科技进步守护家园(1)海洋遥感卫星
2010-02-20 12:29:05 阅读12 评论0 字号：大中小
看来我国海洋卫星的技术与应用，不仅落后于美、俄、日、法等，还落后于印度阿。
海洋二号至今都未升空，希望2010年底前能完成吧。
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新华网太原5月15日电（记者 田兆运）今天上午，我国{dy}颗海洋探测卫星“海洋一号”与“风云一号D”气象卫星在太原卫星发射中心成功进入太空预定轨道。“海洋一号”卫星的成功发射，使世界海洋卫星的发展状况成为人们关注的一个焦点话题。 国家卫星海洋应用中心主任蒋兴伟就此向记者详细介绍了世界海洋卫星的发展现状。他介绍说，世界海洋卫星包括三大类：海洋水色卫星、海洋地形卫星和海洋环境卫星。 海洋水色卫星是通过星上装载的遥感设备对海洋水色要素进行探测，为海洋生物资源开发利用、海洋污染监测与防治、海岸带资源开发和海洋科学研究等提供科学依据和基础数据。{zj1}代表性的海洋水色卫星是1997年8月1日美国宇航局成功发射的专用海洋水色卫星“海星”，它标志着因水色遥感器“沿海水色扫描仪”在1986年停止运转而中断了10年的全球海洋水色遥感数据又得以继续，而且可以得到质量更高的海洋水色资料。美国计划自“海星”卫星发射开始，进行20年时序全球海洋水色遥感资料的连续积累。到目前为止，世界上已经发射的具有海洋水色遥感功能的主要卫星有10多颗。 海洋地形卫星主要是通过卫星上装载的雷达高度计对海洋地形进行探测，它在地球物理、海洋大中尺度动力过程等学科研究上的科学价值以及海洋灾害预报和海底油气资源勘探开发方面的经济价值显而易见。{zj1}代表性的是美国的“测地卫星”系列和“托佩克斯/海神”系列卫星。 自美国1978年发射世界上{dy}颗海洋卫星以来，前苏联、日本、法国、加拿大和印度等相继发射了一系列海洋卫星。这些卫星一般搭载有光学遥感器、主动式微波遥感器和被动式微波遥感器等多种海洋遥感有效载荷，可提供全天时、全天候海况的实时资料，如海表温度、海面风场、有效波高、流场、海面地形、海冰等多项海洋要素，对改进海况数值预报模式和提高中、长期海况预报准确率效果显著。（完） |
海洋卫星守护“蓝色国土”
http://www.sina.com.cn 2008年01月10日 09:33
21世纪是海洋世纪，海洋的开发和可持续利用是解决当今全球资源短缺、人口膨胀、环境恶化的重要出路之一。不久前，中国第二颗海洋卫星海洋1B完成了在轨交付使用，接替海洋1A卫星执行预定的海洋水色遥感观测使命。
海洋卫星守护“蓝色国土”
海洋1A水色仪3天覆盖的区域
从海洋1B运行半年来的情况看，与海洋1A相比，探测效率大大提高了。海洋1A两年内1830轨，境外只有619轨，而海洋1B仅6个多月，就总计达到905轨，境外436轨
长期以来，我国的领土面积在教科书上总是被写成“960万平方公里”，而除此之外更有300多万平方公里的海洋面积。“吃饭的问题，主要靠陆地来解决，而谈到可持续发展，海洋则起着越来越重要的作用。”日前，《科学时报》记者采访了国家海洋局海洋卫星地面应用系统副总设计师林明森研究员，他介绍了海洋卫星在资源利用与保护方面的重要作用，并描绘了未来的发展方向。
实现海洋立体监测：
和其他国家一样，我国也是先有陆地和大气探测卫星，后有海洋卫星，海洋卫星是海洋立体监测体系中最重要的环节。在海洋一号(海洋1A)成功发射前，我国对海洋的监测只有“点”和“线”两种方式。“点”式的监测靠的是近海地区的水文站，目前陆续建成的海洋水文站大小共数十个，监测能力非常有限。“线”式监测指季节性的远航舰船出海和航空遥感的监测，但受到时间和航线的约束，无法做到全面、大面积和实时。而只有发射海洋卫星才能够作到高时间重返和大面积的“面”观测，海洋立体监测系统离不开海洋卫星的监测。
相比之下，陆地环境相对稳定，几天内变化不大，而海洋则是多变的，常常在数小时甚至几分钟内形成巨变。瞬息万变的海洋是一个四维的环境，比陆地多出了一个时间的维度。“大海看上去蓝茫茫一片，如果辐射分辨率不够，看见的只有蓝色。海洋卫星观测需要高辐射分辨率(高信噪比)的传感器才能xx定量化测量到海洋环境参数。”林明森说：“传统常规调查受时间、线路的约束，往往会出现很尴尬、可惜的局面。”
以赤潮为例，这是一种具有突发性，又不容易被常规手段监测、预报的严重海洋灾害。据统计，仅几年前香港的一次赤潮，水产品损失就高达4亿元。“定期定航线的调查很容易错过。有可能在我们的调查船刚刚离开数天就出现了赤潮，而我们却无法得知，又或者是灾情就发生在固定航线可以监测的范围外数海里，与我们擦肩而过。”
长期以来，我国管辖的300多万平方公里海域的资料非常匮乏，不能及时监控海洋环境的变化，无法有效监测预报海洋灾害。
20世纪70年代，国外海洋卫星SeaSat-A的发射是人类海洋观测进入空间遥感时代的主要标志，海洋卫星和卫星遥感海洋应用已成为现代海洋观测的主要手段。我国从上世纪70年代末就试图将气象卫星遥感应用于海洋研究和海洋环境预报，并梦想着有中国自己的海洋卫星。
自从2002年海洋一号(海洋1A)成功发射以来，目前我国已初步建成了由航空遥感、卫星遥感等组成的海洋环境立体监测系统。外国人惊呼说：“中国的经济发展了。”到目前为止，通过这颗卫星监测水体的光谱响应变化、海水温度变化，共监测到海上赤潮20余次。而刚刚开始履行职责不久的海洋1B，也已经成功监测到2次海上赤潮。
有经验的渔民可以根据海水环境的因素，判断渔场的位置。上世纪60年代以来，美国、日本就尝试利用卫星资料进行渔场快速报，由于我国渔场快速报技术方面的落后，我国渔民常常跟在日本渔船后面寻找渔场。海洋一号通过对海洋水色环境的监测，可以为渔民提供渔场快速报，结束“跟在别人屁股后面找鱼”的尴尬。
资源与海洋权利：
一场速度与精度的较量
准确地进行渔场快速报，为渔民节省了找鱼的时间，增加了捕捞时间，节约了船只的能源消耗。林明森说，海洋的渔场数量众多，有了卫星遥感的技术支持，可以为我国的渔业争取更多的配额、争取更多的海洋资源。
预计到2020年，我国将发射3个系列共11颗海洋卫星。其中将在2009年开始发射的海洋二号系列，是一组海洋动力环境卫星，利用微波散射计、雷达高度计与微波辐射计，对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等动力环境参数进行全天候、全天时探测。我国大陆沿海11个省(市、区) 的面积占全国总面积的13.6%，但人口占全国的41%，国民生产总值占全国的60%，集中了60%以上的社会总财富，海岸带的承载力和资源可持续发展问题越来越严重。因此，对海洋动力环境的变化分析，对海岸带淤积、冲刷的变化影响，海水环境净化总量等环境承载力变化和环境的长期影响评估，是确保其环境安全的重要环节。
科学认识海岸带地质环境的形成与演化规律及人类活动对海岸带环境的影响，是一个重要的科学问题。海岸带动态变化的监测亟须高技术手段的支撑。
我国目前的海洋、海浪预报，依靠全球船舶报和国外卫星监测的数据。如果海洋二号卫星能成功运行和应用，将缩短预报时间，并将提高监测精度5%～10%，为沿海地区的减灾防灾和生态维护提供服务，提供更有时效、更xx的科学监测数据支撑。
在我国的海域面积中，有一半以上与其他国家存在权益之争，涉及日本、朝鲜、菲律宾、印尼等多个国家。由于常规调查在维护资源与权利方面有些捉襟见肘，周边国家在有争议的海域内大肆掠夺资源。仅南沙海域内的捕鱼量每年就达到200多万吨，海底石油开采每年超过1000万吨，我国经济损失每年200亿～300亿元。
维护资源与权利，是一场速度与精度的较量。林明森介绍说，时有发生的我国渔船进入有争议海域的事件，目前主要的原因是有效的监测手段不够。谁能更好地维护自己的海上资源，除了需要外交手段外，从技术上说，就要看谁能准确、及时地实现对管辖海域海上权益的维护。
被命名为海洋三号的系列卫星，将在2011年开始发射，属于海洋监视监测卫星，可以为划界等外交谈判提供海洋环境和资源信息，尤其是对那些飞机、调查船等难以进入的敏感海域。同时可以提供对方辖区内的海洋环境特征、资源利用情况和海面船只的实施监视信息，为海上快速响应体系服务，提高海上资源维护的速度与精度。
未来：
提高海洋卫星应用能力
从2002年海洋1A发射以来，已过去了5年多的时间，其数据与相关成果正在“十五”科技攻关、“863”、“973”等国家重大计划和国家重大专项中得到应用。从海洋1B运行半年来的情况看，与海洋1A相比，探测效率大大提高了。海洋1A两年内1830轨，境外只有619轨，而海洋1B仅工作6个多月，总计达到905轨，境外436轨。
然而，林明森介绍说，现有的海洋1A、海洋1B卫星都是试验型卫星，海洋1A卫星已经结束了寿命期，海洋1B卫星的寿命为期3年，而此后海洋水色业务卫星的发展还没有后续计划，不能满足海洋事业发展的需要。
现有的地面应用系统是针对海洋1A、海洋1B卫星设计的，这种按试验型卫星任务目标设计的地面系统，从长远看不能满足3个系列卫星的业务运行及其发展的需要。
此外，由于应用基础能力不足，海洋一号的应用效益没有得到充分发挥。针对目前海洋卫星在应用方面的薄弱，在我国海洋卫星2030年规划中，强调了加强业务应用的目标：初步建立3个系列海洋卫星和相应的卫星海洋应用体系；“十一五”期间，实现海洋水色系列卫星稳定的业务化运行，从“试验型”向“业务服务型”转变；实现海洋动力环境卫星的业务化试验运行；结合应用国内外卫星遥感和航空遥感资源，重点开展好国家急需的业务应用。
在“十二五”期间，我国将建立海洋水色系列卫星的业务化持续发展，实现海洋动力环境卫星的业务化运行，完成海洋监视监测卫星的成功发射，并按时发射与其他国家航天部门合作的海洋卫星。到2020年，我国将实现水色卫星的新一代高性能载荷上天，海洋动力环境卫星达到业务化应用，海洋监视监测卫星进入业务化运行。2030年前，完成以静止轨道和卫星综合组网技术实现对海洋环境的高时间分辨率，达到分钟级别的应急事件海洋观测。
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日前，中科院空间科学与应用研究中心的科研人员在南海海域圆满完成了我国{dy}颗海洋动力环境卫星“海洋二号”卫星有效载荷的航空校飞任务。在本次任务中，由该中心微波遥感与信息技术研究部研发的雷达高度计、校正辐射计等仪器运行状态正常，性能良好，所提供的科学数据准确可靠，为计划明年年底发射的“海洋二号”卫星在轨运行提供了有力的保障。 据微波遥感与信息技术研究部主任、“海洋二号”卫星副总工程师刘和光研究员介绍说，该卫星是一种获取海洋动力环境信息的专用对地遥感卫星，它的使命是监测和调查海洋动力环境，包括海面风场、浪场、海流、温度、海上风暴和潮汐等海况的重要参数，以便掌握灾害性海况的预报信息和海洋动力环境信息，为国民经济建设服务；同时也可为海洋科学研究提供实测数据。 “海洋二号”卫星上装载的雷达高度计系统是用来测量海面高度、有效波高及海面风速等数据的主要仪器系统。这些数据的进一步反演结果可直接应用于海洋气候与环境的监测、预报当中，如对台风、海啸以及厄尔尼诺、拉尼娜现象的监测，这将有利于我国在全球气候演变过程中的研究，提高对灾害性气候的预测能力。这些数据还可为海洋油气、海洋渔业和海岸带资源的调查与开发，远洋船队航行，海洋测绘等行业提供服务。此外，长期的数据监测还可为海洋地球物理学、海洋动力学研究提供参考。该系统在卫星在轨期间，将进行全时工作。它采用了Ku波段和C波段双频测量体制，由此xx了电离层对高度测量的影响；采用大时带积线性调频信号，提高了系统的压缩比；采用全去斜坡技术来实现脉冲压缩；同时增强了高度计的跟踪能力。综合的保障体系，可为波高在1～20米范围内的高度测量精度不超过4厘米，达到国际先进水平。 同时参加航空校飞的校正辐射计是为雷达高度计提供大气路径延时校正的微波辐射计。它可通过对大气中液态水和水汽含量的测量，向雷达高度计提供大气校正数据，具有在轨定标、修正仪器漂移等功能。校正辐射计接收机采用全功率微波辐射计方案，其特点是结构简单、易于实现、可靠性高，且由于全功率微波辐射计工作时在整个积分时间内都是对观测目标进行测量，因而也是目前全球灵敏度{zg}的辐射计之一。 航空校飞是新型遥感器上天前所要完成的一项重要试验内容，可为卫星取得最为有效的试验数据和确保卫星上天后各种观测仪器的科学数据精度提供保证。对于仪器系统的大跨越发展，尤为重要，以检验和保证其性能，在卫星上天后符合设计要求，减少仪器上星后的风险。此外，航空校飞所获取的测量数据可以为计算和应用算法开发、改进和完善设计提供较为理想的模拟数据集，同时为促进我国海洋二号卫星有效载荷和地面应用系统的改进和技术发展提供必要的技术积累，为卫星升空正常运行后，尽快发挥观测数据效益创造条件。 完成此次校飞任务的试验平台采用了Y-8型多用途运输机，以海南陵水机场周边的海域为飞行目标，携以上仪器获取了海岸周边、大陆架海域等多种地面目标的海域情况数据。校飞过程中采用折尺型航线，以获取更多同一区域的有效校验数据。本次校飞于12月上旬开始，共飞行6个架次，每次约240分钟。每个飞行架次结束后，由科研人员对校飞数据进行初步处理，并参考过境卫星、海面浮标、测量船只同时获取的有效数据进行认真比对，以证明飞行数据准确有效。本次校飞测量到大量宝贵的数据，获得了卫星用户单位——国家海洋局卫星海洋应用中心的肯定。 为确保此次航空校飞任务的顺利完成。微波遥感与信息技术研究部力求提前筹划、合理安排，以做好前期准备工作。在今年8月至10月间，该部完成了以上仪器的校飞改装任务；在10月底，进行了一个架次的检飞试验，报告显示：仪器设备状态正常，性能良好，可以完成航空校飞任务。 微波遥感与信息技术研究部的前身系中国工程院院士姜景山先生在上世纪70年代一手创建的微波遥感技术实验室，是我国最早开展微波遥感技术研究的单位之一。曾获得过多项全国xx的科研成果，如我国{dy}个陆基微波散射计、{dy}个机载微波散射计、{dy}个机载雷达高度计……近年来，该部又参与了“神舟”四号载人飞船、嫦娥一号探月卫星、风云三号气象卫星等航天器有效载荷的研制，并出色地完成了各个项目的要求。如今，该部已培养出一支学科方向齐全、承担国家重大任务多、研究水平高、后备人才丰富的科研队伍，这也使得该部一跃成为国内微波遥感探测机理研究和微波遥感器研制的主要研发基地，并在国际微波遥感界享有一定声誉。 |
海洋三号
《中国航天》中文版月刊 内容显示 中国海洋卫星技术成就与展望 (2008年第06期)
海洋三号卫星将成为我国利用SAR获取空间分辨率{zg}的卫星；卫星具有多达10余种观测模式，工作模式灵活多样，分辨率为3～1000m，观测幅宽为5～650km，平台采用资源二号平台。卫星运行于晨昏太阳同步轨道，设计寿命5年。卫星采用对地三轴姿态稳定控制，在轨{zd0}展宽近17m，末期电源输出功率可达近2700W。卫星本体呈箱形结构，发射状态时卫星的纵轴向上，太阳翼收拢并压紧在星体两侧，SAR天线收拢并压紧在星体前后两侧。在飞行状态，太阳翼展开到飞行前后方向，SAR天线沿飞行方向展开。
HY-3系列卫星
| 摘自：《我国卫星海洋空间探测》，蒋兴伟 , 林明森 , 刘建强(国家卫星海洋应用中心)，《中国工程科学》2008/10
HY-3系列卫星为海洋环境监视监测卫星,能够全天候、全天时、高空间分辨率地获取海面目标、海浪、溢油、海冰等我国EEZ(海洋专属经济区)和近海的监视监测数据,为我国执法监察、海域管理使用、海洋环境保护提供强有力的技术支撑。HY-3系列卫星主要目的是:通过获取EEZ的船舶活动、溢油泄漏、油气勘探作业、石油平台作业、渔区作业等监视数据,为国家海洋执法监察、海洋权益维护提供信息服务和技术支撑保障,提高国家对EEZ突发事件的快速反应能力;通过获取我国近海中高空间分辨率的海浪、海面溢油、海冰、水下地形、海面温度、中尺度涡和锋面、海岸带等环境监测数据,为赤潮、海洋污染、海岸消涨过程、近岸海冰、自然保护区变化、海洋渔业海况、灾害监测和预报、海洋船舶导航、海难人员搜救等应用提供服务,提高我国海洋环境保护、海洋综合开发利用、海洋资源调查、海洋防灾减灾的能力和水平;全天候、全天时、高空间分辨率地获取我国EEZ和近海的监视监测数据,解决我国海洋遥感应用面临的遥感器种类不全、空间分辨率低、非全天候工作的局面,提高我国海洋遥感定量化应用水平。 HY-3系列卫星有效载荷包括高分辨率的可见光或红外和合成孔径雷达。由于卫星对地观测,有效载荷位置需要安装在同一面上,有效载荷组合后重量大、功耗要求多、体积大,也需要依托大卫星平台来发展。 2009年完成HY-3卫星的立项;2012年发射我国{dy}颗海洋监视监测卫星(HY-3A)。 |
| 摘自：《中国海洋卫星技术成就与展望》，白照广 李一凡 杨文涛，《中国航天》 (2008年第06期) 海洋三号卫星主要用于对海上目标和海洋环境进行实时监测，获取海洋浪场、海面风速场、风暴潮漫滩、内波、海冰和溢油等信息，为海洋监察执法、海岸带调查、海洋资源调查开发、海洋环境监测保护、海洋权益维护等提供服务。 卫星采用合成孔径雷达（SAR）技术，实现全天时、全天候海面目标与环境监测。卫星有效载荷由多极化多模式的合成孔径雷达、数传及图像数据记录分系统组成，平台采用资源二号平台。卫星运行于晨昏太阳同步轨道，设计寿命5年。卫星采用对地三轴姿态稳定控制，在轨{zd0}展宽近17m，末期电源输出功率可达近2700W。卫星本体呈箱形结构，发射状态时卫星的纵轴向上，太阳翼收拢并压紧在星体两侧，SAR天线收拢并压紧在星体前后两侧。在飞行状态，太阳翼展开到飞行前后方向，SAR天线沿飞行方向展开。 海洋三号卫星将成为我国利用SAR获取空间分辨率{zg}的卫星；卫星具有多达10余种观测模式，工作模式灵活多样，分辨率为3～1000m，观测幅宽为5～650km，功能全面，能够覆盖海洋和陆地观测的多种应用；SAR极化方式全面，能够实现单极化、双极化和全极化等多种工作方式，与国外先进SAR卫星水平相当；卫星具有双侧视能力，可大大拓宽可视区域，提高重访和快速响应能力。 |
