本文发表于《中国科学院学报》第7期“专题：海洋观测与安全技术”，原标题《关于构建独立自主的海洋科学观测探测技术体系的思考》 ”
吴元涛 1* 任晓波 2 段晓楠 3 文志斌 1 董丹红 4 尹建平 5 沙中立 6 赵宏宇 7 姜雷 8 姜丽霞 1 沉刚 1
1 中国科学院重大科技任务局
2 中国科学院科技促进发展局
3 中国科学院前沿科教局
4 中国科学院大气物理研究所
5 中国科学院南海海洋研究所
6 中国科学院海洋研究所
7 中国科学院沉阳自动化研究所
8 中国科学院深海科学与工程研究所
海洋是国家战略必争之地。建设海洋强国，必须提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益。提升海洋科技水平，实现高水平科技自力更生、自力更生，是加快建设海洋强国的必然要求。海洋观测与探测技术是认识海洋的基本手段，是海洋资源开发、环境保护和维权的重要基础。文章回顾了全球和中国海洋观测探测计划和观测网络取得的重要进展，重点介绍了中国科学院海洋科学观测探测技术体系建设的实践，并提出了下一步的思考和展望。发展。构建独立自主的海洋科学观测探测技术体系，必须进一步加强顶层设计，推动国家战略需求和前沿科技问题“双引擎”；加强科技攻关，针对最紧迫、最紧迫的关键问题，继续努力；创新体制机制，充分发挥国家战略科技力量在海洋领域的作用，为我国海洋强国建设提供坚强科技支撑。
21世纪，人类进入大规模开发利用海洋时期，海洋在国际政治、经济、军事、科技竞争中的战略地位不断提升。海洋强国是指在开发、利用、保护、控制海洋方面具有较强综合实力的国家。美国、欧盟、英国、日本、俄罗斯等相继推出新的海洋战略和计划，力争抢占海洋技术制高点。 2012年党的十八大报告首次提出建设海洋强国战略，要求提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益。海洋观测与探测是认识海洋的基本手段，是海洋资源开发、环境保护和维权的重要基础。建设独立自主的海洋科学观测探测技术体系，对于建设海洋强国具有重要意义。中国科学院作为国家战略科技力量的主力军，经过十余年的探索实践，在充分借鉴全球海洋观测探测技术和网络建设的先进经验。海洋科学观测探测综合网络为我国构建独立自主的海洋科学观测探测技术体系发挥了重要的“先锋”作用。
浅析全球海洋观测探测技术发展及观测网络建设
海洋观测与探测技术是以观测海洋现象和探测海洋目标为主要目的，利用声、光、电、磁等传感器及其平台，感知和分析海洋物理、化学、生物等参数的一系列技术。的海洋环境。集体名。海洋观测与探测技术主要包括海洋遥感技术（航空、航天遥感）、海洋船载观测技术、海洋浮标与潜水浮标技术（锚定浮标、漂流浮标、潜浮标等）、海底观测网络技术、海洋机器人技术（载人潜水器、无人潜水器）等
面对世界海洋科技发展趋势、国家海洋安全以及经济社会发展对海洋科技创新的强烈需求，全球海洋强国纷纷推出海洋战略规划，加大对海洋观测探测的投入组织实施长期或阶段性海洋观测。探明研究计划，开展系统科学研究。全球海洋观测探测计划主要包括：热带海洋全球大气计划（TOGA）、世界海洋环流实验（WOCE）、全球地转海洋实时观测阵列计划（ARGO）、西北太平洋环流与气候实验（NPOCE） 、全球海洋观测系统计划（GOOS）、国际综合海洋钻探计划（IODP）等全球海洋观测探测网络，主要包括：美国海洋观测网络海底观测网（OOI）、加拿大海底观测网（ONC）、欧洲海底观测网（EMOS）、日本海底观测网（DONET和S-net）、中国国家海底科学观测网等。以及全球性、持久性业务观测系统和科学观测试验计划、科考船、海岸站、浮标、潜水器、海底基础、海底电缆网络、遥感卫星等多种手段相结合的特点通讯网络。当前，建立多学科、分布式、网络化、交互化、综合性的智能立体观测网络已成为发展趋势。
我国的海洋观测探索是在充分参与和学习国际先进经验的基础上发展起来的。 1950年代 20世纪90年代以来，我国科考船船队不断扩大，形成了“向阳红”号、“东方红”号、“雪龙”号、“实验”号、“科学”号、“探索”号和“科学”号等一系列科考船体系。 “创新”，组建了国家海洋调查船队；建立了科学研究和业务应用的海洋外场站网络，建设了海洋水色、海洋动力学和海洋监视监测三大系列海洋卫星，初步形成了以我国自主卫星为主导的海洋空间监测网络，建成了一颗卫星海洋遥感业务应用系统；研制了温盐深度剖面仪、声多普勒流量剖面仪、大型浮标等传感器、观测设备和观测平台，建成了载人潜水器、遥控水下机器人和自主水下机器人的谱系装备体系；面向我国近海、西太平洋、东印度洋、南极等地，组织实施了我国近海资源环境、全球变化、海气相互作用等综合调查与评价，服务于“21世纪”系列专项调查任务。如“世纪海上丝绸之路”建设、海洋资源环境专项调查、极地科学考察等；积极参与国际海洋合作kaiyun.ccm，积极推动构建全球海洋命运共同体。 “十四五”期间，我国将组织实施“海洋环境安全与岛礁可持续发展”和“深海与极地关键技术与装备”国家重点研发项目，建设“国家海底科学观测网”、“冷泉生态系统研究装备”等国家重大科技基础设施；中国科学家提出的“智慧海洋”、“透明海洋”、“健康海洋”等重大科学计划正在稳步地这些重大规划、项目和装置的顺利实施和建设，将对推动我国海洋观测探测领域从“跟随”、“并行”向“领先”转变发挥重要作用。
中国科学院海洋科学观测探测技术体系建设
为响应加快建设海洋强国、着力海洋科技高水平自力更生的重大战略需求，中科院建设了海洋科考船、海洋观测野外站网、海洋机器人技术装备、海洋综合基地平台、海洋国际合作网络。组成的海洋科学观测探测技术体系 通过组织航次断面观测、现场观测、移动观测等，充分利用我国自主建设的全球海洋卫星观测网络系统，形成了多学科，集卫星、航标、浮标、潜水器于一体的多要素、全水深测量系统。具有综合调查和专项研究功能的综合性海洋科学观测探测网络（图1）。
图1 中国科学院海洋科学综合观测探测网示意图
海洋科考船系统
中国科学院海洋科考船队由中国科学院海洋研究所、南海海洋研究所、深海科学与工程研究所、烟台海岸带研究所、声学研究所等联合组建单位；拥有“从沿海、近海到深海的科研开发”。有“实验”号、“探索”号、“创新”号等4个系列11艘科考船（图2），以及青岛、广州、三亚3个岸基保障平台；实行文化理念、管理标准、任务调度、发展规划“四个统一”管理制度；船舶时间、设备、人员等科研资源“三统一”调配机制；以及船舶时间和数据样本的“双协调”。闭环配置机制，最大限度发挥科研资源运行效率。依托海洋科考船队，中国科学院组织实施了我国近海、热带西太平洋、东印度洋、马里亚纳海沟深渊海洋环境综合考察航次，组织完成了战略试点科技项目、国家重点研发计划、国家自然资源。科学基金共享航次项目及相关专项调查任务等。
图2 中国科学院海洋科考船
海洋观测现场站网络系统
中国科学院海洋观测野外站网主要面向国家重大战略和经济社会发展需求，对滨海湿地、海湾、河口、沿海地区、近海水域、岛礁、深海。截至目前，黄河三角洲滨海湿地生态实验站、牟平滨海环境综合实验站、黄海海洋观测研究站、胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站、长江口生态系统研究站、东海海洋观测站已建成。研究站、粤东区海洋生态系统上升流综合观测研究站、广东大亚湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站、湛江海洋经济动物实验站、海南三亚海洋生态系统国家野外科学观测研究站、西沙海洋环境观测研究站、南沙海洋生态环境实验站等12个海洋观测站。海洋观测野外站、巡航断面调查、区域观测网等共同构成了中国科学院海洋综合观测网络体系（表1）。
海洋机器人技术装备系统
中科院海洋机器人技术装备体系主要面向海洋科学观测探索和深海矿产资源勘探的实际需求，构建了我国具有全部自主知识产权的海洋机器人技术体系；与“海翼”、“潜潜”、“蛟龙”、“探索”系列自主水下机器人、“海斗”系列自主/遥控水下机器人、“海星”系列遥控水下机器人形成了水下滑翔机系列。可控水下机器人，以及“深海勇士”4500米载人潜水器和“奋斗者”全海深载人潜水器等装备（图3）；推进深海/深海海底原位科学实验站建设；以及无人化、有线与非有线、固定与移动相结合的“载人和海洋机器人移动观测探测系统”，使我国具备深海/深渊、大洋、极地探测能力。在成熟单项技术的基础上我们在国内率先开展海洋机器人集群网络立体观测，在国内率先开展海空一体化协同观测试验，刷新我国载人和无人深潜新深度，实现综合观测。 、检测和作业能力突飞猛进。
图3 中科院海洋机器人技术装备体系
海洋综合基地平台系统
中国科学院海洋综合基地平台体系主要由综合中心和示范基地组成，在几个重要领域发挥整体引领作用。例如：中国科学院海洋科学数据中心主要以海洋科学研究观测网络为基础，整合现有数据资源，实现数据与计算的耦合，建设标准规格的海洋科学大数据中心、系统集成、高效共享、综合展示服务。用于海洋科学发现和管理决策。中国科学院南海海洋技术与系统试验基地主要开展南海特定海域环境特征和声场格局、海洋环境观测信息获取、集成与应用技术、海洋装备与系统研究等。系统试验技术等，建立科学高效的海洋试验支撑体系。为我国海洋环境保护提供重要科技支撑。中国科学院岛礁综合研究中心是我国深海岛礁科学研究的重要民用平台。形成了“麦吉公园为主，永暑、渚碧为辅”，聚焦南海重点海域生态系统的平台布局。开展演化、地质环境变化、生态环境安全和三维观测等协作研究，为中国及南海周边国家提供相关海洋科技支撑服务。
海洋国际合作网络体系
中国科学院海洋观测国际合作体系主要由海外联合观测平台等组成，在国际合作中发挥主导作用。中国科学院与俄罗斯、美国、法国、葡萄牙、斯里兰卡、巴基斯坦等国家相关机构保持着密切的战略合作。例如，中斯联合科教中心开展了印度洋海洋气候变化和海洋气象防灾减灾技术研究，建立了物理定点海洋观测站，初步建立了三级海洋观测站。热带印度洋海洋气象立体观测网络。中巴地球科学研究中心开展印度洋海洋生物多样性和海洋灾害风险评估技术研究，建成首个北印度洋海啸监测预警系统。中葡星海联合实验室面向全球海洋、气候等重大科学问题，建设海空网络化三维监测系统，开展深海环境过程研究，构建特种生态系统模型，推进集成化、智能化研究关于太空和海洋。此外，中科院为中法海洋卫星研制的微波散射仪在轨工作正常，其采集的全球海面风场和波浪谱监测数据质量达到国际先进水平。
中国科学院以海洋科学观测探测技术体系和综合观测探测网络为支撑，强化国家战略科技力量使命，积极组织承担国家重大任务，组织实施战略性科技攻关任务。引领科技项目，强化“三大”输出导向开yun体育app官网网页登录入口，形成“1（一位战略科学家引领方向）+中科院”走进南海、走出两洋，进入深渊，到达两极”构建世界一流的深海综合观测探测技术体系，显着提升我国深海观测研究能力；继续开展我国近海及邻近海域综合科学考察，建设西太平洋实时观测网、岛礁综合中心、海外联合观测站等，为推进全球海洋治理提供支撑。提供有效的科技支撑；打造从海面到水体再到深渊、海底的世界先进海洋技术装备体系，使我国具备深海/深渊、大洋和极地探测与作业能力，引领我国深海科学发展研究达到万米时代；带动了我国海洋科技的全面提升，为我国海洋管理和海洋强国建设提供了重要科技支撑。
想法和展望
建设海洋强国是实现中华民族伟大复兴的重大战略任务，必须加快推进海洋科技进步，实现高水平自力更生、自力更生。在肯定成绩的同时，我们也要清醒地认识到，与高水平科技自力更生、自力更生的要求相比，我国海洋科学观测探测技术还存在制约发展的若干问题，主要表现在缺乏原创性和领先的创新能力。强，核心装备智能化水平不高，关键核心技术攻克能力不足，国家战略科技力量布局有待加强。当务之急是加强以下三个方面的布局。
加强顶层设计，推动国家战略需求和前沿科技问题“双引擎”
加强战略谋划和顶层布局，围绕海洋资源开发、海洋经济发展、海洋生态环境保护、海洋权益保护等明确国家战略需求，进行系统顶层设计；同时，要高度重视面向世界科技前沿的基础知识和理论知识。开展重大科学问题的创新性、原创性研究，组织启动以我为主体的全球海洋观测探索大科学计划，推动实现满足国家重大战略需求的“双引擎”并引领世界科技前沿。
加强科技攻关，继续聚焦最紧迫、最紧迫的关键问题。
坚持需求导向、问题导向、目标导向，从国家迫切和长远需要出发，瞄准海底科学观测探测网络技术、岛礁综合三维观测技术、极地观测深海载人与无人智能技术、深海极端环境探测技术持续攻克大型深海科考站供能技术等关键战略需求，加强原创性、领先性科技攻关，加强学科深度交叉领域，攻克一批“卡脖子”关键核心技术，解决一批制约我国海洋强国的制约因素。建设“瓶颈”问题。
创新体制机制，充分发挥国家战略科技力量在海洋领域的作用
充分发挥国家作为重大科技创新组织者的作用，充分发挥海洋领域国家实验室、国家重点实验室等国家战略科技力量的作用，充分调动科技人员的积极性。战略科技人才培养，组织实施国家海底科学观测网和冷泉生态系统装置、海底原位科学实验站、全球海洋三维观测网等国家重大科技任务，推动海洋科学观测之间的有机联系建设海洋强国标志性重大创新成果。
中国海洋观测探索已站在新的更高起点上，正在走向高水平科技自力更生之路。构建独立自主的海洋科学观测探测技术体系kaiyun全站网页版登录，需要加强顶层设计，加强科技攻关，创新体制机制，加快打造原始创新源泉，加快突破关键核心技术，为我国加快建设海洋强国提供强有力的科技支撑。
吴元涛，中国科学院重大科技任务局海洋技术处副处长、副研究员。主要从事海洋领域发展战略研究和重大科技任务综合治理。
文章来源：
吴元涛，任晓波，段晓楠，等。关于构建独立自主的海洋科学观测探测技术体系的思考中国科学院学报, 2022, 37(7): 861-869.
导演：杨留春
