人类对海洋的探索和考察自古至今从未间断过。历史和实践都已证明，人类对海洋开发利用的每一步进展，无一例外都是科学技术的进步所铸成的。“科学技术是第一生产力”这个命题，无论是在近海、外海、远洋资源的开发，还是在海洋产品的研制、海洋产业的构成、海洋空间的利用等方面，都得到了最淋漓尽致的体现。
科学调查船
对局部海域或者某一海底进行调查，人们可以依靠潜水器来完成。那么，假如要进行远洋考察，由谁来承担这一任务呢？答案是：科学调查船。
为了使读者对科学调查船有所了解，现在让我们来了解下我国的“向阳红10号科学调查船”。
20世纪80年代初，“向阳红10号”诞生不久，就参加了我国首次向太平洋发射运载火箭的试验，尔后又参加了我国首次发射同步定点通信卫星的试验，后来又参加了我国首次赴南极洲和南太平洋的科学考察。
“向阳红10号”之所以能历尽万险，胜利完成对南极洲和南太平洋的科学考察，主要是由于考察队员艰苦努力的结果，同时也与该船的结构和设备有关。
“向阳红10号”上配置有先进可靠的导航设备和仪器，船体采用的耐低温低碳钢板，具有良好的冲击韧性，即使在-40℃的情况下也不会脆裂。船体结构由双层底和三层纵通连续甲板组成，犹如整体浇注的钢筋混凝土建筑，结构牢固。
“向阳红10号”的上层建筑和各种设施的布局设计也颇有讲究。它之所以能经受50余度的左右摇晃，除了有一定的船宽外，船的上层建筑也不是过于庞大，各种设施都尽量布置在较低位置，使船的重心降低，以增加整体的稳定度。
“向阳红10号”上的气象系统，它的规模相当于一座大城市的中心气象台。全船共有各种舱室300余间，其中80余间是海洋水文、水声、生物、气象、物理、化学和地质地貌等各学科的实验室和电子计算机室，而以气象系统的工作舱室为最多，包括气象火箭发射系统、氦气球探空系统、测风雷达和测雨雷达室、卫星云图接收室、气象传真室、高空气象观察室、填图室、气象预报室等10个工作舱室。船上配有30余名精干的气象人员，可作中、短期的气象预报。
当“向阳红10号”在南大洋上与风浪搏斗时，没有比气象资料更为重要的决策依据了。此时此刻，船上的气象系统紧张地监视着天气的细微变化。卫星云图接收室不停地接收卫星传来的气象信息；气象传真室负责接收从智利发送过来的天气传真图；气象预报员每隔15分钟登上驾驶室顶端的气象平台，实地观测天气数据。
科学调查船上的测风雷达可以提供400千米范围内风暴生成、发展、移动和消失的情况；测雨雷达的屏幕上能显示200千米范围内降雨的方位、距离、高度等，雨量的大小可从屏幕上雨点亮度来判别。
中国第一艘远洋调查船
“实践”号科学考察船，由中国船舶工业总公司708所设计、上海沪东造船厂建造，于1969年建成，交由中国科学院海洋所使用，这艘船是第一艘中国远洋调查船。该船长95米，宽14米，排水量3200吨，船速14.5节，可以容纳52位科技人员连续45天在世界各大洋进行多学科的海洋综合调查。
气象预报室是船上气象系统的最后一个工作室。室内四壁挂满各种图表，室中央有一张硕大的长方形办公桌。“向阳红10号”起航后，这里就忙碌了起来，气象预报员根据各种观测数据，在图表上标出位置，结合卫星云图、气象传真图等，及时作出天气变化的趋势报告。
踏上驾驶甲板，可以看到各种奇形怪状的天线：有的宛如一把撑开倒放着的大雨伞，直对云空转动；有的好像一朵特大的蘑菇；有的是直刺云天的鞭状天线；也有的是横贯空中的笼状天线……船上的通信系统相当完善，包括卫星通信、高频通信、一般通信和船内通信等分系统。
一般说来，由于船上的空间地位有限，因此就会给众多的通信设备带来一个相互干扰的问题。我国的船舶设计师专门研究了这个难题，采取了一些措施：使天线的相互位置尽量摆开；收发报机分开设置；各电信工作室采用夹有金属网的屏蔽门；将各通信分系统的工作时间叉开……从而避免了无线电信号之间的相互干扰，解决了雷达与其他机电设备对无线电信号的干扰影响，保证了远航中的通信工作畅通无阻，使远隔万里的考察队员与祖国犹如近在咫尺。
由于科学调查船的特殊需要，在后甲板有一大块直升机的停机坪和一个宽敞的飞机库。此外，还有导航塔、牵引机、加油站、灯光信号、消防、供电等一系列相应的机场设施，等于在船上建了一个小而全的飞机场。
由于海洋瞬息万变，广阔无垠，仅靠几艘海洋调查船解决不了问题，因此，需要进行综合调查才行，这就需要一系列其他设施，比如，海洋浮标、海中声波探测设备以及海洋卫星等。
海洋浮标
海洋浮标作为现代海洋立体探测系统中的重要成员之一，是一种新型的海洋现场自动遥测工具。它具有在海洋任何海域和任何气象条件下，长期、自动、连续地收集海洋环境信息的能力，所以人们又称它为“海上自动观测站”。目前，美国、加拿大、日本、英国、法国、挪威等国都在制造和使用海洋浮标，并把它布设在本国的邻近海区，构成海洋浮标观测网，为海洋环境预报、航海运输、海洋科学研究及海洋开发提供实时的海洋信息。
海洋浮标最早出现于第二次世界大战期间，德国曾在大西洋、英吉利海峡和北海等海区首先使用。那时，由于受科学技术水平的限制，浮标设计比较简单，可靠性差。后来经过20多年的研制和发展，到了70年代，海洋浮标技术已日趋完善，性能和可靠性大大提高，并在实际观测中得到广泛应用。现在，世界海洋上使用的浮标有几十种，按用途分，有海洋水文气象遥测浮标、海洋污染监测浮标、地震测量浮标和多用途浮标；按浮标在海上的工作状态分，又有系留浮标、漂流浮标和水下潜标等。
1. 系留浮标
系留浮标亦称海洋环境资料浮标或海洋遥测浮标。它是由小到几十千克、直径约一二米，大到百吨以上、直径十几米的海上平台，用锚系留在海上预定的地点，能在恶劣的海洋环境中进行长期、连续的自动观测，获得有价值的海洋环境资料。浮标运行费用比使用调查船低廉，其造价也仅为调查船的1/6左右。海上系留浮标是一项综合性的系统工程，技术较复杂，它由海上测量和岸上接收两大部分组成。
（1）海上测量部分。海上测量部分由浮标壳体（浮体）、传感器、数据采集和处理系统、通信系统、电源和系留系统组成。
浮体是浮标上全部仪器装置的载体。圆盘形浮体的重心低、稳定性好、摇摆幅度小，是较实用的一种浮体形状，一般多由表面涂有防腐涂料的钢板、玻璃钢等材料制成。传感器包括气象传感器和海洋传感器两大类，主要测风速、风向、气压、气温、温度、水温、盐度、波浪、海流和浮标方位等参数。浮标上的传感器要求不怕风吹浪打，而且还要有较强的抗海水腐蚀的性能。
浮标的数据采集和处理系统采用低功耗的微处理机，自动处理各种传感器采集的海洋水文和气象信息，把它们转换成可以直接利用的海洋环境情报。通信系统由指令信号接收机、遥测信号发射机和天线组成。这种通信系统能把浮标上采集的各种海洋信息源源不断地传递到岸上接收中心和用户。目前，浮标上多采用高频（4～22兆赫兹）、超高频（400兆赫兹）无线电通信系统，美国和日本的一些海洋浮标已经采用卫星通信，使信息传输可靠性达98%以上。
系留系统由缆索和锚组成，一般采用单点系留方式。系留系统既要坚固可靠，又要防腐、防生物附着、防鱼咬。现在，浮标上的锚缆多用金属锚链和加铅芯的强力尼龙绳混合使用。
浮标上的电源一般采用蓄电池、碱性电池或燃料电池。目前，人们正在研究利用风能、太阳能、波浪能作为浮标的动力源，用以改进浮标的性能，延长工作时间。
（2）岸上接收部分。
岸上接收部分主要由指令无线电发射机、遥测接收机、接收天线、调制解调器、计算机等部分组成，是海洋浮标系统的重要组成部分。海上浮标定时发送的信息，岸站均能自动接收下来，并经计算机处理后转发给环境预报单位使用。同时，把数据记录在磁带上或软盘上，提供非实时用户使用。岸站也可向海上浮标发出指令，海上浮标根据岸站指令发回信息。
近年来，为了提高海上浮标的测量能力和资料的可靠性，科学家们又研制出一些新型的气象传感器和海洋传感器，使海洋测量层次达到13层，深度超过2000米。随着科学技术的发展和小型、低功耗、高可靠性电子元件的出现，系留浮标系统的稳定性大大提高，成本减少了25%～30%。目前，电子技术、微机和软件技术、卫星通信和定位技术、传感器技术，以及电源技术的发展和应用，使海上系留浮标正向着智能化方向发展。
我国海上系留浮标的发展已有20多年的历史，目前在一些新型的系留浮标上，已采用先进的数据采集、控制和处理系统，达到了20世纪80年代初的国际水平。1985～1989年间，我国初步建成了一个具有11个站位和5个岸站的海洋资料浮标网，现已提供了10多万组实测数据、1300多万字节的数据信息量。在海洋资源开发和海洋环境预报中发挥了作用。
2. 漂流浮标
漂流浮标是一种根据拉格朗日原理测量海流的装置。它的最大特点是体积小、重量轻、没有庞大复杂的系留系统，它在海上边漂流边测报，通过卫星、岸站或舰船接受其采集的海洋信息。据1992年12月统计，在一些国际大洋探测研究计划中，美国、日本、加拿大、英国、法国等14个国家共布放了近1200个漂流浮标，为各种研究项目提供了实时的海洋环境信息。
漂流浮标由浮体、传感器、数据采集、传输、系统控制及电源等部分组成。浮体用玻璃纤维、PVC型料和铝合金制成，并装有测量气温、气压和海面水温的传感器（少数漂流浮标上还装测风传感器），以及保证随海流漂流的伞式或帘式水帆，用强碱电池组或锂电池组作电源。漂流浮标在漂流过程中，用微处理机采集传感器测得数据，并对浮标整个系统进行控制，它边测量边发报，通过卫星转发所测量的资料，并由ARGOS卫星系统确定漂流浮标的位置，通过其准确位移及相应的漂流时间，即可换算出海流值。由于漂流浮标体积小、重量轻、结构简单、使用方便，可用船投放，也可用飞机在船只不易到达的海区空投。
我国第一个全自动海洋浮标
经过多年的努力，1980年3月3日，我国第一个使用数字传输的大型遥测、遥控、遥讯海洋水文气象浮标装置系统——“南浮一号”全自动海洋浮标研制成功。它是直径为6米的圆盘形浮标，用蓄电池供电。中国科学院邀请国内有关专家对这一科研成果进行鉴定，认为“南浮一号”符合设计要求，基本上达到20世纪70年代国外同类装置的水平。
3.水下潜标
水下潜标亦称水下系留浮标，它作为测量仪器的载体，在挂接测量仪器后，能长期系留在规定的观测点，对海洋环境进行长期连续的监测。潜标系统的研究始于20世纪50年代初，最初主要用于测量海流，随着海洋开发事业的发展和其他科学研究的需要，还可测量海水电导率、温度、潮汐、密度和海底压力等参数，也可用于泥沙运移、测量弹道轨迹、捕捉海洋生物。目前，美国、日本、法国、加拿大、挪威、德国等国家，都在研究和使用潜标系统。
水下潜标由系留系统、声学释放器、测量仪器、信标、沉锚等组成。目前，美国的潜标技术居世界领先水平，并在大西洋、太平洋、印度洋和地中海都布放了大量的潜标系统。我国自20世纪80年代以来，相继研制成功了深海潜标和浅海潜标系统，它们均达到了国外同类产品的先进水平。在1990年中日黑潮联合调查中，使用我国研制的深海潜标，成功地获取了3800多组数据。1987～1989年间，在海上多次使用的浅海潜标，历经了3次强台风过境恶劣海况的考验，成功地获取了3个层次的海流、水温、盐度和水位资料1.16万多组连续有效数据，为海洋工程设计和科学研究提供了很有价值的实测资料。
水下摄像和摄影
蓝色的大海，碧波荡漾。大海的深处，孕育着万千生物，沉睡着丰富的宝藏。自古以来，人们就十分渴望能够在大海深处嬉戏遨游，更希望让那些大海深处的奇妙景象长留人间。随着科技的发展，水下摄影完成了这一使命，人们的夙愿变成了现实。
1. 水下拍照摄奇景
