王敏

(蘇州市測(cè)繪院有限責(zé)任公司,江蘇蘇州 215000)

淺談我國(guó)海洋衛(wèi)星的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展

王敏

(蘇州市測(cè)繪院有限責(zé)任公司,江蘇蘇州 215000)

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,近年來(lái)我國(guó)在衛(wèi)星、通訊、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)上取得了杰出的成就。國(guó)外海洋衛(wèi)星的發(fā)展較早,技術(shù)相對(duì)成熟,精度高,搭載的傳感器設(shè)備先進(jìn),我國(guó)的海洋衛(wèi)星發(fā)展較晚,搭載器設(shè)備落后,但是我們室后起之秀,未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)明確,而且我國(guó)的海洋衛(wèi)星必將為我國(guó)的海洋事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

海洋探測(cè) 海洋水色 海洋動(dòng)力環(huán)境

衛(wèi)星海洋遙感技術(shù)在海洋資源，環(huán)境，減災(zāi)和科學(xué)研究等方面發(fā)揮了不可替代的重要作用，世界各國(guó)的海洋衛(wèi)星和以海洋觀測(cè)為主的在軌衛(wèi)星已有30多顆。利用海洋衛(wèi)星可以經(jīng)濟(jì)、方便地對(duì)大面積海域?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、同步、連續(xù)的監(jiān)測(cè)，它已被公認(rèn)為是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段。

1 國(guó)外海洋衛(wèi)星概況

自美國(guó)1978年6月22日發(fā)射世界上第一顆海洋衛(wèi)星Seasat-A以后，蘇聯(lián)、日本、法國(guó)和歐洲空間局等相繼發(fā)射了一系列大型海洋衛(wèi)星。

1.1 海洋水色衛(wèi)星

1997年8月1日，美國(guó)航天局發(fā)射了世界上第一顆專(zhuān)用海洋水色衛(wèi)星SeaStar。美國(guó)計(jì)劃自SeaStar起，進(jìn)行20年時(shí)序全球海洋水色遙感資料的連續(xù)積累。1999年1月27日，中國(guó)臺(tái)灣省委托美國(guó)研制并發(fā)射一顆低軌道(600km)水色衛(wèi)星ROCSAT-1，星上有效載荷為6通道水色遙感器(OCI)。

1.2 海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星

利用衛(wèi)星遙感器測(cè)量海洋動(dòng)力環(huán)境的構(gòu)想在20世紀(jì)60年代就有人提出，70年代得以實(shí)施。美國(guó)的GEOSAT系列衛(wèi)星和TOPEX/ Poseidon系列衛(wèi)星具有代表性。歐洲空局發(fā)射ERS-1衛(wèi)星，星上裝有微波散射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)和微波輻射計(jì)等遙感器，ENVISAT-1衛(wèi)星是ERS衛(wèi)星的后繼星，該星測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)連續(xù)，主要支持地球科學(xué)研究，并且可以對(duì)環(huán)境和氣候的變化做出評(píng)估，甚至可以為軍事、商業(yè)的應(yīng)用提供便利。

1.3 海洋環(huán)境綜合衛(wèi)星

海洋綜合探測(cè)衛(wèi)星方面，1992年美國(guó)和法國(guó)聯(lián)合發(fā)射TOPEX/ Poseidon衛(wèi)星。星上載有一臺(tái)美國(guó)NASA的TOPEX雙頻高度計(jì)和一臺(tái)法國(guó)CNES的Poseidon高度計(jì)，用于探測(cè)大洋環(huán)流、海況、極地海冰，研究這些因素對(duì)全球氣候變化的影響。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(cè)量世界海洋地形圖。

2 我國(guó)的海洋衛(wèi)星現(xiàn)狀

2.1 海洋衛(wèi)星現(xiàn)狀

我國(guó)于1985年開(kāi)始了第一顆海洋衛(wèi)星的立項(xiàng)準(zhǔn)備，2002年5月15日，中國(guó)第一顆海洋水色衛(wèi)星——海洋一號(hào)A，發(fā)射成功，結(jié)束了中國(guó)沒(méi)有海洋衛(wèi)星的歷史。2007年4月11日，海洋一號(hào)B，成功送入太空。2011年8月16日，我國(guó)發(fā)射了第一顆海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星——海洋二號(hào)。海洋一號(hào)A是用于海洋水色探測(cè)的試驗(yàn)型業(yè)務(wù)衛(wèi)星。星上裝載兩臺(tái)遙感器，一臺(tái)是十波段的海洋水色掃描儀，另一臺(tái)是四波段的CCD成像儀。海洋一號(hào)B是的海洋一號(hào)A后續(xù)星，星上載有一臺(tái)10波段的海洋水色掃描儀和一臺(tái)4波段的海岸帶成像儀。其觀測(cè)能力和探測(cè)精度進(jìn)一步增強(qiáng)和提高。主要用于探測(cè)葉綠素、懸浮泥沙、可溶有機(jī)物及海洋表面溫度等要素和進(jìn)行海岸帶動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)，為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)服務(wù)?！昂Ｑ蠖?hào)”具有全球觀測(cè)能力和不受天氣影響的微波觀測(cè)功能，利用主動(dòng)被動(dòng)微波遙感器進(jìn)行微波探測(cè)，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，能獲取中國(guó)近海和全球范圍的風(fēng)場(chǎng)、海面高度、海浪與溫度等海洋動(dòng)力環(huán)境信息。對(duì)監(jiān)測(cè)厄爾尼諾現(xiàn)象、開(kāi)展全球氣候變化研究發(fā)揮重要作用。同時(shí)，“海洋二號(hào)”衛(wèi)星具備對(duì)海嘯波、巨浪等突發(fā)災(zāi)難的監(jiān)測(cè)能力，海洋突發(fā)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，如果衛(wèi)星過(guò)境即可進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。

2.2 我國(guó)海洋衛(wèi)星的差距

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的海洋衛(wèi)星還有較大的差距，從總體來(lái)說(shuō)基本上尚處于應(yīng)用國(guó)外衛(wèi)星和國(guó)內(nèi)其它衛(wèi)星資源的水平上。我國(guó)海洋衛(wèi)星的發(fā)展比美國(guó)滯后了約25年，而且衛(wèi)星壽命短，只有兩年，境外觀測(cè)時(shí)間只有18分鐘，星上只有可見(jiàn)光和紅外遙感器，沒(méi)有微波遙感器，還沒(méi)有監(jiān)測(cè)監(jiān)視綜合衛(wèi)星，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其技術(shù)水平差距約10～15年。我國(guó)的海洋衛(wèi)星在覆蓋周期、遙感器的可靠性、遙感器的精度、設(shè)計(jì)和使用壽命等方面都還有許多不足。水色掃描儀可靠性差，精度低，高精度分析和定量化測(cè)量水平低。我國(guó)尚不具備以業(yè)務(wù)應(yīng)用為目的的微波遙感批處理能力，更談不上高精度的定量分析，與美國(guó)相比要落后約10多年，再就是多平臺(tái)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的同化和技術(shù)集成能力低。

3 我國(guó)海洋衛(wèi)星發(fā)展未來(lái)展望

我國(guó)海洋衛(wèi)星的未來(lái)發(fā)展將從幾個(gè)方面入手，首先是建立由海洋水色衛(wèi)星、海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星、海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)衛(wèi)星組成的穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星星座，2020年前我國(guó)將發(fā)射8顆海洋系列衛(wèi)星，包括4顆海洋水色衛(wèi)星、2顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達(dá)衛(wèi)星，形成對(duì)國(guó)家全部管轄海域乃至全球海洋水色環(huán)境和動(dòng)力環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的能力。

其次，做好海洋衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)，海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)量大，各種資料應(yīng)用研究，需要我們開(kāi)發(fā)地面應(yīng)用系統(tǒng)的功能，最大程度的挖掘衛(wèi)星實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)資源，這就需要繼續(xù)開(kāi)發(fā)已有海洋衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)新建海洋衛(wèi)星地面站，擴(kuò)建已有海洋衛(wèi)星地面站，甚至建設(shè)南、北極國(guó)家級(jí)衛(wèi)星回放數(shù)據(jù)接收站，建設(shè)海上遙感衛(wèi)星輻射校正與真實(shí)性檢驗(yàn)場(chǎng)，支持系列海洋衛(wèi)星的發(fā)射和應(yīng)用。

再次，努力提升衛(wèi)星遙感海洋應(yīng)用水平，我們要充分利用現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星資源，包括海洋衛(wèi)星和非專(zhuān)業(yè)海洋衛(wèi)星，特別是微波遙感數(shù)據(jù)資源，深入開(kāi)展衛(wèi)星海洋應(yīng)用研究，努力提升衛(wèi)星海洋應(yīng)用水平，并為后續(xù)海洋系列衛(wèi)星的發(fā)射作技術(shù)準(zhǔn)備。要在努力提高遙感器本身的測(cè)量精度基礎(chǔ)上，加強(qiáng)遙感器的海上輻射定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)與裝備的研究，努力提高遙感器的定標(biāo)精度和衛(wèi)星資料處理精度，同時(shí)要加強(qiáng)海洋環(huán)境反演算法等應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

最后，加速衛(wèi)星數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，我們要努力提升海洋遙感應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)能力，要建立和健全長(zhǎng)期、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的海洋衛(wèi)星遙感應(yīng)用體系，達(dá)到產(chǎn)品多樣化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用定量化、運(yùn)行業(yè)務(wù)化的要求，積極推進(jìn)國(guó)家海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化、科學(xué)化、信息化、全球化的目標(biāo)。

[1]潘德?tīng)t,龔芳.我國(guó)衛(wèi)星海洋遙感應(yīng)用技術(shù)新進(jìn)展[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011(1).

[2]白照廣,李一凡,楊文濤.中國(guó)海洋衛(wèi)星技術(shù)成就與展望[J].航天器工程,2008(4).

王敏(1981—),男,安徽東至人,工程師,本科,工程師,研究方向,測(cè)繪工程。