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一直以來(lái)，我國高度重視海洋資源監測與調查研究，我國的海洋遙感技術(shù)始于20世紀70年代，并制定了長(cháng)遠的自主海洋衛星發(fā)展規劃。2002年5月15日，第一顆海洋一號A衛星（HY-1A）發(fā)射升空，填補了我國海洋衛星領(lǐng)域的空白，開(kāi)啟了“海洋一號”系列衛星發(fā)展的新紀元。

截至目前，我國已發(fā)射海洋水色系列衛星（即“海洋一號”系列衛星）、海洋動(dòng)力環(huán)境系列衛星（含“海洋二號”系列衛星和中法海洋衛星）、海洋監視監測衛星（即“海洋三號”系列衛星）。

Part.1

海洋水色系列衛星

海洋水色系列衛星是以可見(jiàn)光和紅外成像觀(guān)測為手段的海洋遙感衛星，主要為已發(fā)射的“海洋一號”系列衛星，即海洋一號A衛星（HY-1A）、海洋一號B衛星（HY-1B）、海洋一號C衛星（HY-1C）、海洋一號D衛星（HY-1D）。

HY-1A于2002年發(fā)射，搭載一臺10波段的水色掃描儀和一臺4波段的成像儀，主要任務(wù)是探測海洋水色環(huán)境要素（如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、可溶性有機物）、水溫、污染物及淺海水深和水下地形。2007年發(fā)射的HY-1B為HY-1A的接替星，載荷及性能與HY-1A基本相同。

HY-1C于2018年9月7日成功發(fā)射，開(kāi)啟了中國自然資源衛星陸海統籌發(fā)展的新時(shí)代。H Y - 1 C配置了海洋水色水溫掃描儀、海岸帶成像儀、紫外成像儀、星上定標光譜儀、船舶自動(dòng)識別系統等5大載荷，與HY-1A和HY-1B相比，觀(guān)測精度、觀(guān)測范圍均有大幅度提升。

圖注：HY-1C衛星拍攝的黃河口影響

HY-1D于2020年6月11日發(fā)射成功，其技術(shù)性能與HY-1C基本相同。海洋水色探測條件要求高，同時(shí)受到太陽(yáng)耀斑、海上泡沫及云層陰影影響。HY-1D與HY-1C組成中國首個(gè)海洋民用業(yè)務(wù)衛星星座，拉開(kāi)了中國海洋衛星組網(wǎng)的大幕。通過(guò)HY-1C與HY-1D上、下午組網(wǎng)觀(guān)測，可使每天觀(guān)測頻次與獲取的觀(guān)測數據提高一倍：上午被太陽(yáng)耀斑影響的海域，下午觀(guān)測能夠避免；上午被云層覆蓋的觀(guān)測海域和未被觀(guān)測的區域，下午有機會(huì )得到彌補。此舉可大幅度提高全球海洋水色、海岸帶資源與生態(tài)環(huán)境的有效觀(guān)測能力，并為氣象、農業(yè)、水利、交通等行業(yè)應用提供支持，標志著(zhù)中國躋身國際海洋水色遙感領(lǐng)域前列。

自2002年5月15日HY-1A發(fā)射升空以來(lái)，我國已在海洋衛星領(lǐng)域成功打造出以“海洋一號”命名的中國海洋水色觀(guān)測衛星家族?！昂Ｑ笠惶枴毕盗行l星已從試驗應用轉向業(yè)務(wù)服務(wù)，在自然災害監測、資源調查、南北極考察、生態(tài)文明建設及海洋強國建設中發(fā)揮著(zhù)重要作用。以HY-1C為例，這顆衛星在遠洋漁業(yè)巴布亞新幾內亞金槍魚(yú)漁場(chǎng)海域、黃海和東海出現的滸苔、可可西里鹽湖封凍結冰及海冰、赤潮、溢油、圍填海等監測中做出了突出貢獻。

圖注：利用HY-1C、HY-2B、EOS/MODIS等衛星數據制作的巴布亞新幾內亞金槍魚(yú)概率圖

圖注：HY-1C衛星對渤海海冰的持續監測（圖示為2019年1月9日）

圖注：HY-1C衛星數據三亞溢油應急遙感檢測圖（對三亞附近船舶溢油的持續遙感監測，為海上溢油事件快速響應、應急處理和海洋生態(tài)環(huán)境保護與修復提供了輔助決策支持）

Part.2

海洋動(dòng)力環(huán)境系列衛星

海洋動(dòng)力環(huán)境系列衛星包含“海洋二號”系列衛星和中法海洋衛星?！昂Ｑ蠖枴毕盗休d荷包括微波散射計、雷達高度計和微波輻射計等，集主、被動(dòng)微波遙感器于一體，具有高精度測軌、定軌能力與全天時(shí)、全天候、全球探測能力，獲得包括中國近海和全球范圍的海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度、海浪波高、海洋重力場(chǎng)、海流、海面溫度等海洋動(dòng)力環(huán)境信息，極大地提升了我國海洋監管、海權維護和海洋科研的能力。

中法海洋衛星（CFOSAT）于2018年10月29日在中國酒泉衛星發(fā)射中心用長(cháng)征二號丙運載火箭成功發(fā)射。作為中法兩國合作研制的首顆衛星，CFOSAT在國際上首次實(shí)現海洋表面風(fēng)浪的大面積、高精度同步聯(lián)合觀(guān)測。CFOSAT獲取全球海面波浪譜、海面風(fēng)場(chǎng)、南北極海冰信息，促進(jìn)理解海-氣相互作用，預測洋面風(fēng)浪，監測海洋狀況，同時(shí)還能在大氣-海洋界面建模、海浪在大氣-海洋界面作用的分析、海冰和極地研究、氣候變化等方面發(fā)揮作用。CFOSAT將增強中國和法國的海洋遙感觀(guān)測能力，為雙方應用研究合作和全球氣候變化研究奠定基礎，意義重大，影響深遠。

HY-2A自2011年8月成功發(fā)射以來(lái)，獲取了大量全球海洋動(dòng)力環(huán)境遙感數據，并向全國海洋、氣象、防災、減災、農業(yè)和科學(xué)研究等領(lǐng)域的數十家用戶(hù)分發(fā)了數據產(chǎn)品，同時(shí)還向歐洲等國提供了產(chǎn)品服務(wù)，實(shí)現了業(yè)務(wù)化運行。

HY-2B于2018年10月發(fā)射，是我國第二顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛星，也是我國民用空間基礎設施規劃的海洋業(yè)務(wù)衛星。HY-2B增加了校正輻射計、數據收集系統和船舶自動(dòng)識別系統等載荷，具有高精度測軌、定軌能力與全天候、全天時(shí)、全球海洋探測能力。

圖注：HY-2B搭載的微波輻射觀(guān)測到的2018年3月1日全球海面風(fēng)場(chǎng)分布（數據來(lái)源：國家衛星海洋應用中心發(fā)布的HY-2B數據，圖中可以看到日本東部及太平洋北部有臺風(fēng)形成）

HY-2C是運行在傾斜軌道（非太陽(yáng)同步軌道）的海洋動(dòng)力環(huán)境衛星，于2020年9月發(fā)射升空，有效載荷包括雷達高度計、微波散射計、校正微波輻射計、衛星多普勒定軌定位系統（DORIS）、雙頻GPS、數據收集系統和船舶自動(dòng)識別系統等，可提供海面風(fēng)場(chǎng)、高度，以及海面高度異常和有效波高數據，在軌壽命增至5年。HY-2D于2021年5月發(fā)射成功，其技術(shù)性能與HY-2C相同。

HY-2B、HY-2C和HY-2D形成1顆極軌兩顆傾斜軌道組網(wǎng)運行，組成了我國首個(gè)海洋動(dòng)力環(huán)境衛星星座，共同構成我國海洋動(dòng)力環(huán)境監測網(wǎng)。

Part.3

海洋監視監測系列衛星

海洋監視監測系列衛星含“海洋三號”系列衛星，繼承了目前在軌運行的高分三號（GF-3）衛星的技術(shù)基礎，主要載荷為多極化、多模式合成孔徑雷達（SAR）。其通過(guò)主動(dòng)向海面發(fā)射微波波束，再接收來(lái)自海面的后向散射回波獲取海面信息；通過(guò)左右姿態(tài)機動(dòng)提升快速響應能力，擴大對地觀(guān)測范圍；通過(guò)合成孔徑技術(shù)與脈沖壓縮技術(shù)，實(shí)現對海洋和陸地表面高分辨率（1米）二維圖像的獲取。

高分三號衛星于2016年8月10日發(fā)射升空，搭載的SAR具有12種成像模式，既可探地，又可觀(guān)海，達到“一星多用”的效果。衛星的分辨率達到1米，能看清地面上的小轎車(chē)、海上行駛的船只、海洋的內波。高分三號的空間分辨率從1米到500米，幅寬從10千米到650千米，無(wú)論白天或黑夜、晴空萬(wàn)里或雷雨多云，都可以隨時(shí)對地成像。這種特點(diǎn)尤其適合于防災、減災。

“海洋三號”系列衛星通過(guò)多顆衛星同軌分布運行，可全天時(shí)、全天候監視海島、海岸帶、海上目標，并獲取海洋波浪場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、風(fēng)暴潮漫灘、內波、海冰、溢油等信息，滿(mǎn)足海洋目標監測、陸地資源監測等多種需求。

圖注：高分三號SAR檢測的海洋內波

目前，中國自主研發(fā)的這些海洋衛星已經(jīng)形成了科學(xué)觀(guān)測網(wǎng)，成為我國探索神秘“蔚藍”的“利器”，服務(wù)于深海前沿研究、氣候預報和海洋環(huán)境預報等，使我國在海洋觀(guān)測領(lǐng)域躋身國際前列，星辰大海，讓我們拭目以待！

注：本文內容節選自熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗室（中國科學(xué)院南海海洋研究所）編撰圖書(shū)《探海觀(guān)瀾——海洋觀(guān)測的奧秘》。

出品：中國科普博覽

作者：儲小青 中國科學(xué)院南海海洋研究所

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