海洋水色遙感衛(wèi)星發(fā)展

1、 學(xué)校：山東科技大學(xué) 班級：碩研 11-4 班 學(xué)號： 2011020416 姓名：冀婷婷海洋遙感衛(wèi)星發(fā)展摘要： 本文對國內(nèi)外海洋遙感衛(wèi)星發(fā)展歷程作了簡單介紹，并對我國“海洋一號”“海洋二號”“海洋三號”衛(wèi)星各自主要任務(wù)作了說明。介紹了近年來我國在海洋遙感應(yīng)用工程技術(shù)方面的取得的新進(jìn)展，及 在業(yè)務(wù)化應(yīng)用方面生產(chǎn)的系列化產(chǎn)品。并對我國海洋遙感定量化研究的發(fā)展作了分析和展望。關(guān)鍵字：海洋遙感，衛(wèi)星，發(fā)展Abstract:This paper introduces the development of ocean remote sensing on domestically and abroad.

2、Then it gives an brief introduce to the satellite HY-1,HY-2 and HY-3. With the aim of operational service, several kinds of ocean remote sensing monitoring systems have been developed. The paper also prospected the development of ocean remote sensing.Key words: ocean remote sensing; satellite; devel

3、opment1.前言海洋衛(wèi)星，是用于海洋水色，海面溫度，海冰，海流， 海平面高度等的觀 測， 為海洋和海洋生物資源開放利用、海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域服 務(wù)而設(shè)計(jì)發(fā)射的一種人造地球衛(wèi)星。水色衛(wèi)星，是指專門為進(jìn)行海洋光學(xué)遙感而發(fā)射的衛(wèi)星，如美國在 1997 年 發(fā)射的SeaStar就是僅載有寬視場水色掃描儀”(SeaWiFS)的水色衛(wèi)星。專門的水色衛(wèi)星平臺很少，多數(shù)是搭載有水色遙感器的多遙感器衛(wèi)星平臺。國內(nèi)外海洋衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外已發(fā)射的海洋衛(wèi)星按用途分，海洋衛(wèi)星可分為海洋水色衛(wèi)星、海洋 動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星和海洋綜合探測衛(wèi)星。國外發(fā)展?fàn)顩r海洋水色衛(wèi)星方面， 美國1978 年發(fā)射的 Nimbus-

4、 7衛(wèi)星上載有沿岸帶水色掃 描儀(CZCS)和多波段微波掃描輻射計(jì)(SMMR ),為首次搭載試驗(yàn)的海洋專用遙 感器。 Nimbus-7 從1978 年10月1986年6月實(shí)際有效運(yùn)行了 7年半 , 向地面發(fā)回 大量有關(guān)海洋水色的資料 , 驗(yàn)證了星載水色遙感測量、 估算全球海洋有機(jī)碳和初 級生產(chǎn)力的設(shè)想。美國1978年6月22日發(fā)射世界上第一顆海洋衛(wèi)星Seasat-A。1997 年8月1日，美國航天局發(fā)射了世界上第一顆專用海洋水色衛(wèi)星 SeaStar/SeaWiFS。1999年 12月18日,美國第一顆EOS/MODIS發(fā)射成功。1999年 1月27日，中國臺灣 省委托美國研制并發(fā)射一顆低軌道（

5、600km）水色衛(wèi)星ROCSAT-1。2002年3月1 日歐空局發(fā)射 ENVISAT/MERIS ，提供更高分辨率的圖象來研究海洋的變化。海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星是對海面風(fēng)場、海面高度、浪場、流場以及溫度場等 協(xié)動(dòng)力環(huán)境要素探測的衛(wèi)星，有效載荷通常是微波散射計(jì)、微波輻射計(jì)、雷 達(dá)高度計(jì)等， 并具有多種模式和多種分辨率。通過多種重要?jiǎng)恿?shù) , 掌握災(zāi) 害性海況預(yù)報(bào) , 為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)服務(wù) , 為海洋科學(xué)研究提供實(shí)測數(shù) 據(jù)。目前世界上海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星有“歐洲遙感衛(wèi)星”（ERS系列，第1顆ERS1衛(wèi)星于1991年7月發(fā)射運(yùn)行到2000年8月（后3年為斷續(xù)運(yùn)行）,ERS-1衛(wèi)星， 星上裝有微波散射

6、計(jì)、 雷達(dá)高度計(jì)和微波輻射計(jì)等遙感器， 主要目的是開展衛(wèi)星 測量海洋動(dòng)力基本要素， 為用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)服務(wù)及為世界大洋合作研究項(xiàng)目提供業(yè) 務(wù)服務(wù)參數(shù)（包括海面風(fēng)場、大地水準(zhǔn)面、海洋重力場、極地海冰的面積、邊界 線、海況、風(fēng)速、海面溫度和水氣等）。第2顆ERS- 2于1995年4月發(fā)射，至V 2002年3月失效，后繼衛(wèi)星環(huán)境衛(wèi)星一1 （ENVISA 1）于2002年3月28日發(fā) 射。2012年5月9日歐洲航天局宣布運(yùn)行10年的環(huán)境觀測衛(wèi)星ENVISAT-1正式“退 休”。歐空局新一代地球觀測衛(wèi)星“哨兵 1” 將于2013年發(fā)射。海洋綜合探測衛(wèi)星方面，1992年美國和法國聯(lián)合發(fā)射TOPEX/Posei

7、don衛(wèi)星。 星上載有一臺美國NASA的TOPEX雙頻高度計(jì)和一臺法國CNES的 Poseidor高度 計(jì)，用于探測大洋環(huán)流、 海況、極地海冰，研究這些因素對全球氣候變化的影響。 TOPEX/Poseidon高度計(jì)的運(yùn)行結(jié)果表明其測高精度達(dá)到 2cm。JASON-1星是TOPEX/Poseidon的一顆后繼衛(wèi)星，主要任務(wù)目標(biāo)是精確的測 量世界海洋地形圖。該星裝有高精度雷達(dá)高度計(jì)、微波輻射計(jì)、DORIS接收機(jī)、激光反射器、GPS接收機(jī)等，其中雷達(dá)高度計(jì)測量誤差約2.5cm。中國海洋衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀2002年5月15日9時(shí)50分，中國第一顆海洋衛(wèi)星（ 海洋一號A ”）發(fā)射 升空,2002年12月12日

8、 海洋一號A ”衛(wèi)星（HY - 1A）數(shù)據(jù)正式對外分發(fā)。2007 年4月11日11時(shí)27分，裝備更為精良的 海洋一號B”衛(wèi)星（HY-1B）成功發(fā)射 升空。 2011 年 8 月 16 日 6 時(shí) 57 分，將中國第一顆海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星 “海 洋二號” HY-2）成功送入太空,2012年4月1日“海洋二號”衛(wèi)星（HY-2）數(shù)據(jù)產(chǎn)品 正式對外發(fā)布。海洋水色環(huán)境（海洋一號， HY-1 ）衛(wèi)星系列用于獲取我國近海和全球海洋 水色水溫及海岸帶動(dòng)態(tài)變化信息，遙感載荷為海洋水色掃描儀和海岸帶成像儀。 主要用于獲取黃色物質(zhì)、 懸浮物質(zhì)、 葉綠素濃度、 海面溫度等我國近海及全球水 色水溫等低分辨率光學(xué)遙感資

9、料 , 為近海和全球的水色環(huán)境變化監(jiān)測提供技術(shù) 手段。主要目的是 : 掌握海洋初級生產(chǎn)力分布、 海洋漁業(yè)環(huán)境質(zhì)量等 , 為海洋生 物資源合理開發(fā)與利用提供科學(xué)依據(jù) ; 監(jiān)測富營養(yǎng)、熱污染、海冰冰情等 , 為海 洋環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)、管理執(zhí)法提供信息。海洋動(dòng)力環(huán)境（海洋二號，HY-2）衛(wèi)星系列用于全天時(shí)、全天候獲取海面 風(fēng)速與風(fēng)向、有效波高、海面高度、重力場、大洋環(huán)流和海面溫度等低分辨率遙 感數(shù)據(jù) , 為近海和全球的動(dòng)力環(huán)境變化監(jiān)測提供技術(shù)手段。 HY - 2 系列衛(wèi)星主 要目的是 : 實(shí)時(shí)獲得全球海洋表面風(fēng)場 , 得到全球海洋上的風(fēng)矢量場和表面風(fēng)應(yīng) 力數(shù)據(jù) , 為海洋環(huán)境預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確的初場和表

10、面驅(qū)動(dòng)力 ; 獲取全球海洋地形數(shù) 據(jù), 提供海面動(dòng)力拓?fù)浠经h(huán)境參量 ; 掌握全球海面溫度場和極地冰蓋的變異 , 提高我國對全球變化預(yù)測和長期氣候預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。遙感載荷包括微波散射計(jì)、 雷達(dá)高度計(jì)和微波輻射計(jì)等。海洋雷達(dá)（海洋三號，HY-3）衛(wèi)星系列用于全天時(shí)、全天候探測海上目標(biāo) 和對海洋環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，獲取海洋浪場、海面風(fēng)速場、內(nèi)波、海冰和溢油等 信息。為國家海洋執(zhí)法監(jiān)察、 海洋權(quán)益維護(hù)提供信息服務(wù)和技術(shù)支撐保障。 相對 于海洋一號和二號系列來講， 海洋三號衛(wèi)星系列是一種綜合衛(wèi)星， 遙感載荷為多 極化多模式合成孔徑雷達(dá)， 可以獲取時(shí)間同步的海洋水色和動(dòng)力環(huán)境信息， 每天 在運(yùn)行時(shí)間上，與前

11、兩類衛(wèi)星錯(cuò)開以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)對海洋環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。我國海洋遙感應(yīng)用化產(chǎn)品3.1 海水透明度反演 海水透明度是描述海水光學(xué)特性的傳統(tǒng)參數(shù)，也是最早的水光學(xué)現(xiàn)場調(diào)查 參數(shù)。海水透明度與水體中懸浮物、葉綠素、黃色物質(zhì)的含量和成分密切相關(guān)， 它是研究水團(tuán)、流系，水質(zhì)監(jiān)測及海洋初級生產(chǎn)力的重要參數(shù) 。利用該海水透 明度遙感反演模式和SeaWiFS HY-1A衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，制作中國鄰近海域多年的海 水透明度遙感產(chǎn)品，對中國鄰近海域透明度時(shí)空變化規(guī)律的遙感分析。海洋初級生產(chǎn)力反演 海洋初級生產(chǎn)力即海洋浮游植物光合作用的速率，對深刻理解和研究海洋生態(tài)系統(tǒng)、碳循環(huán)及認(rèn)識海洋在全球氣候變化中的作用等方面具有重要意

12、義。 相 對于傳統(tǒng)的黑白瓶培養(yǎng)法，遙感方法具有大面積同步、高頻度動(dòng)態(tài)觀測的優(yōu)勢。 利用葉綠素濃度、 海水透明度和光合作用有效輻射率等數(shù)據(jù)， 建立適合我國海區(qū) 特點(diǎn)的初級生產(chǎn)力遙感模型。應(yīng)用于我國海洋水色衛(wèi)星 HY-1A的COCT遙感數(shù)據(jù)， 獲得中國海區(qū)初級生產(chǎn)力的遙感分布圖。微波輻射計(jì)海溫反演利用被動(dòng)微波輻射計(jì)測量海面亮溫 , 得到高精度、 長時(shí)間系列的海面溫度 , 為漁場預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測和全球變化如厄爾尼諾現(xiàn)象等服務(wù)。探測全球大洋環(huán)流、 極地冰蓋的整體特征及變異 , 為全球變化研究和長期氣候預(yù)報(bào)服務(wù)。海面風(fēng)場監(jiān)測海面風(fēng)場監(jiān)測海面風(fēng)速和風(fēng)向的常規(guī)監(jiān)測方法是布設(shè)浮標(biāo)和走航調(diào)查，但 收集的數(shù)據(jù)有限。

13、 衛(wèi)星測量優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)大面積的同步測量， 這是常規(guī)手段所無 法比擬的。微波散射計(jì)測風(fēng)已比較成熟，反演精度達(dá)：風(fēng)速2m/s，風(fēng)向土 20。微波散射計(jì)除了要保證精度以外， 還要全球覆蓋， 覆蓋周期 12 天。目前世界上 最好的是美國QuickSCAT衛(wèi)星上的SeaWinds全球覆蓋周期為1天，可以捕捉到 100%的熱帶氣旋和強(qiáng)風(fēng)暴。 我國的海洋二號衛(wèi)星也已經(jīng)能夠獲取并對海面風(fēng)場進(jìn) 行監(jiān)測。海冰監(jiān)測SAR對海冰監(jiān)測極為有效，SAR具有區(qū)分冰和水的能力，可以方便地監(jiān)測 海冰外緣線和冰塊縫隙， 從而獲得海冰聚集度、 覆蓋面積、 浮冰運(yùn)動(dòng)和破冰船航 道等信息。我國海洋遙感衛(wèi)星發(fā)展與展望 我國衛(wèi)星海洋遙感還

14、處于研究發(fā)展階段，海洋三號衛(wèi)星發(fā)射后，我國將逐步向以下幾個(gè)方面發(fā)展：1）建立多源衛(wèi)星 （ 國內(nèi)外海洋衛(wèi)星及其他可獲取的氣象衛(wèi)星 ） 資料獲取業(yè)務(wù) 化系統(tǒng)。2）建立我國海洋水色環(huán)境要素 （ 葉綠素、懸浮泥沙、黃色物質(zhì)、可溶有機(jī) 物） 及水溫、赤潮、污染、海冰等信息提取系統(tǒng)。3）建立海洋動(dòng)力環(huán)境 （包括風(fēng)、浪、流、風(fēng)暴潮、海岸帶變遷 ） 信息提取和 監(jiān)測系統(tǒng)。4）建立海上作戰(zhàn)環(huán)境遙感信息服務(wù)系統(tǒng)。5）建立衛(wèi)星海洋遙感信息庫及綜合服務(wù)系統(tǒng)。6）建立海洋災(zāi)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測、預(yù)警、評估與輔助決策系統(tǒng)。2011-2020年的10年內(nèi)，有可能發(fā)射5顆專用海洋業(yè)務(wù)衛(wèi)星、2顆試驗(yàn)海洋衛(wèi) 星，基本建成4個(gè)海洋系列衛(wèi)

15、星另外，計(jì)劃發(fā)射的FY一2和FJ3系列衛(wèi)星配置 的遙感器，以及環(huán)境與災(zāi)害衛(wèi)星配置遙感器中有很多同樣可綜合應(yīng)用于海洋的環(huán) 境監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)海洋水色和動(dòng)力環(huán)境的業(yè)務(wù)化服務(wù)能力； 基本建成具有國內(nèi)外數(shù)據(jù) 接收和數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)保障能力的海洋衛(wèi)星地面系統(tǒng)； 開展我國衛(wèi)星海洋輻射校正 與真實(shí)性檢驗(yàn)場的建設(shè)；完成 6個(gè)業(yè)務(wù)化應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)并投入運(yùn)行，形成為“服 務(wù)近海、開拓大洋、走向全球”的海洋戰(zhàn)略目標(biāo)提供業(yè)務(wù)化遙感服務(wù)的能力。參考文獻(xiàn)蔣興偉 , 林明森 , 劉建強(qiáng) . 我國衛(wèi)星海洋空間探測 . 中國工程科學(xué)， 2008潘德爐，白雁 . 我國海洋水色遙感應(yīng)用工程技術(shù)的新進(jìn)展 . 中國工程科學(xué)， 2008劉斐 .中國航天再次走向藍(lán)色海洋進(jìn)行曲 .太空探索， 2012黃學(xué)智，