海洋衛(wèi)星：九天瞰海報佳音

時間:2018-10-25來1源:科學(xué)網(wǎng) 作者:佚名

10月25日，我國海洋衛(wèi)星家族又添一名新成員——海洋二號B衛(wèi)星上天了。

目前，我國海洋衛(wèi)星已經(jīng)實現(xiàn)了從單一型號到多種型譜、從試驗應(yīng)用向業(yè)務(wù)服務(wù)的轉(zhuǎn)變，向系列化、業(yè)務(wù)化的方向快速邁進。

在取得可喜成果的同時，我國海洋衛(wèi)星還存在哪些不足？未來又將如何發(fā)展？中國工程院院士、自然資源部國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心主任蔣興偉就相關(guān)問題接受了《中國科學(xué)報》的專訪。

優(yōu)勢無可替代的海洋衛(wèi)星

《中國科學(xué)報》：海洋衛(wèi)星在海洋科學(xué)研究、海洋環(huán)境監(jiān)測等方面發(fā)揮著怎樣不可替代的作用？對于我國建設(shè)海洋強國意味著什么？

蔣興偉：海洋衛(wèi)星獲取的全球海洋葉綠素濃度、懸浮泥沙分布等海洋水色信息，海面高度、有效波高、海面風(fēng)場、海面溫度等海洋動力環(huán)境信息和艦船、海島、岸線等目標信息具有大面積和高頻次的優(yōu)勢，這是船舶和浮標等傳統(tǒng)觀測方式所無法比擬的。

隨著我國海洋強國建設(shè)的加快，必須進一步關(guān)心海洋、認識海洋、經(jīng)略海洋，這對海洋科學(xué)的研究水平、海洋環(huán)境監(jiān)測能力、海洋災(zāi)害防御能力、海洋資源開發(fā)和利用效率等方面提出了更高的要求，海洋衛(wèi)星也需同步加大對這些方面的信息服務(wù)能力，加快建設(shè)多星組網(wǎng)的衛(wèi)星觀測體系，加快新型遙感載荷的研制，提高多要素、高精度、全覆蓋的全球海洋綜合空間觀測能力，豐富海洋衛(wèi)星產(chǎn)品體系，提高數(shù)據(jù)定量化水平，助力海洋強國建設(shè)。

優(yōu)勢互補的海洋衛(wèi)星體系

《中國科學(xué)報》：目前我國正在運行的海洋試驗與業(yè)務(wù)衛(wèi)星有哪些？各自發(fā)揮著什么作用？是否還存在海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)受制于人的情況？

蔣興偉：目前我國在軌的海洋衛(wèi)星有海洋二號A（HY-2A）衛(wèi)星、海洋一號C（HY-1C）衛(wèi)星和高分三號（GF-3）衛(wèi)星。

HY-2A是一顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，于2011年發(fā)射，獲取的海面風(fēng)場、有效波高、海面高度、海面溫度等海洋動力環(huán)境數(shù)據(jù)已經(jīng)廣泛用于海洋防災(zāi)減災(zāi)、資源開發(fā)、海上安全等業(yè)務(wù)中。但是，只有這一顆動力衛(wèi)星無法滿足各項應(yīng)用對高時效和高空間分辨率信息的需求�，F(xiàn)在為了滿足業(yè)務(wù)的需求，需要借助國外在軌同類衛(wèi)星數(shù)據(jù)，存在海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)受制于人的情況。

HY-1C是一顆海洋水色衛(wèi)星，2018年9月在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，目前正在進行測試，該衛(wèi)星獲取的葉綠素濃度、懸浮泥沙、海冰、溢油、赤潮等信息將在海洋環(huán)境保護、海洋開發(fā)管理和海洋防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同樣，單顆衛(wèi)星也存在觀測數(shù)據(jù)頻次少、時效性差和連續(xù)觀測能力不足等問題，也需借助部分國外數(shù)據(jù)彌補觀測的不足。

GF-3衛(wèi)星是一顆海陸共用的雷達（SAR）衛(wèi)星，可獲取海上目標、溢油、綠潮、浪場、海面風(fēng)場、內(nèi)波、海冰等信息。但由于目前只有一顆衛(wèi)星在軌運行，也同樣存在上述觀測能力不足的問題。

隨著“十二五”和“十三五”我國海洋衛(wèi)星規(guī)劃的落實，到2020年，完整的海洋遙感立體觀測體系將逐步形成，可實現(xiàn)海洋行業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品自給率達到或超過80%的目標，屆時認識海洋和經(jīng)略海洋的能力將顯著增強，海洋衛(wèi)星必將在新時代建設(shè)海洋強國和全球海洋治理進程中發(fā)揮重要作用。

海洋衛(wèi)星強國夢想照進現(xiàn)實

《中國科學(xué)報》：計劃中還將發(fā)射哪些海洋衛(wèi)星，以滿足哪些方面的業(yè)務(wù)需求？

蔣興偉：根據(jù)我國民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃和《海洋衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年我國將研制和發(fā)射海洋水色衛(wèi)星星座、海洋動力衛(wèi)星星座和海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星3大系列海洋衛(wèi)星10余顆。

海洋水色衛(wèi)星星座：2018年和2019年陸續(xù)發(fā)射HY-1C/D海洋水色業(yè)務(wù)衛(wèi)星，上下午組網(wǎng)觀測；“十三五”期間將進一步發(fā)展新一代海洋水色衛(wèi)星科研星和業(yè)務(wù)星，從而提升上下午組網(wǎng)觀測能力。

海洋動力衛(wèi)星星座：HY-2B/C/D衛(wèi)星，一顆極軌和兩顆傾斜軌道海洋動力衛(wèi)星3星組網(wǎng)探測海面高度、海面風(fēng)場和海面溫度信息；中法海洋衛(wèi)星、海洋鹽度探測衛(wèi)星作為新型海洋動力衛(wèi)星實現(xiàn)海面波浪譜和海洋鹽度信息的探測。

海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星：GF-3號科研星和2顆1米C-SAR業(yè)務(wù)衛(wèi)星3星將進行組網(wǎng)觀測；后續(xù)還將發(fā)展高軌海洋光學(xué)和微波遙感衛(wèi)星。

3個系列衛(wèi)星同時在軌運行可為海洋環(huán)境資源、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋經(jīng)濟、海洋生態(tài)、海洋安全和國防建設(shè)等領(lǐng)域提供不同分辨率、不同時效、不同種類的豐富的多源海洋環(huán)境信息，同時還可服務(wù)于氣象、環(huán)境、交通、農(nóng)業(yè)和水利等行業(yè)的部分業(yè)務(wù)需求。

《中國科學(xué)報》：《海洋衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，3個系列海洋衛(wèi)星實現(xiàn)同時在軌組網(wǎng)運行、協(xié)同觀測。怎么理解？

蔣興偉：這些衛(wèi)星只有實現(xiàn)協(xié)同觀測才能充分發(fā)揮海洋衛(wèi)星3個系列的組網(wǎng)觀測優(yōu)勢。

在海洋災(zāi)害預(yù)防方面，利用水色衛(wèi)星和監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星可實現(xiàn)海冰、有害藻華、溢油的全天候、全天時快速連續(xù)的監(jiān)測；利用動力衛(wèi)星和監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星可實現(xiàn)全球災(zāi)害性海浪、風(fēng)暴潮、海冰的中高分辨率聯(lián)合監(jiān)測。

在海洋資源開發(fā)方面，利用水色衛(wèi)星獲取的葉綠素濃度和海溫信息，動力和監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星獲取的鹽度、海流和渦旋信息，可為大洋漁場的預(yù)測提供可靠的信息源服務(wù)。

利用水色衛(wèi)星獲取的海溫和動力星獲取的海平面變化信息可為全球變化研究提供可靠數(shù)據(jù)；利用動力星和監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星獲取的風(fēng)場、浪場、海冰和冰間水道等信息可為海上航行提供安全保障；等等。

全球大洋數(shù)據(jù)實時接收將近

《中國科學(xué)報》：我們的海洋系列衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)運行情況如何？還將如何進一步發(fā)展以更好地提升星地一體業(yè)務(wù)化運行與服務(wù)能力？

蔣興偉：自然資源部國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心負責(zé)承擔(dān)建設(shè)海洋衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)。在衛(wèi)星地面接收站網(wǎng)布局方面已經(jīng)改擴建了國內(nèi)4個地面站，布局了極地站、海外衛(wèi)星地面站、船載移動接收站等，具備我國近海及周邊海域?qū)崟r接收能力，并將具備全球大洋數(shù)據(jù)近實時接收能力。

正在建設(shè)功能齊全的海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，通過海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具備多星數(shù)據(jù)的處理能力，目前主要針對海洋一號和海洋二號系列衛(wèi)星生產(chǎn)海洋水色和動力環(huán)境的1級、2級和3級標準數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并通過存檔分發(fā)系統(tǒng)分發(fā)給各類用戶使用。

為了提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的定量化水平，正在建設(shè)海上定標與真實性檢驗場網(wǎng)，并加強多種形式的國內(nèi)外合作和數(shù)據(jù)共享，完善定標和檢驗體系，提升全球海域范圍內(nèi)的海洋衛(wèi)星定標檢驗?zāi)芰Α?/div>

為了進一步提升星地一體業(yè)務(wù)化運行與服務(wù)能力，將建設(shè)統(tǒng)一任務(wù)綜合管控系統(tǒng)，建立多星任務(wù)仿真系統(tǒng)，提供多源衛(wèi)星運行情況的模擬展示功能，實現(xiàn)基于海洋觀測任務(wù)的海洋衛(wèi)星體系調(diào)度仿真，實現(xiàn)對海洋重要物理參數(shù)協(xié)同觀測，最大程度滿足用戶對海洋遙感數(shù)據(jù)的需求。

同時，建設(shè)多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)協(xié)同生產(chǎn)系統(tǒng)，增加數(shù)據(jù)產(chǎn)品種類，提高數(shù)據(jù)產(chǎn)品處理時效，加強全球海洋遙感監(jiān)測基礎(chǔ)產(chǎn)品和近海海域遙感監(jiān)測產(chǎn)品制作，增加海洋要素產(chǎn)品的種類，具備多星多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合處理能力。加強應(yīng)用支撐能力建設(shè)，構(gòu)建海洋遙感數(shù)據(jù)快速處理體系，為海洋遙感應(yīng)用提供高效、便捷的數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)。

相關(guān)鏈接：國際海洋衛(wèi)星發(fā)展概況

當前，國際上航天強國中對海洋的觀測采用與我國不同的發(fā)展思路，通過開發(fā)多種用途的衛(wèi)星，使其具備海洋觀測的功能。

美國在軌運行的衛(wèi)星和2035年之前的衛(wèi)星計劃中具備海洋觀測功能的衛(wèi)星有近30顆，其仍是衛(wèi)星種類最多、技術(shù)指標最先進的航天強國。通過自主研發(fā)和合作研發(fā)的方式，形成了獲取全球海面高度信息的JASON衛(wèi)星系列；獲取海洋重力場的GRACE衛(wèi)星系列；獲取海洋水色和海溫的JPSS極軌衛(wèi)星系列；獲取海面溫度和海冰信息的靜止軌道GOES衛(wèi)星系列；用于激光測高的Icesat-2衛(wèi)星系列等等。

歐洲的衛(wèi)星主要由歐空局和歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織來研發(fā)，目前在軌和后續(xù)衛(wèi)星約為25顆，主要衛(wèi)星系列有Sentinel系列，Metop系列和Cryosat系列等，具備海面高度、海面鹽度、風(fēng)場、海溫、波高、波浪譜、重力場和海洋水色等海洋環(huán)境信息的觀測能力，具有衛(wèi)星種類多、觀測要素全，衛(wèi)星成系列發(fā)展的特點。

俄羅斯在軌和后續(xù)衛(wèi)星有10顆，有Meteor，Elektro和Kondor等多個衛(wèi)星系列，主要載荷有SAR、高光譜成像儀、微波散射計等，還是第一個規(guī)劃有極地衛(wèi)星系列的國家。

另外，日本、加拿大、阿根廷、意大利、德國和韓國等都有各自的衛(wèi)星計劃，但海洋環(huán)境要素的獲取能力和種類方面都不全面。除了我國之外，只有印度規(guī)劃和實施了海洋衛(wèi)星觀測系列（OceanSat系列），用于海洋水色和海面風(fēng)場、海面溫度等部分海洋動力環(huán)境要素的觀測。但是，印度用于海洋觀測衛(wèi)星上的主載荷——雷達高度計、微波輻射計和微波散射計分別由美國和法國研發(fā)，未實現(xiàn)自主研制。

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