一、深海探测研发概述

深海观探测技术主要包括声学传感探测技术、光学观探测技术、电磁学传感探测技术与海底观测网技术。在深海观探测领域，美国的研发力量及研发引领能力在世界范围内遥遥领先，英国、德国等在研发方面表现突出，中国在研发增速及研发规模方面表现突出。

美国研发力量雄厚，引领作用突出。2011~2020年，美国在深海观探测领域的ESI论文数量、SCI论文数量以及国际论文合著网络中心度、PCT专利数量、发明有效授权专利被引次数、基础研发机构数量、技术装备研发机构数量等指标均局世界首位。深海观探测领域技术研发前沿分析显示，美国研究覆盖了全部研究热点。英国、德国等老牌海洋强国研发引领能力较强，是深海探测领域产业、技术、创新的主要引领者

中国在深海探测领域研发规模和增速位居前列。2011~2020年，我国深海探测领域SCI论文数量贡献度25.3%，排名全球第2。我国在基础研发与技术开发机构主要包括中国科学院海洋研究所、中国科学院声学研究所等科研院所，中国海洋大学、上海交通大学等高校，数量上排名全球第2。研究拉曼光谱、水下光学成像机理进展靠前，深海探测的专利大部分布局在国内。

二、深海声学传感探测技术领域

深海声学传感基础研究主要集中在水声传感器网络、海底声学探测、水声学、海洋生物声学四个方向，其中海洋生物声学是研究热点；深海声学技术研发主要集中在海洋测绘、水体探测、声学传感器、水声信号处理、水声通信、水声导航与定位等方向，其中声学传感器和水声信号处理是研究热点。美国在理论及应用研究、重要专利数量上均具有领先地位。

美国在声学传感器技术方面研发开始较早，早在1972年已经研发出用于海洋环境噪声测量的水听器，在声学探测技术方面早在冷战时期便不出了声音监控系统。法国、德国在声学探测方面发展也有较大发展。

中国在声学传感器研发方面开始相对较晚，主要研发成果有中船715所研发的耐压水听器、哈尔滨工程大学研发的大深度矢量水听器、海军潜艇学院研发的“海豚”水下声学滑翔机。在海洋调查声学探测技术方面，应用在浅海探测技术方向的合成孔径声呐基本与国外同步，水体测流测速方向已经形成了多个频段产品，深水多波束测深技术与国外第三代水平持平。总体上，我国部分设备已经具有一定的竞争力，与国外研究现状相比，国内虽然已有相当规模的水声通信网络试验研究，但仍需要进一步加强长期、大规模的试验研究。

三、深海光学观测探测技术领域

深海光学观探测技术主要包括深海光谱探测技术和水下成像技术。深海光谱探测技术基于光源发出的光与水体物质的吸收散射等相互作用，通过检测特征光谱波长的大小和强弱，反演物质种类和含量。水下光学成像技术利用水下照明和摄像设备获取目标图像信息，应用于深海勘探和环境监测等领域，包括距离选通成像、偏振成像、激光三维成像。

1.深海光谱探测技术

深海光谱探测理论的研究，主要集中在美国、意大利、日本、西班牙的高校和研究所，我国的中国海洋大学、中国科学院海洋研究所已处于研究前列，但在技术应用和产品开发方面仍滞后于领先国家。

美国在深海光谱探测、水下成像方面均位于领先地位，美国作为最早研制深海激光拉曼光谱技术的国家，已建立了比较完备的光谱数据库。中国于2006年开展“深海原位激光拉曼光谱系统”的研究工作，经过多年基础研发与设备研制工作，我国已在7000m深度顺利完成了紫外激光拉曼光谱仪的试验和使用。

2.水下成像技术

在水下成像技术领域的基础研究方面，美国和英国处于研究前列，美国在该技术领域的论文数量要要领先，我国在该领域的论文数量位于全球第三位。美国、日本等在水下激光成像技术方面研究较多，掌握该领域核心技术，我国在水下成像技术、图像处理等方面参与较多，但水下激光成像技术研发能力与国外发达国家差距较大。

美国在拜耳阵列成像技术方面起步早，已经形成产业化，并成功应用在载人深潜器、海底观测网。同时，欧洲在拜耳阵列成像技术方面有应用和产业化，中国深海相机已经进行多次应用，也具有一定的产业化规模。

四、深海电磁学传感探测技术领域

深海电磁数据采集能力反映了一个国家科技水平和综合实力，全世界范围内仅有美国、德国、日本和中国有能力在超过3000m水深海域进行电磁测量工作。美国、俄罗斯等国家在海洋电磁环境监测方面处于领跑地位，我国在水下目标电磁特征、电场研究等方面已取得长足发展，但各海域内电磁环境的基础资料和相关研究至今几乎仍为空白。

美国斯克利普斯海洋研究所在海洋电磁装备及技术方面的研究最早，美国海军已经开始研究在海底大规模部署无人潜航器。欧洲多国的科研机构、企业等较早研制海洋可控源发射系统、深海拖曳式电磁发射仪、地震电磁数据联合采集系统、洋综合警戒系统等。

中国海洋电磁法的研究工作起步较晚，但近年来进展较大，并且处于持续增长态势。在海洋电磁环境监测/探测方面，开展了海水运动感应电磁场数值模拟和实际观测研究，开展了航空高灵敏度磁探技术研究，研制了高灵敏度铯原子磁传感器。

五、深海探测研发力量

深海探测领域的研发力量主要分布在欧美国家、日本和中国，其中美国的研发力量占全球比例最高。一是美国研发机构数量庞大。在深海探测领域发文数量超过20篇的研究机构中，美国的SCI发文机构、PCT专利申请机构均排在首位。中国和美国在研究机构数量上相差悬殊，美国的研究机构数量约是我国的2倍。二是欧美国家科研机构具有更高的影响力。欧美国家科研机构在SCI论文的篇均被引次数上高于全球平均水平。三是油气能源公司、电气公司、地球物理公司等专利技术开发活跃。主要企业如美国斯伦贝谢技术有限公司、哈里伯顿能源服务公司、壳牌石油公司等油气能源公司，军工企业如德国阿特拉斯电子公司、法国泰雷兹集团等。

六、综述

(一)基础研究热点前沿国家布局

2011年至2020年，根据深海观探测SCI热点论文总被引次数分析显示，基础研究中影响力最大的五个方向分别为海洋生物声学研究、水下成像应用研究、水下光学成像机理研究、海洋可控源电磁法研究、海洋大地电磁法研究。其中，美国的研究领域覆盖了全部热点，论文的总影响力排名全球首位。老牌海洋强国如英国，在海洋生物声学领域的研究影响力排在全球第二位，加拿大在海底声学领域、澳大利亚在水下成像应用领域的研究影响力分别排在全球首位。

相对而言，中国在深海光谱探测、水下光学成像、可控源电磁探测等方向在全球具有较高的影响力，其中针对拉曼光谱以及水下光学成像机理的研究SCI总被引数量已经位居首位。但我国在声学探测、水下成像应用、海洋大地电磁法及海洋电磁环境研究的影响力与美国及老牌海洋强国仍存在较大差距，这些方向是目前的研究薄弱环节。

(二)技术开发热点前沿国家布局

2011年至2020年，针对深海观探测技术开发热点专利总被引次数分析显示，技术开发方向中影响力最大的五大方向分别是水声信号处理技术、海洋电磁方法及应用研究、图像数据处理、水下光学成像、水下照明。美国的技术开发覆盖全部热点，专利的影响力处于全球最高水平。在老牌海洋强国中，挪威、英国、德国、日本在电磁探测、海洋光谱检测、水下光学成像等技术领域在全球具有较高的技术影响力。

我国在深海探测领域布局的技术方向较为全面，其中在海洋测绘技术、水声信号处理技术、图像数据处理、海洋电磁方法及应用研究等领域专利较多，在海洋光纤传感器、水下照明等方面布局较弱，总体看来我国在深海观探测领域缺乏国际竞争力。

综上所述，我国在深海观探测领域的基础研究及专利技术开发活跃，国在产出数量上已占据优势，但在影响力方面还比较弱。在基础研究方面以及应用技术研究和产品开发方面，美国、英国、德国等老牌海洋强国的高校院所、企业的研发起步时间较早，实力较为雄厚。

七、展望

深海观探测技术的体系化、协同化、智能化作业是新一代深海探测技术的发展方向，为实现可靠、高效、高精度的深海探测，我国加大了在深海光学通信技术、深海导航定位技术、海洋新材料等关键技术研发的支持力度。深海观探测技术逐渐体系化，有助于获取多学科、多尺度、立体化和长时序的深海探测数据，使得大范围、高精度、准同步的全球深海探测成为可能。深海观探测手段趋向协同化，结合人工智能、环境感知和通信控制等新兴技术，在特定海区大量布设以无缆自治潜水器为代表的深海运载器，有望实现大规模和多平台的组网作业，提高协同探测能力。深海观探测手段逐步智能化，在深海观探测领域，利用人工智能技术实现探测目标的识别和提取、探测装备的故障诊断和容错控制以及深海环境的高效感知等，推动深海探测技术的全面智能化。

参考文献

[1]彭凡嘉,韩淼,刘小荷.技术预测和技术预见的应用及启示*以德国实践为例[J].中国物价,2019(3):91-93.

[2]刘保华,丁忠军,史先鹏，等.载人潜水器在深海科学考察中的应用研究进展[J].海洋学报,2015,37(10):1-10.

[3]刘峰.深海载人潜水器的现状与展望[J].工程研究-跨学科视野中的工理,2016.8(2):172-178.

[4]刘坤，王金,杜志元，等.大深度载人潜水器浮力材料的应用现状和发展趋势[1].海洋开发与管理,2019,36(12):68-71.

[5]刘明雍,赵涛,周良荣.SLAM算法在AUV中的应用进展[J]鱼雷技术,2010,18(1):41-48.

[6]刘曙光.当前深海开发问题国际研究动态及启示[J].人民论坛·学术前沿,2017,(18):29-36.

[7]刘涛,王璇,王帅,等.深海载人潜水器发展现状及技术进展[J].中国造船,2012,53(3):233-243.

[8]刘晓阳,杨润贤,高宁.水下机器人发展现状与发展趋势探究[J].科技创新与生产力,2018,(6):19-20.1

[9]刘岩,王昭正.海洋环境监测技术综述[J].山东科学,2001,(3):30-35.[49]刘永刚,姚会强,于淼等.国际海底矿产资源勘查与研究进展[J].海洋信息,2014,(3):10-16.

[10]刘正元,王磊,崔维成.国外无人潜器最新进展[J].船舶力学,2011,15(10):1182-1193.

[11]罗威,谭玉珊,毛彬.数据驱动的技术预测之多维透视[J].情报理论与实我,2019,42(7):11-14+29.

[12]吕厚权,郑荣,杨斌,等,水下自主机器人航向控制算法应用研究[J].舰船科学技术,2020,42(2):108-114.

[13]莫杰,肖菲,深海探测技术的发展[J].科学,2012,64(5):11-15