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一直以來，我國高度重視海洋資源監(jiān)測與調(diào)查研究，我國的海洋遙感技術始于20世紀70年代，并制定了長遠的自主海洋衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃。2002年5月15日，第一顆海洋一號A衛(wèi)星（HY-1A）發(fā)射升空，填補了我國海洋衛(wèi)星領域的空白，開啟了“海洋一號”系列衛(wèi)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(wèi)星（即“海洋一號”系列衛(wèi)星）、海洋動力環(huán)境系列衛(wèi)星（含“海洋二號”系列衛(wèi)星和中法海洋衛(wèi)星）、海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星（即“海洋三號”系列衛(wèi)星）。

Part.1

海洋水色系列衛(wèi)星

海洋水色系列衛(wèi)星是以可見光和紅外成像觀測為手段的海洋遙感衛(wèi)星，主要為已發(fā)射的“海洋一號”系列衛(wèi)星，即海洋一號A衛(wèi)星（HY-1A）、海洋一號B衛(wèi)星（HY-1B）、海洋一號C衛(wèi)星（HY-1C）、海洋一號D衛(wèi)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，開啟了中國自然資源衛(wèi)星陸海統(tǒng)籌發(fā)展的新時代。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、船舶自動識別系統(tǒng)等5大載荷，與HY-1A和HY-1B相比，觀測精度、觀測范圍均有大幅度提升。

圖注：HY-1C衛(wèi)星拍攝的黃河口影響

HY-1D于2020年6月11日發(fā)射成功，其技術性能與HY-1C基本相同。海洋水色探測條件要求高，同時受到太陽耀斑、海上泡沫及云層陰影影響。HY-1D與HY-1C組成中國首個海洋民用業(yè)務衛(wèi)星星座，拉開了中國海洋衛(wèi)星組網(wǎng)的大幕。通過HY-1C與HY-1D上、下午組網(wǎng)觀測，可使每天觀測頻次與獲取的觀測數(shù)據(jù)提高一倍：上午被太陽耀斑影響的海域，下午觀測能夠避免；上午被云層覆蓋的觀測海域和未被觀測的區(qū)域，下午有機會得到彌補。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)境的有效觀測能力，并為氣象、農(nóng)業(yè)、水利、交通等行業(yè)應用提供支持，標志著中國躋身國際海洋水色遙感領域前列。

自2002年5月15日HY-1A發(fā)射升空以來，我國已在海洋衛(wèi)星領域成功打造出以“海洋一號”命名的中國海洋水色觀測衛(wèi)星家族?！昂Ｑ笠惶枴毕盗行l(wèi)星已從試驗應用轉向業(yè)務服務，在自然災害監(jiān)測、資源調(diào)查、南北極考察、生態(tài)文明建設及海洋強國建設中發(fā)揮著重要作用。以HY-1C為例，這顆衛(wèi)星在遠洋漁業(yè)巴布亞新幾內(nèi)亞金槍魚漁場海域、黃海和東海出現(xiàn)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(jiān)測中做出了突出貢獻。

圖注：利用HY-1C、HY-2B、EOS/MODIS等衛(wèi)星數(shù)據(jù)制作的巴布亞新幾內(nèi)亞金槍魚概率圖

圖注：HY-1C衛(wèi)星對渤海海冰的持續(xù)監(jiān)測（圖示為2019年1月9日）

圖注：HY-1C衛(wèi)星數(shù)據(jù)三亞溢油應急遙感檢測圖（對三亞附近船舶溢油的持續(xù)遙感監(jiān)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

海洋動力環(huán)境系列衛(wèi)星

海洋動力環(huán)境系列衛(wèi)星包含“海洋二號”系列衛(wèi)星和中法海洋衛(wèi)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、被動微波遙感器于一體，具有高精度測軌、定軌能力與全天時、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場、海面高度、海浪波高、海洋重力場、海流、海面溫度等海洋動力環(huán)境信息，極大地提升了我國海洋監(jiān)管、海權維護和海洋科研的能力。

中法海洋衛(wèi)星（CFOSAT）于2018年10月29日在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長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(wèi)星，CFOSAT在國際上首次實現(xiàn)海洋表面風浪的大面積、高精度同步聯(lián)合觀測。CFOSAT獲取全球海面波浪譜、海面風場、南北極海冰信息，促進理解海-氣相互作用，預測洋面風浪，監(jiān)測海洋狀況，同時還能在大氣-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，獲取了大量全球海洋動力環(huán)境遙感數(shù)據(jù)，并向全國海洋、氣象、防災、減災、農(nóng)業(yè)和科學研究等領域的數(shù)十家用戶分發(fā)了數(shù)據(jù)產(chǎn)品，同時還向歐洲等國提供了產(chǎn)品服務，實現(xiàn)了業(yè)務化運行。

HY-2B于2018年10月發(fā)射，是我國第二顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，也是我國民用空間基礎設施規(guī)劃的海洋業(yè)務衛(wèi)星。HY-2B增加了校正輻射計、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和船舶自動識別系統(tǒng)等載荷，具有高精度測軌、定軌能力與全天候、全天時、全球海洋探測能力。

圖注：HY-2B搭載的微波輻射觀測到的2018年3月1日全球海面風場分布（數(shù)據(jù)來源：國家衛(wèi)星海洋應用中心發(fā)布的HY-2B數(shù)據(jù)，圖中可以看到日本東部及太平洋北部有臺風形成）

HY-2C是運行在傾斜軌道（非太陽同步軌道）的海洋動力環(huán)境衛(wèi)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(wèi)星多普勒定軌定位系統(tǒng)（DORIS）、雙頻GPS、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和船舶自動識別系統(tǒng)等，可提供海面風場、高度，以及海面高度異常和有效波高數(shù)據(jù)，在軌壽命增至5年。HY-2D于2021年5月發(fā)射成功，其技術性能與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，組成了我國首個海洋動力環(huán)境衛(wèi)星星座，共同構成我國海洋動力環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)。

Part.3

海洋監(jiān)視監(jiān)測系列衛(wèi)星

海洋監(jiān)視監(jiān)測系列衛(wèi)星含“海洋三號”系列衛(wèi)星，繼承了目前在軌運行的高分三號（GF-3）衛(wèi)星的技術基礎，主要載荷為多極化、多模式合成孔徑雷達（SAR）。其通過主動向海面發(fā)射微波波束，再接收來自海面的后向散射回波獲取海面信息；通過左右姿態(tài)機動提升快速響應能力，擴大對地觀測范圍；通過合成孔徑技術與脈沖壓縮技術，實現(xiàn)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(wèi)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，又可觀海，達到“一星多用”的效果。衛(wèi)星的分辨率達到1米，能看清地面上的小轎車、海上行駛的船只、海洋的內(nèi)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，無論白天或黑夜、晴空萬里或雷雨多云，都可以隨時對地成像。這種特點尤其適合于防災、減災。

“海洋三號”系列衛(wèi)星通過多顆衛(wèi)星同軌分布運行，可全天時、全天候監(jiān)視海島、海岸帶、海上目標，并獲取海洋波浪場、風場、風暴潮漫灘、內(nèi)波、海冰、溢油等信息，滿足海洋目標監(jiān)測、陸地資源監(jiān)測等多種需求。

圖注：高分三號SAR檢測的海洋內(nèi)波

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

注：本文內(nèi)容節(jié)選自熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（中國科學院南海海洋研究所）編撰圖書《探海觀瀾——海洋觀測的奧秘》。

出品：中國科普博覽

作者：儲小青 中國科學院南海海洋研究所

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