中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 21世紀，人類進入了大規(guī)模開發(fā)利用海洋的時期，海洋在國際政治、經(jīng)濟、軍事、科技競爭中的戰(zhàn)略地位不斷提升。海洋強國是指在開發(fā)海洋、利用海洋、保護海洋、管控海洋方面擁有強大綜合實力的國家。美國、歐盟、英國、日本、俄羅斯等相繼推出海洋新戰(zhàn)略和新計劃，力圖搶占海洋科技的制高點。2012年黨的十八大報告中首次提出海洋強國戰(zhàn)略，要求提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護海洋生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權(quán)益。海洋觀測探測是認識海洋的基本手段，是海洋資源開發(fā)、環(huán)境保護和權(quán)益維護的重要基礎(chǔ)；構(gòu)建自立自強的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系，對建設(shè)海洋強國具有重要意義。中國科學(xué)院作為國家戰(zhàn)略科技力量主力軍，在充分借鑒全球海洋觀測探測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，經(jīng)過十幾年的探索和實踐，初步構(gòu)建了中國科學(xué)院海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系，建成了海洋科學(xué)綜合觀測探測網(wǎng)絡(luò)，對我國構(gòu)建自立自強的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系發(fā)揮了重要的“先導(dǎo)”作用。

全球海洋觀測探測技術(shù)發(fā)展和觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)淺析

海洋觀測探測技術(shù)是以觀測海洋現(xiàn)象、探測海洋目標(biāo)為主要目的，利用聲、光、電、磁等傳感器及其平臺，對海洋環(huán)境的物理、化學(xué)、生物等參數(shù)進行感知和分析的一系列技術(shù)的統(tǒng)稱。海洋觀測探測技術(shù)主要包括海洋遙感技術(shù)（航空、航天遙感）、海洋船載觀測技術(shù)、海洋浮標(biāo)潛標(biāo)技術(shù)（錨泊浮標(biāo)、漂流浮標(biāo)、潛標(biāo)等）、海底觀測網(wǎng)技術(shù)、海洋機器人技術(shù)（載人潛水器、無人潛水器）等。

面向世界海洋科技發(fā)展趨勢、國家海洋安全、經(jīng)濟社會發(fā)展對海洋科技創(chuàng)新的強烈需求，全球海洋強國紛紛推出海洋戰(zhàn)略計劃，加大對海洋觀測探測的投入力度，組織實施長期或者階段性的海洋觀測探測研究計劃，開展系統(tǒng)科學(xué)研究。全球海洋觀測探測計劃，主要包括：熱帶海洋全球大氣計劃（TOGA）、世界大洋環(huán)流實驗（WOCE）、全球地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實時觀測陣計劃（ARGO）、西北太平洋海洋環(huán)流與氣候?qū)嶒灒∟POCE）、全球海洋觀測系統(tǒng)計劃（GOOS）、國際綜合大洋鉆探計劃（IODP）等。全球海洋觀測探測網(wǎng)絡(luò)，主要包括：美國海洋觀測網(wǎng)（OOI）、加拿大海底觀測網(wǎng)（ONC）、歐洲海底觀測網(wǎng)（EMOS）、日本海底觀測網(wǎng)（DONET和S-net）、中國國家海底科學(xué)觀測網(wǎng)等。全球海洋觀測探測網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)區(qū)域與全球相結(jié)合，持久性業(yè)務(wù)化觀測系統(tǒng)與科學(xué)觀測試驗計劃相結(jié)合，科學(xué)考察船、沿岸臺站、浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基、海底有纜網(wǎng)絡(luò)、遙感衛(wèi)星和通信網(wǎng)絡(luò)等多種觀測通信技術(shù)手段相結(jié)合的特點。通過統(tǒng)一、通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)整合各種觀測手段進行協(xié)同工作，形成覆蓋近岸、區(qū)域、全球海域的空天海地一體化觀測探測網(wǎng)絡(luò)。目前，建立多學(xué)科、分布式、網(wǎng)絡(luò)化、互動式、綜合性的智能立體觀測網(wǎng)成為發(fā)展趨勢。

我國的海洋觀測探測是在充分參與、借鑒國際先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。20世紀50年代以來，在國家有關(guān)部門的大力支持下，我國的科學(xué)考察船隊伍不斷擴大，形成了“向陽紅”“東方紅”“雪龍”“實驗”“科學(xué)”“探索”“創(chuàng)新”等系列科學(xué)考察船體系，組建了國家海洋調(diào)查船隊；建立了面向科學(xué)研究和業(yè)務(wù)化應(yīng)用的海洋野外臺站網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了海洋水色、海洋動力和海洋監(jiān)視監(jiān)測三大系列海洋衛(wèi)星，初步形成了以中國自主衛(wèi)星為主導(dǎo)的海洋空間監(jiān)測網(wǎng)，構(gòu)建了衛(wèi)星海洋遙感業(yè)務(wù)化應(yīng)用體系；發(fā)展了溫鹽深剖面儀、聲學(xué)多普勒流速剖面儀、大型浮標(biāo)等傳感器、觀測設(shè)備和觀測平臺，構(gòu)建了載人潛水器、遙控水下機器人和自主水下機器人的譜系化裝備體系；針對中國近海、西太平洋、東印度洋、南北極等，組織實施了中國近海資源環(huán)境綜合調(diào)查與評價、全球變化與海氣相互作用、服務(wù)于“21世紀海上絲綢之路”建設(shè)、大洋資源環(huán)境調(diào)查專項，以及極地科學(xué)考察等；積極參與海洋國際合作，積極推進構(gòu)建全球海洋命運共同體，取得了一批重要科技進展。“十四五”期間，我國將組織實施“海洋環(huán)境安全保障與島礁可持續(xù)發(fā)展”“深海和極地關(guān)鍵技術(shù)與裝備”國家重點研發(fā)計劃專項，建設(shè)“國家海底科學(xué)觀測網(wǎng)”“冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置”等國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施；我國科學(xué)家提出的“智慧海洋”“透明海洋”“健康海洋”等重大科學(xué)計劃正在穩(wěn)步推進。這些重大計劃、項目與裝置的順利實施和建設(shè)，將對推動我國海洋觀測探測領(lǐng)域從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變發(fā)揮重要作用。

中國科學(xué)院海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系構(gòu)建

面向加快建設(shè)海洋強國的重大戰(zhàn)略需求，聚焦海洋科技高水平自立自強，中國科學(xué)院構(gòu)建了由海洋科學(xué)考察船、海洋觀測野外臺站網(wǎng)絡(luò)、海洋機器人技術(shù)裝備、海洋綜合基地平臺、海洋國際合作網(wǎng)絡(luò)等組成的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系；通過組織航次斷面觀測、站點觀測、機動觀測等，充分利用我國自主構(gòu)建的全球海洋衛(wèi)星觀測網(wǎng)絡(luò)體系，形成了衛(wèi)星、航次、浮標(biāo)、潛標(biāo)相結(jié)合，多學(xué)科、多要素、全水深測量，兼有綜合調(diào)查與專項研究功能的海洋科學(xué)綜合觀測探測網(wǎng)絡(luò)（圖1）；觀測海域覆蓋中國近海、西太平洋、東印度洋等，實現(xiàn)了監(jiān)測、觀測、實驗、研究與示范的有機結(jié)合，對構(gòu)建中國特色的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系發(fā)揮了重要的“先導(dǎo)”作用。

海洋科學(xué)考察船體系

中國科學(xué)院海洋科學(xué)考察船隊由中國科學(xué)院海洋研究所、南海海洋研究所、深海科學(xué)與工程研究所、煙臺海岸帶研究所、聲學(xué)研究所等單位共同組建；擁有從海岸帶、近海到深海大洋的“科學(xué)”“實驗”“探索”“創(chuàng)新”4個系列11艘科學(xué)考察船（圖2），以及青島、廣州、三亞3個岸基支撐平臺；實行文化理念、管理標(biāo)準(zhǔn)、任務(wù)調(diào)度、發(fā)展規(guī)劃“四統(tǒng)一”管理體系，船時、裝備、人員等科考資源“三統(tǒng)籌”調(diào)配機制，以及船時和數(shù)據(jù)樣品“雙閉環(huán)”分配機制，以實現(xiàn)科考資源運行效益的最大化。依托海洋科學(xué)考察船隊，中國科學(xué)院組織實施了中國近海、熱帶西太平洋、東印度洋、馬里亞納海溝深淵等海洋環(huán)境綜合調(diào)查航次，組織完成了“熱帶西太平洋海洋系統(tǒng)物質(zhì)能量交換及其影響”“南海環(huán)境變化”“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實驗站”等中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金共享航次項目及相關(guān)專項調(diào)查任務(wù)等。

海洋觀測野外臺站網(wǎng)絡(luò)體系

中國科學(xué)院海洋觀測野外臺站網(wǎng)絡(luò)主要面向國家重大戰(zhàn)略和經(jīng)濟社會發(fā)展需求，針對濱海濕地、海灣、河口、海岸帶、近海、島礁、深海大洋等典型海洋環(huán)境開展長期定點觀測。截至目前，已經(jīng)建成了黃河三角洲濱海濕地生態(tài)試驗站（以下簡稱“黃河三角洲站”）、牟平海岸帶環(huán)境綜合試驗站（以下簡稱“牟平站”）、黃海海洋觀測研究站（以下簡稱“黃海站”）、膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱“膠州灣站”）、長江口生態(tài)系統(tǒng)研究站（以下簡稱“長江口站”）、東海海洋觀測研究站（以下簡稱“東海站”）、粵東上升流區(qū)海洋生態(tài)系統(tǒng)綜合觀測研究站（以下簡稱“汕頭站”）、廣東大亞灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱“大亞灣站”）、湛江海洋經(jīng)濟動物實驗站（以下簡稱“湛江站”）、海南三亞海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱“三亞站”）、西沙海洋環(huán)境觀測研究站（以下簡稱“西沙站”）、南沙海洋生態(tài)環(huán)境實驗站（以下簡稱“南沙站”）等12個海洋觀測站，其中膠州灣站、大亞灣站、三亞站和西沙站是國家野外科學(xué)觀測研究站。海洋觀測野外臺站、航次斷面調(diào)查（開放航次）、區(qū)域觀測網(wǎng)（南海海底觀測網(wǎng)、西太平洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)）等，共同組成了中國科學(xué)院海洋科學(xué)綜合觀測網(wǎng)絡(luò)體系（表1）。

海洋機器人技術(shù)裝備體系

中國科學(xué)院海洋機器人技術(shù)裝備體系主要面向海洋科學(xué)觀測探測和深海礦產(chǎn)資源勘查的實際需要，構(gòu)建了我國具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋機器人技術(shù)體系；形成了以“海翼”系列水下滑翔機，“潛龍”“探索”系列自主水下機器人，“海斗”系列自主/遙控水下機器人，“海星”系列遙控水下機器人，以及“深海勇士”號4500米載人潛水器和“奮斗者”號全海深載人潛水器等裝備為代表的系列深海裝備（圖3）；正在推進深海/深淵海底原位科學(xué)實驗站建設(shè)；打造了“載人和無人相結(jié)合、有纜和無纜相結(jié)合、固定和移動相結(jié)合”的海洋機器人機動觀測探測體系，使我國擁有了深海/深淵、大洋、極地的探測能力。在單體技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院在國內(nèi)率先開展了系列多海洋機器人集群組網(wǎng)立體觀測，在國內(nèi)率先開展空海一體化協(xié)同觀測試驗，刷新中國載人和無人深潛新深度，實現(xiàn)了綜合觀測、探測和作業(yè)能力跨越式提升。

海洋綜合基地平臺體系

中國科學(xué)院海洋綜合基地平臺體系主要由綜合性中心和示范基地組成，其在若干重要領(lǐng)域發(fā)揮牽頭總體的作用。例如：中國科學(xué)院海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心主要基于海洋科考及觀測網(wǎng)絡(luò)，整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與計算的耦合，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、系統(tǒng)集成、高效共享、綜合展示的海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)中心，服務(wù)于海洋科學(xué)發(fā)現(xiàn)和管理決策。中國科學(xué)院南海海洋技術(shù)與系統(tǒng)試驗基地主要開展南海特定海區(qū)環(huán)境特性與聲場規(guī)律研究、海洋環(huán)境觀測信息獲取、集成與應(yīng)用技術(shù)、海洋裝備與系統(tǒng)試驗技術(shù)等，建立科學(xué)、高效的海上試驗保障體系，為我國海洋環(huán)境保障等提供重要的科技支撐。中國科學(xué)院島礁綜合研究中心是我國深遠海重要的島礁科研民事平臺，形成了“以美濟園區(qū)為主，永暑、渚碧兩站為輔”的平臺布局，聚焦南海關(guān)鍵海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)演變、地質(zhì)環(huán)境變化、生態(tài)環(huán)境安全和立體觀測等方面開展協(xié)同研究，為中國及南海周邊國家提供相關(guān)海洋科技支撐服務(wù)。

海洋國際合作網(wǎng)絡(luò)體系

中國科學(xué)院海洋觀測國際合作體系主要由海外聯(lián)合觀測平臺等組成，并在國際合作方面發(fā)揮引領(lǐng)帶動作用。中國科學(xué)院與俄羅斯、美國、法國、葡萄牙、斯里蘭卡、巴基斯坦等國家相關(guān)機構(gòu)保持密切戰(zhàn)略合作。例如：中國-斯里蘭卡聯(lián)合科教中心開展了印度洋海洋氣候變化、海洋氣象防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究，設(shè)立了實體性海洋觀測定點站，初步建成了熱帶印度洋海洋氣象立體觀測網(wǎng)絡(luò)。中國-巴基斯坦地球科學(xué)研究中心開展了印度洋海洋生物多樣性、海洋災(zāi)害風(fēng)險評估技術(shù)等研究，建設(shè)了首套北印度洋海嘯監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。中國-葡萄牙星海聯(lián)合實驗室面向全球海洋、氣候等重大科學(xué)問題，打造空海網(wǎng)絡(luò)化立體監(jiān)測系統(tǒng)，開展深海環(huán)境過程研究，構(gòu)建特殊生態(tài)系統(tǒng)模型，推動空間與海洋的一體化、智能化研究。此外，中國科學(xué)院為中法海洋衛(wèi)星研制的微波散射計在軌工作正常，由其采集的全球海面風(fēng)場和海浪譜等監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量達到國際先進水平。

在海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系和綜合觀測探測網(wǎng)絡(luò)的支撐下，中國科學(xué)院強化國家戰(zhàn)略科技力量的使命擔(dān)當(dāng)，積極組織承擔(dān)國家重大任務(wù)，組織實施了熱帶西太平洋海洋系統(tǒng)物質(zhì)能量變化及其影響、海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)、南海環(huán)境變化、深海智能技術(shù)與海底原位科考站等戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，強化“三重大”產(chǎn)出導(dǎo)向，形成“1（1個戰(zhàn)略科學(xué)家指引方向）+X（若干重大科技任務(wù)提供保障）+N（多個全國優(yōu)勢力量集智攻關(guān)）”的新時代海洋科技創(chuàng)新模式。中國科學(xué)院“入南海、出兩洋、下深淵、拓兩極”，組建了海洋科學(xué)考察船隊，建設(shè)國際一流的深遠海綜合觀測探測技術(shù)體系，顯著提升我國深遠海觀測探測與研究能力；持續(xù)開展中國近海和臨近大洋綜合科學(xué)考察，建設(shè)了西太平洋實時觀測網(wǎng)、島礁綜合中心、海外聯(lián)合觀測站等，為推動全球海洋治理提供有效科技支撐；構(gòu)建了世界先進的縱貫海面—水體—深淵—海底的海洋技術(shù)裝備體系，使我國具備了深海/深淵、大洋和極地探測與作業(yè)能力，引領(lǐng)我國的深海科考進入萬米時代；帶動了我國海洋科學(xué)和技術(shù)的全面提升，為我國經(jīng)略海洋和建設(shè)海洋強國提供了重要科技支撐。

思考與展望

建設(shè)海洋強國是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重大戰(zhàn)略任務(wù)，需要加快推動海洋科技實現(xiàn)高水平自立自強。在肯定成績的同時，我們也要清醒地認識到，與高水平科技自立自強的要求相比，我國的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)還存在制約發(fā)展的若干問題，主要表現(xiàn)在原創(chuàng)性、引領(lǐng)性創(chuàng)新能力不強，大洋中深層等關(guān)鍵區(qū)域海洋數(shù)據(jù)匱乏，核心裝備智能化水平不高，關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)能力不足，以及國家戰(zhàn)略科技力量布局需要強化等，亟待在以下3個方面加強布局。

（1）加強頂層設(shè)計，推動國家戰(zhàn)略需求和科技前沿問題“雙引擎”。加強戰(zhàn)略謀劃和頂層布局，圍繞海洋資源開發(fā)、海洋經(jīng)濟開發(fā)、海洋生態(tài)環(huán)境保護、海洋權(quán)益維護等明確的國家戰(zhàn)略需求進行體系化頂層設(shè)計；同時，要高度重視面向世界科技前沿的基礎(chǔ)性、理論性、原創(chuàng)性重大科學(xué)問題研究，組織發(fā)起以我為主的全球海洋觀測探測大科學(xué)計劃，推動實現(xiàn)滿足國家重大戰(zhàn)略需求和引領(lǐng)世界科技前沿“雙引擎”。

（2）強化科技攻關(guān)，瞄準(zhǔn)最緊急、最緊迫的關(guān)鍵問題持續(xù)發(fā)力。堅持需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，從國家急迫需要和長遠需求出發(fā)，瞄準(zhǔn)海底科學(xué)觀測探測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、島礁綜合立體觀測技術(shù)、極地觀測探測技術(shù)、深海載人和無人智能技術(shù)、深海極端環(huán)境探測技術(shù)、深海大型科考站能源供給技術(shù)等戰(zhàn)略急需方向持續(xù)攻關(guān)，加強原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，加強學(xué)科和領(lǐng)域深度交叉，攻克一批“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)，解決一批制約我國海洋強國建設(shè)的“瓶頸”問題。

（3）創(chuàng)新體制機制，充分發(fā)揮海洋領(lǐng)域國家戰(zhàn)略科技力量作用。發(fā)揮國家作為重大科技創(chuàng)新組織者的作用，充分發(fā)揮海洋領(lǐng)域國家實驗室、全國重點實驗室等國家戰(zhàn)略科技力量作用，充分調(diào)動戰(zhàn)略科技人才積極性，組織實施好國家海底科學(xué)觀測網(wǎng)、冷泉生態(tài)系統(tǒng)裝置、海底原位科學(xué)實驗站、全球海洋立體觀測網(wǎng)等國家重大科技任務(wù)，推動海洋科學(xué)觀測探測與業(yè)務(wù)化預(yù)報體系的有機銜接，推動海洋強國標(biāo)志性重大創(chuàng)新成果產(chǎn)出。

中國的海洋觀測探測已經(jīng)站在新的、更高的起點上，正在邁向高水平科技自立自強的征程中。構(gòu)建自立自強的海洋科學(xué)觀測探測技術(shù)體系，需要加強頂層設(shè)計、強化科技攻關(guān)、創(chuàng)新體制機制，加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，為我國加快海洋強國建設(shè)提供強有力的科技支撐。

（作者：吳園濤、文質(zhì)彬、江麗霞、沈剛，中國科學(xué)院重大科技任務(wù)局；任小波，中國科學(xué)院科技促進發(fā)展局；段曉男，中國科學(xué)院前沿科學(xué)與教育局；董丹宏，中國科學(xué)院大氣物理研究所；殷建平，中國科學(xué)院南海海洋研究所；沙忠利，中國科學(xué)院海洋研究所；趙宏宇，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所；蔣磊，中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所。《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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