡。因此,我国应该逐步提升各学历层次中博士授予数量的占比,即继续扩大博士学位授予规模。

(三)博士培养规模与经济规模适当,但与人口数量不对等

人口和经济水平是决定博士需求和限制博士发展规模最重要的两个因素。博士培养规模既需要满足高等教育规模发展的需要,同时受限于经济发展水平可以提供的资助水平。表3显示的是各国博士培养规模与经济发展规模和人口规模之间的比例关系。与发达国家相比,我国GDP与博士授予数量的比值达到了发达国家的平均水平,超过了英国、德国、澳大利亚和韩国。但是从人口博士比来看,我国博士培养的规模远低于上述国家。这意味着,在国别比较的视角,虽然我国人口规模决定了我国博士培养数量远不及需求的数量,但是经济发展水平决定我国当前博士培养规模基本适当。从长远发展而言,我国将长期维持中高速发展的阶段,因此现有的博士规模扩张速度既无法满足人口发展的需要,也滞后于经济发展的速度。

我国学术岗位对博士的需求预测

从国别比较的角度已经确定了我国博士培养规模不足的性质,为了更准确的确定我国博士供给不足的程度,本研究通过分别分析学术岗位需求的情况予以论述。在本研究中,采用狭义的学术职业定义,将普通高校专任教师视为学术职业从业者主体,并未计算科研院和企业科技研发人员对博士的需求。我国学术岗位扩张性需求、替换性需求和提升性需求的具体情况如下。

(一)扩张性需求持续存在

我国高等教育的发展阶段决定了我国存在持续增长的扩张性需求。2017年我国高等教育毛入学率为45.7%[12],而《国家教育事业发展“十三五”规划》规定到2020年要实现毛入学率50%的目标。考虑到我国小学普及教育程度非常高,本研究将我国小学一年级学生的在校生数作为计算高等教育毛入学率的基数,根据已有的小学生数可以预测2018-2028年我国高等教育适龄人口的数量。从表4中可知,2018-2028年我国高等教育学龄人口的数量长期稳定在1700万人左右,这意味着我国高等教育毛入学率的提高将通过增加高等教育入学人口的方式实现。如果以1700万人为学龄人口基数,要达到50%的高等教育毛入学率意味着我国需要新增高等学校招生人数39.1万人。如果按照教育部关于印发《普通高等学校基本办学条件指标(试行)》的通知中规定的高校非艺术类学科18∶1最低达标生师比计算,意味着每年需要至少新增2.2万名专任教师。另一方面,即使我国高等教育毛入学率水平达到50%的水平,进入普及化阶段,但依然远低于其他发达国家平均的毛入学率水平。联合国教科文组织的数据显示,到2016年多数OECD国家高等教育毛入学率已经超过了70%。[13]因此,扩张性高校教师需求将是我国持续性的教师需求来源。同时当博士学位已经成为进入普通本科高校的基本入职门槛时,新增的专任教师需求必须通过足够的博士供给扩张才能实现。

(二)替换性需求逐步扩大

替换性需求取决于现有专任教师的规模和年龄结构。我国高校教师数量的快速增长出现在1999年之后的高等教育大扩张时期。按照我国高校教师女性55岁,男性60岁的退休年龄,本研究将51~55岁年龄组的专任教师视为临近退休年龄组。

本研究收集整理了历年《中国教育统计年鉴》中普通高校专任教师51~55岁② 的数据,如上图所示,从2002年开始我国高校临近退休年龄组教师逐步提升,2008-2012年基本平稳,2013年开始迅速提升。2016年度我国高校专任教师的年龄结构中50~54岁年龄段专任教师数已达193369人,30~39岁年龄段人口更是达到346789人。临近退休年龄组人数,二十年间增长了4.9倍。2013年临近退休年龄组人数的迅速增加意味着我国高等教育大扩张时期入职的专任教师已经开始逐渐进入退休阶段,按照历年专任教师的年龄结构,如果延续我国现有专任教师女性55岁退休,男性60岁退休的强制退休政策,我国高校专任教师退休人数从2002年每年的6400人,发展到2018年的40000人,并且按照我国现有的专任教师年龄结构,未来十年退休人数还将不断增加。低速发展的博士生培养规模势必难以满足如此庞大的替换性需求规模。

(三)提升性需求缺口巨大

在学历提升的隐性需求方面,我国存在大量在职教师学历提升需求。早在2003年,美国高等教育机构的专职人员(含全职教师和行政人员)中,具有博士学历(不含第一专业学位获得者)的教师已占57.5%[7]。而在中国,2016年《中国教育统计年鉴》中普通高校专任教师学历数据显示,我国160万专任教师中具有博士学位的只有366289人,占比只有22.9%。本研究通过收集整理我国2016年度各高校2015-2016年度本科教学质量报告中的专任教师学历水平数据可知,虽然“985”和“211”工程高校具有博士学位的比例已经较高,但是大量其他具有博士学位授予权的普通本科高校博士教师比例不足50%,大量中西部的地方普通本科高校专任教师博士率甚至不足15%。我国现有的专任教师群体中依然存在大量在职获得博士学位的需求。博士招生指标中每年都应该预留一定的名额满足在职教师的学历提升需求。我国每年授予的博士学位总数需要扣除委培博士的数量和非学术岗位就业的数量才是有效的学术劳动力市场的供给数量。

持续的扩张性需求,逐渐扩大的替换性需求和长期存在的提升性需求共同构成了我国未来逐渐增长的学术性就业岗位需求,按照计算结果,在剔除在职博士毕业生和选择非学术岗位就业的博士毕业生之后,我国每年至少需要4.7万名全脱产博士毕业生才能满足博士需求的数量。显然,我国目前年均5.5万人的博士学位授予数量无法满足学术岗位需求。并且随着替换性需求的扩大学术岗位需求总量还将上升。

政策建议

为了提升我国博士培养规模服务高等教育发展和经济发展的需要,本研究从博士培养的供给侧调整角度提出三条改进建议。(一)我国应该适当增加博士培养规模我国现有的博士培养规模和增长速度已经无法满足学术性岗位和非学术岗位增长的需求。有关部门应该尽快调整限制博士培养规模增长的发展政策,根据我国经济发展的速度和高等教育规模扩张的水平预测我国年度博士需求数量,在支撑条件允许的前提下适当加快博士培养规模的扩张速度。

(二)调整博士培养区域结构

在博士培养规模不足的大背景下,区域博士培养结构的不合理将加剧高等教育资源欠缺地区的供给不足问题。我国博士培养资源最为丰富的北京、上海、江苏等少数东部省市,通过充足的区域内博士培养规模和较强的学术劳动力的吸引能力已经形成了区域内高校教师市场供求均衡的状态。与此同时,大量中西部省份由于省域内博士培养规模不足和学术岗位吸引力有限,高校教师供求矛盾十分突出。因此,在进一步扩大博士培养规模的过程中,应该在博士学位授予权单位审核和博士培养数量增加等方面给予中西部更多的资源倾斜,同时考虑各省的支撑条件,以区域性中心城市为抓手,支持区域内高水平大学博士学位授权点审核,增加区域高水平大学博士授予数量。

(三)预留在职教师攻读博士学位的名额

虽然我国“985工程”高校已经基本完成了专任教师博士学历提升的工作,但我国高校专任教师总体的博士率水平依然不高,尤其作为高等教育主体的地方本科高校依然存在大量专任教师学历提升的需求。而与此同时,占据博士培养名额多数的“985工程”高校为了进一步提升博士生培养的质量,相继提出限制在职博士生比例的规定。限制在职攻读博士学位的名额将阻碍大量地方本科高校在职教师学术发展的路径,不利于我国高校师资队伍整体学历水平的提升。因此,博士授权高校应该通过预留在职教师攻读博士学位名额的方式保障我国地方本科高校专任教师需求。

今天向大家分享三个和GMT有关的开源程序,分别是多波束处理程序MB-system、SAR遥感图像处理程序GMT SAR和重力资料处理程序。

MB-system

MB-system是多波束测深数据处理程序,MB最初是由哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(L-DEO)开发的,现在是由蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI)、新罕布什尔大学和MARUM合作开发。自1993年以来,美国国家科学基金会一直支持MB的研发。自1998年以来,Packard基金会通过MBARI为MB提供了主要支持。

MB由操作、处理、列出或显示声纳测深、振幅和侧扫数据的程序组成。该软件是以Unix平台的源代码形式免费分发的,程序的核心是一个名为MBIO的输入/输出库。这种方法允许创建 “通用 “工具,可以以统一的方式应用于各种来源的声纳数据。大多数程序是命令行工具,但该软件包也包括用于编辑测深线、编辑导航、建模测深计算和调整调查导航的图形工具。MB依赖GMT进行网格插值以及绘图。

NOAA维护的NGDC数据中心所共享的历史多波束数据使用了MB处理,这使得其共享的数据有统一的数据格式。

目前国内高校、研究机构以及企业界多使用Caris等商业化软件处理多波束资料,少数科研人员使用MB-System,原因可能可能与MB的运行环境是Linux有关,这导致了程序使用的友好性降低。

经过安装测试,发现这个程序其实也不是很复杂,因为它和GMT有很好的联通性,如果熟悉GMT,则MB较容易上手。不足的是它的帮助文件有些古老。

源代码地址:https://github.com/dwcaress/MB-System
下载和安装:https://www.mbari.org/products/research-software/mb-system/how-to-download-and-install-mb-system/
应用论文:GREVEMEYER I, RÜPKE L H, MORGAN J P, 等. Extensional Tectonics and Two-Stage Crustal Accretion at Oceanic Transform Faults: 7850[J]. Nature, 2021, 591(7850): 402–407. DOI:10.1038/s41586-021-03278-9.

程序开发者还提供了一些教学视频,但是在YouTube。

视频教学:

GMTSAR


来源:GMTSAR帮助文件

GMTSAR是一个开源的(GNU通用公共许可证)InSAR处理系统,为熟悉通用绘图工具(GMT)的用户而设计。该代码是用C语言编写的用C语言编写,并将在任何安装了GMT和NETCDF的计算机上进行编译。

该系统有三个主要组成部分:
1)每个卫星数据类型的预处理程序,用于将本地格式和轨道信息转换成通用格式;
2)一个InSAR处理器,用于聚焦和对准图像,将地形绘制成相位,并形成复杂的干涉图;
3)一个后处理程序,主要是基于GMT,以过滤干涉图,并构建相位、相干、相位梯度的干涉测量产品,以及雷达和地理坐标中的位移。

源代码:https://github.com/gmtsar/gmtsar
例子和帮助:https://topex.ucsd.edu/gmtsar/downloads/
应用论文:XU X, SANDWELL D T, WARD L A, 等. Surface Deformation Associated with Fractures near the 2019 Ridgecrest Earthquake Sequence[J]. Science, 2020, 370(6516): 605–608. DOI:10.1126/science.abd1690.

重力资料处理


来源:USGS

这是一套PYTHON重力资料处理程序和教学文档,提供了南非的国家重力测量数据(来自BGS,https://www.bgs.ac.uk/datasets/gb-land-gravity-survey/)

这应该是重力资料处理的入门级学习程序。

它的作者leouieda是由GMT开发者之一。

源代码:https://github.com/leouieda/gravity-processing

O’BRIEN C. Six Lessons from a Pandemic PhD Student[J/OL]. Nature, 2021[2021–05–10]. https://www.nature.com/articles/d41586-021-01233-2. DOI:10.1038/d41586-021-01233-2.


Ciara O’Brien在克兰菲尔德大学的实验室里工作,她在那里开始了她的博士课程,在COVID-19封锁的情况下。

2020年9月,我开始了在英国克兰菲尔德大学(Cranfield University)的植物科学博士课程,这是一个只有研究生的研究机构。一开始,我在从本科到博士学习的过渡过程中遇到了很多困难–尤其是禁锢带来的额外挑战。由于不同程度的限制仍然影响着许多研究人员,以下是我学到的一些东西。

设定目标时要管理好自己的期望

我对我的课程的前几个月会取得什么成就有很大的期望。我确实设法从爱尔兰搬到了英国,并在实验室里安顿下来–但我也曾期望几乎完成文献综述的初稿,设计实验并开始自己的实验室工作。

这些想法很快就被打乱了。在第一个月里,我几乎没有做任何科学工作。我搬到了一个新的国家,这意味着在没有看房的情况下找到了住所,在没有信用记录的情况下开了一个银行账户。这通常已经很困难了,但我不能亲自去银行,只能依靠自动系统。值得庆幸的是,我在英国脱欧之前就搬了家,不需要隔离–但由于封锁,简单的步骤还是要花更多时间。我花了几个小时与大学的信息技术部门通电话,试图获得和设置一台工作用的笔记本电脑。一旦我得到了它,我做了一个在线安全培训课程(只是发现我不得不重做,因为我的浏览器崩溃了,没有保存我的进度),并填写了一个又一个的表格,以获得我的学生号、学生资助津贴和实验室访问证书。

由于没有取得任何类似于博士研究的成果,我很害怕一开始就让我的导师失望。但是,当我向他们谈及我在阅读论文和设计实验方面的(最小的)进展时,他们已经预料到这些任务会花费很多时间,并提醒我,尽管填写所有的表格可能不觉得是科学,但这是工作

志愿帮助他人,从长远来看对你有帮助

大多数博士生将在一所对他们来说很陌生的大学开始学习,这意味着要认识一系列新的导师、技术人员、教授、行政人员等等。一旦你真的认识了这些人,你就会更容易知道该向谁要什么。

但要在网上经历 “认识你 “的过程就比较困难了。志愿干那些 “又累又脏”的工作可以帮助我认识人们,并使我进入实验室与其他人面对面地交流。我也获得了团队中其他人的青睐。我花了一周时间给冰柜除霜,又花了一周时间把一袋袋的土豆从一个房间搬到另一个房间。我无法计算我花了多少时间来清洁我们的实验室设备,这些设备一直都在仓库里。但现在,我几乎认识了我所在部门的所有技术人员–所以寻求帮助或指导就不那么令人生畏了。

这也给了我一种 “家庭 “的感觉。封锁意味着实验室的人数保持在最低水平,所以我没有像其他人在正常情况下那样认识很多人。我也不能回家,否则会给我的家人带来危险。如果不是我在头几个月遇到的人,圣诞节将是难以忍受的,现在我们都有一个支持网络。

掌握你的项目所有权

就在我开始我的项目之前,我的导师给我寄来了她用来为我的项目获得资金的拨款申请。起初,我把它当作经文,主要关注申请书中使用的参考资料,而不是对这个领域有一个总体的感觉。即使项目的某些部分与其他部分不一致,或者我发现了我可以并且想要解决的文献中的空白,我也没有信心宣称对我的项目拥有所有权。

但当我开始设计实验和提出假设时,我想深入研究项目的某些方面,而取消其他方面。有些提议的实验在分配的时间和资源下是无法实现的,一旦我向我的主管解释了原因,他们就会非常支持我的改变。我项目的最初目标之一是比较水果的收获时间,尽管早收和晚收的水果用途完全不同。我的公司赞助商Orchard House食品公司并不与其中一个农场合作,所以我不得不从不同的农场采购选择,只是为了做一个已经做过几次的研究。三个月后,我终于问是否真的值得调查这个问题,给出了我的理由,我们就把它取消了。

尽管我没有从头开始设计我的博士项目,但掌握主动权使我能够向学术界和产业界的合作伙伴 "推销"各种变化,这是我迄今为止培养的最宝贵的技能之一

你的风格不一定要和你的导师的风格一致

我的两位主要主管是食品科学家Mari Carmen Alamar和Natalia Falagán。玛丽-卡门以在实验室里跑来跑去、大喊大叫而闻名,所以你总是能听到她的到来。纳塔利娅很冷静,保持着一切的安排。如果你把她的实验室大衣点着了,她可能会直接把它脱下来,拿上相应的灭火器。

起初,我试着尽可能地模仿他们的风格,切换到配合当时和我一起工作的人。我试着按照纳塔利娅的风格制定清单和时间表,但经常调整时间,以至于比随心所欲更复杂。如果玛丽-卡门跑了,我就跟着她跑–但由于我的腿短,不能坚持太久。我需要比我的心脏能承受的更多的咖啡来配合她的强度。这被证明是在浪费精力,试图成为别人,而我需要做的是接受自己的工作方式。我仍然在跑步,但只是在很少的场合,我的待办事项清单写在手背上,而不是安排在日记本上。如果你看到某人的工作风格是你喜欢的,那就调整你的工作风格,把它包括进去。但是,仅仅因为某人是你的上司,这并不意味着你应该以他们的工作方式为基础来做你的一切。

管理你对自己的期望

当我刚开始学习时,我试图每天都工作,包括周末,认为这是对我的期望。通过听其他博士生的报告,以及看到在期刊上发表稿件的工作,我认为要跟上比我 “聪明 “的人的步伐,唯一的办法就是要比他们更努力。当然不是这样,但我在和一个不存在的理想进行比较。由于我大部分时间都在家里工作,与那些在博士生道路上走得更远的人接触不多,这使情况变得更糟。给自己施加这种压力,使我身心俱疲,因此,当我得到建设性的反馈时,我把它当作批评而不是帮助。我期望自己第一次就把事情做得完美。我没有在需要的时候休息,结果后来不得不延长休息时间。早期向自己和你的上司承认事情不堪重负,最终会节省你的时间和睡眠。

始终享受小成就

在博士课程中会有很多挫折,但也有同样多的成就。演讲顺利,有人称赞你的图表,你提前一小时完成:这些都是值得庆祝的事情,就像丢失你正在写的便签纸值得强调的那样。

我是一个为小事操心的人–尽管我尽量不操心–所以确保我对小成就有足够的发言权和庆祝权,对我的平衡很重要。论文和资助并不是唯一值得祝贺的事情。在完成我的文献综述初稿后(第七个月),我放了一整天假,吃披萨,看日间电视。而且我将永远在手边放一桶冰淇淋,以庆祝完成那份分析报告或通过进度审查。

最近第七次人口普查结果公开了人口总量和结构组成。那么,我国人口的学历组成如何呢?经常听人说博士已经烂大街了,具体是不是如此呢?

博士总人口


图片来源:教育部

根据教育部2020年6月公开的我国各级各类学历教育学生情况,我国博士毕业人数为62578人,招生数为105169人,在校生为424182人,相对2019年博士扩招约1万人(增幅10%)。

我国博士培养始于1978年,这一年因此被称为我国博士培养的“元年”。但是,这一年全国上下仅仅招录了18名博士生。直到1981年1月1日,我国才正式实行学位制度。1982年,第一届18名博士生终于迎来博士毕业季,但却只有马中骐等6人获得博士学位顺利毕业,毕业率不足34%。来源


图片来源:中国国家博物馆官网

自1978年以来,我国博士规模持续扩招,博士学位授予人数从1982年的6人增加到2019年的62578人。根据历年《全国教育事业发展统计公报》官方数据统计,截止2020年6月,授予博士学位的人数约为94.33万人,第七次人口普查全国总人口141178万人,博士比重为1:1496,也就是万分之6.68,而远低于西方发达国家的博士人口比例,如美国一百人有约2人拥有博士学位。


图片来源:至道教育

从人口统计数据看,我国的博士数量比例还是远远落后发达国家,在中国拥有博士学位是非常罕见的,一万人中不到7人。尽管现在的博士数量和GDP的比例已经超越了部分发达国家,但是我国GDP的增速也远大于一些发达国家。因此在国家未来的发展道路上,扩大博士培养规模仍然是有必要的。

博士在高等教育中的比例不高

据统计,我国现有博士学位授予单位426个,年授予博士学位约7万人,仅占学士、硕士和博士三级学位授予总数的1%,硕博比约为11:1;而同期美国年博士学位授予数约18万人(含专业博士/职业博士),占三级学位授予总数的6.3%,硕博比为4.25:1;英国博士学位授予数约2.5万人,占三级学位授予总数的3.94%,硕博比为7.25:1;德国博士学位授予数约3万人,占三级学位授予总数的6.86%,硕博比为4.66:1。

这意味着在国际比较的视角中,我国学历授予层次结构中,研究生占比,尤其是博士研究生占比明显不足。过低的研究生占比不仅意味着难以为本科毕业生提供充足的深造机会,更意味着博士培养规模无法满足本科培养规模所需的教师数量,最终导致博士供求之间失衡。

王顶明. 为什么需要适度扩大博士生培养规模[J]. 中国研究生, 2019(06): 60–61.
徐志平, 沈红. 过剩还是不足? 我国博士生培养规模适切性分析[J]. 研究生教育研究, 2018(06): 1–6.

探讨

最新的人口统计显示具有大学文化程度的人口为21836万人。与2010年相比,每10万人中具有大学文化程度(含专科)的由8930人上升为15467人,大学文化人口比例约15%。根据教育部数据,全国本科学历6002万人(截止2020年,含在校生),占4.3%,也就是100人中有4人是大学生。我国硕士人口累计约959万人万(截止2020年,含在校生),比例约0.67%,也就是1000人中不到7人是研究生。即便这些年扩招,本科生和硕士生的数量也还没有达到烂大街的地步,更不用说博士了。

大家常说博士烂大街了,其实一种认知错觉。根据GDP增长、科研经费投入增长速度,我国的博士规模反而是要适度扩大的。一般来讲,一个教育强国的人才占总人口的比例应该是:博士毕业生占1%、硕士毕业生10%、本科毕业生30%。按141178万人口计算,中国要成为真正的教育强国,应该有约1400万博士毕业生,1.4亿硕士毕业生,4.2亿本科毕业生。显然,现在博士数量还差得远。