构建中国海洋卫星体系提升海洋环境与灾害监测能力

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1、2011年10月第5期中国空间科学技术ChineseSpaceScienceandTechnology构建中国海洋卫星体系提升海洋环境与灾害监测能力杨保华(中国空间技术研究院，北京100094)摘要海洋卫星是海洋环境与灾害监测数据的重要获取手段，在海洋防灾减灾和科学研究中发挥着巨大作用。分析了海洋环境观测要素和海洋卫星在海洋环境与灾害监测中的应用状况；结合国外海洋卫星发展趋势和中国实际发展需求，提出了构建中国海洋卫星体系的发展建议，为提升海洋环境与灾害监测能力，推动中国海洋事业发展，促进国民经济和海防安全建设

2、服务。关键词海洋环境与灾害监测海洋卫星体系发展需求DOI：lO．3780／j．issn．1000—758X．2011．05．0011引言海洋占地球表面的71％，占全球水量的97％，是一个极为复杂的动力系统，在维持全球气候与生态平衡中发挥着极其重要的作用。随着人类活动地域的扩展，海洋灾害对人类社会造成的损失也逐年上升。中国海洋国土面积300万平方千米，陆地海岸线长达1．8万千米，约有70％以上的大中城市和50％以上的人口集中在沿海地区，海洋在中国经济社会发展中占有极为重要的战略地位o¨。中国对海洋环境和灾害监测

3、工作高度重视，先后发射了两颗海洋水色卫星和一颗海洋动力环境探测卫星。胡锦涛总书记在2008年两院院士大会上强调：“要加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信系统的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成，建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台。”在2010年两院院士大会上再次提出：“要大力发展空间和海洋科学技术，提高海洋探测及应用研究能力和海洋资源开发能力，使我国海洋技术水平进入世界前列。”《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》中，也将海洋和空间技术作为国家科技发展的战略重点。这些都

4、对中国海洋卫星观测体系的建立提出了迫切需求。2海洋卫星在海洋环境与灾害监测中的优势要准确预测海洋灾害，就必须有长期、连续的海洋环境观测数据支持。在获取海洋环境数据的多种手段中，卫星以其独特的能力和优势，在海洋观测中越来越受到重视，发挥着日益重要的作用。在20世纪70年代，人类已开始利用卫星系统对海洋环境进行观测，积累了大量数据，对海洋环境的认识和海洋灾害监测能力有了质的飞跃。与常规的海洋观测手段相比，卫星遥感具有许多独特的优势：收稿日期：2011—08—26。收修改稿日期：2011—09—14；主垦窒囹壁兰堇

5、查!!!!生!竺旦1)限制条件少。卫星因所处位置高远，基本不受地理、天气和人为条件的限制，可以覆盖偏远、环境条件恶劣的海区，以及由于政治、军事原因不能直接进行调查的海区。2)大面积同步。依靠传统的方式，很难进行大面积同步观测，而卫星遥感可以同步观测几千至几万平方千米，对海洋灾害监测、资源普查、大面积测绘制图极为有利。3)时效性突出。卫星遥感可以在几天内对同一海区进行重复观测，持续跟踪海洋要素的动态变化。卫星能够周期性地监视大洋环流、海面温度场变化、鱼群迁移、污染物漂移等情况。这对研究海洋不同周期的环境要素变化

6、及灾害监测非常重要。4)综合优势强。卫星遥感能同时进行海面风场、高度场、温度场、浪场、重力场、大洋环流等相互作用和能量收支情况的综合观测，数据获取效率高，常规船舶观测需要几十年才能完成的任务，卫星遥感几个月就能够实现，社会效益与经济效益十分显著。一般说来，遥感卫星都可以用来观测海洋要素，如很多陆地资源卫星、气象卫星也可以获取图像、温度等数据，但由于海洋环境及动力要素观测的特殊性，常规遥感卫星及其载荷在设计上对海洋观测的针对性不足，所获数据很难达到理想的应用效果，因此，需要专门的海洋卫星以满足海洋观测的特殊需求

7、：1)观测要素特殊。海洋水色遥感探测信号强度弱，一般只有陆地的1／6一--1／4。此外，可观测谱段带宽较窄，可见光通道带宽约为lOnm，近红外通道带宽约为20nm。针对海表温度、盐度、风速等海洋动力观测要素，微波辐射计要使用较低的微波频率，对分辨率要求较高；海面风场探测需要微波散射计支持；海表高度、有效波高需要微波高度计或激光高度计支持。2)观测精度要求高。海洋水色遥感要求信噪比(SNR)大于500，在谱段窄的情况下实现如此高的信噪比难度很大。为避免云等亮目标影响，遥感器杂散光要严格控制在2％以内，偏振度抑制

8、能力一般要小于2％。此外，为避免海面太阳耀斑对成像的影响，通常要求卫星或遥感器具有俯仰倾斜成像功能。针对海洋动力遥感，一般需要厘米级的定轨精度要求，远高于其他卫星米级的要求。3)海面动态变化剧烈。海洋总是处于动态变化中，特别是灾害发生时，变化情况更为剧烈，数小时之内海面状况就可能发生翻天覆地的变化，因此海洋观测的时间观测分辨率至少要达到1天的目标。考虑云的影响，还应进行上、下午星组网观测。4)载荷连