同時，楊士莪作為國防科委水聲專業組組長，在製定我國水聲發展規劃、確定水聲學科研究方向、指導和促進我國重大水聲科研和工程項目中，都起了核心作用。
在不斷的錘煉和積累中，我國的水聲技術獲得了不斷的發展，隊伍也在不斷壯大。20世紀80年代初，楊士莪與有關專家又向國家提議：進行大規模的獨立深海考察。而在這之前，我國的水聲研究工作多限於淺海，真正的深海考察僅限於1960年的中蘇聯合南海水聲考察。在提議得到批準後，楊士莪和團隊成員在做好本職工作的同時，開始了長達十年的籌備工作。十年間，楊士莪作為技術組長，頻繁奔波於北京、廣州、湛江等地考察調研，親自起草編寫了《南海重點海域水聲綜合考察論證報告》《實驗大綱》《實施計劃》等重要文件。國家為這次考察準備了整整十年，國防科工委、海軍、中國船舶工業總公司投入近百台套大型設備，全國幾十個單位的眾多科研人員參加考察。
“十年磨一劍”。距楊士莪第一次和蘇聯的同行在南海聯合考察34年之後，“亮劍”的時刻終於到來，這一年，楊士莪63歲。
1994年4月，廣東湛江港，兩艘考察船載著全國十幾家水聲科研單位近百人組成的考察隊駛離了碼頭，楊士莪被任命為考察隊長和首席科學家。對於中國和楊士莪來說，為這一天的到來等待得太久了。當飄揚著五星紅旗的水聲科學考察船隊駛入中國南海時，站在甲板上的楊士莪，心中洋溢著圓夢的欣慰。這次大型深海水聲考察完全由我國科學家指揮和實施。
南中國海一望無際。我們的祖先最早踏上了這裏的每一塊島礁。後來隨著這裏豐富的海底資源被陸續發現，各種勢力染指南海、蠶食島礁、掠奪資源的情況愈演愈烈。浩瀚的大海，為科學家們展示了內涵豐富的等待深入研究的課題。
從瓊州海峽到南沙群島，考察隊的航跡深入南中國海。深海區域作業時，赤道附近的太陽幾乎垂直掛在頭上，水聲科學家們冒著高溫，抱著一百多斤的線軸在電纜裏鑽來鑽去，一幹就是十幾個小時。南海的酷熱，使考察人員備嚐海上作業的辛苦滋味。楊士莪身先士卒，和大家一起忍受著高溫酷熱、缺少淡水、沒有蔬菜的艱難。在長時間海上試驗、淡水告罄的情況下，他和同誌們把壓載水倉飄著油汙的水燒開了喝。
這次考察是我國第一次有戰略意義的水聲科學考察，也是新中國成立以來我國水聲工作者首次獨立出航考察。在楊士莪主持下，考察取得了圓滿成功，掌握了南海典型海域的水聲環境特點及主要參數規律，積累了寶貴的第一手材料，提高了海洋水聲條件預測和重點海區建模能力，為祖國領土完整和國防事業做出了重要貢獻。同時，培養鍛煉了一大批水聲事業接班人，培養了新的水聲力量。對這次遠航，現已是哈爾濱工程大學副校長、當時擔任指揮助理的楊德森感慨不已：“我們還有300萬平方公裏的海洋國土不能忘。南海資源太豐富了，這麼大的海疆過去沒有好好關心利用，太可惜。這種局麵不該再繼續下去了。”
考察結束後，考察隊員登上了祖國南疆的永暑礁，當一邊聽著守島戰士介紹他們的生活、工作，一邊眺望著浩瀚無邊的大海時，楊士莪更深切地感受到保衛祖國海疆、開發海洋資源的意義。他想起當年，望著水碧沙明、富饒美麗的南海如處子般沉睡，他深深地憂慮過：何時我們能憑自己的力量來這裏考察開發？現在，這個夢終於圓了。