中国科学院院士

自然资源部第二海洋研究所研究员和科技委员会主任

南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）主任

陈大可

Talk with Blueconomy第20期

建立智能观测系统促进海洋科学研究

Talk with Blueconomy

物理海洋学以海洋物理环境为研究对象。海洋环境中的物理过程具体包括气候的形成与变化、海洋中生物的生存情况、海洋中物质和热量的传输过程、海岸和海底的侵蚀变化，以及海洋的交通运输和军事活动等。

推进物理海洋学领域的深入研究，不仅会提升人类对海洋的认识、扩大海洋的开发和利用范围、促进海洋经济的发展，还可以为科研、环保、防灾减灾等提供关键基础数据。

本期“ Talk with Blueconomy”，我们邀请到著名物理海洋学家、中国科学院陈大可院士。

陈院士长期从事物理海洋学基础研究，在近海、大洋和气候研究领域都有重要建树。特别是他在厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）的可预测性、海洋混合的机制和作用、海洋对台风的响应和反馈机理等方面做出了系统的、创造性的贡献，显著地促进了学科的发展。

采访中，陈大可院士向我们介绍了他的最新研究领域——智能敏捷海洋立体观测系统（ISOOS），以及该系统的研制意义、总体结构和设计思路。

以下为部分采访实录。

Q

您认为研制智能敏捷海洋立体观测系统有哪些重要意义？

陈大可：智能敏捷海洋立体观测系统以机动化智慧母船为载体，通过空、海、潜无人平台的跨域协同组网，实现对目标区域的快速、同步、立体观测，是一种全新的海洋观测模式，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。我举两个例子来说明其意义。

一是该系统可以帮助我们刻画海洋次中尺度旋涡的立体图像，揭示其在海洋能量和物质平衡中的作用。海洋次中尺度过程是全球海洋动力系统和能量平衡中的关键一环。次中尺度涡旋被认为是继中尺度涡旋之后物理海洋学研究的下一个重大突破口，但至今未能直接观测到其完整的三维结构。这是因为传统手段缺乏快速、立体、同步的扫描能力，无法对付这些尺度小、变化快的涡旋。利用我们研制的观测系统，可以在次中尺度涡频发海域批量布放快速移动平台，实现对次中尺度涡旋的同步覆盖和精细化测量。这样我们很有可能在国际上第一次捕捉到次中尺度涡旋的完整结构，解决这一困扰学术界多年的世界难题。

二是该系统可以帮助我们提升高精度海底地形地貌的测绘效率，为科学研究、环境保护、防灾减灾提供关键基础数据。海底地形对于地球和海洋科学的重要性不言而喻。然而，现阶段全球已直接测量的海床面积仅占总面积的6%左右，海底精细地形占比更是小于1%。因此，海床被称为地球上最后的未开发地带。造成这种局面的主要问题是传统手段效率太低。利用新系统快速、机动的水面水下组网观测能力，我们可以高效获取海底高精度和高分辨率的形貌信息，加速对我国和全球未知海床的精细化探测。

不难看出，智能敏捷海洋立体观测系统可以解决一系列传统观测手段无法解决或解决起来效率太低的海洋科学与应用问题。

Q

可否为我们介绍一下智能敏捷海洋立体观测系统的总体结构？

陈大可：可以把系统的总体结构看作一款大型机器人，其中的“广域异构智能组网协同控制器”和“高可靠广域跨介质组网通信数据链”是大脑和五官，“多功能无人艇”和“可潜无人艇”是强有力的双臂，“数据可视化与科考作业管理平台”是系统的心脏部分。

以这五大待研设备为核心，结合正在建造的智慧母船和批量化布放回收装置，并改造和集成探空仪、无人机、小型无人艇、剖面浮标、水下潜航器、漂流浮标等成熟仪器，形成整套的智能敏捷海洋立体观测系统。根据观测任务需求，该系统可以在目标海区快速展开一张可以自由伸缩的海洋立体观测网，实现跨域协同、快速机动、高时空分辨率的立体同步数据获取。

Q

该系统在研制过程中有哪些创新点？

陈大可：系统的创新性主要表现在四个方面：

一是以智慧母船为载体实现无人设备的快速转场，开展空、海、潜智能组网立体同步观测，设计理念为国际首创；

二是多功能无人艇兼具走航、定点、拖曳观测模式，任务适配性远优于现有水面无人艇，4级海况作业水平国际先进；

三是可潜无人艇结合水面无人艇和水下潜器的优势，可在12级台风下实现水下生存，国际上尚未见相关研究报道；

四是在跨域组网协同方面，按接入32条无人艇、3架无人机、3个水下潜器的能力设计，在组网规模上国际领先。

Q

您对该系统的应用前景有哪些展望？

陈大可：首先，针对海洋科学发展和海洋强国战略的迫切需求，创新性地研制一套智能敏捷海洋立体观测系统，非常必要也非常及时。

其次，基于智慧母船的智能、敏捷、跨域组网理念非常超前，一旦实施成功将成为世界首创，从而抢占国际海洋智能装备的制高点。

最后，该系统不仅能为拓展海洋科学前沿提供前所未有的利器，而且能为海洋防灾减灾、海洋环境监测、海上搜救、海洋水下考古、海上风电场维护等应用领域提供智慧高效工具。

（文章内容为嘉宾本人观点，不代表本公众号立场）

中国海洋经济博览会（以下简称海博会）发起“ Talk with Blueconomy”系列对话，邀请来自政府、商业、科技、经济、思想、文化等诸多领域的高层嘉宾，共同探讨影响全球蓝色未来的重要议题，致力于推动前沿的科技与商业交流，构建全球商业社会可持续发展生态，面向全球蓝色新未来。此文为“ Talk with Blueconomy”系列对话第二十期。

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信息来源：中国海洋经济博览会

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